《云原生 2.0 白皮书》预测,未来 5 年,越来越多的公司会使用边缘计算,对于边缘设备也通过 Kubernetes来统一纳管,同时需要支持边缘节点的极致轻量、高可靠性、高安全性、大规模管理等特性,并且实现统一计算调度。
而边缘计算具有覆盖范围广、带宽成本高、受环境影响大等部署难点,如果要将云原生技术拓展到边缘,边缘节点将通过公网和云端连接,从公网的不稳定性以及成本等因素考虑,边缘要求断网状态或者弱网状态下边缘业务仍可以持续运行,对系统的可用性提出了更高的要求。
由华为云于2018年11月开源的云原生边缘计算平台项目KubeEdge,就是将Kubernetes原生的容器编排和调度能力拓展到边缘,并为边缘应用部署、云与边缘间的元数据同步、边缘设备管理等提供基础架构支持。KubeEdge于2019年3月正式进入CNCF成为沙箱级项目(Sandbox),也成为CNCF首个云原生边缘计算项目,并于2020年9月晋级为孵化项目。其名字来源于Kube + Edge,是一个开源的云原生边缘计算平台,它基于Kubernetes原生的容器编排和调度能力之上,扩展实现了云边协同、计算下沉、海量边缘设备管理、边缘自治等能力,完整的打通了边缘计算中云、边、设备协同的场景。目前已广泛应用智能交通、智慧城市、智慧园区、智慧能源、智慧工厂、智慧银行、智慧工地、CDN等行业,为用户提供一体化的边端云协同解决方案。
KubeEdge 对 Kubernetess 模块化解耦、精简,使边缘节点最低运行内存仅需 70MB,并且实现了云边协同通信、边缘离线自治等功能,可将本机容器化应用编排和管理扩展到边缘端设备。它构建在 Kubernetes之上,为网络和应用程序提供核心基础架构支持,并在云端和边缘端部署应用,同步元数据。KubeEdge 能够 100% 兼容 Kubernetes 原生 API,可以使用原生 Kubernetes API 管理边缘节点和设备。此外,KubeEdge 还支持 MQTT 协议,允许开发人员编写客户逻辑,并在边缘端启用设备通信的资源约束。
总的来说,Kubernetes 给边缘计算提供了先进的运维思路,但单纯的原生 Kubernetes 并不能满足边缘侧业务的所有需求。而集成了 Kubernetes 云原生管理能力的 KubeEdge,同时对边缘业务部署和管理提供了很好的支持, 因此被广泛应用于基础设施数字化需求的边云协同与数据采集场景。
经过社区团队的运营和打磨,项目目前已更新 10+ 个特性版本,最新版本为 v1.8.2,在代码托管平台Github上累计获得 4600+ Star,1300+ Fork。
KubeEdge 社区在开放协作的理念下蓬勃发展,已有全球800多名开发者参与代码贡献,有超过60家企业与科研机构参与项目合作,合作伙伴包括华为、中国信息通信研究院、ARM、中国移动、浙大SEL实验室、DaoCloud、中国南方电网等。此外,KubeEdge社区已成立AI、 Device/IoT、MEC、Robotics 4个特别兴趣小组(SIG, Special Interest Group)和1个社区工作组Wireless(WG, Working Group)。其中,从 AI SIG 还诞生出了基于 KubeEdge 的边云协同 AI 平台子项目 Sedna,Device-IOT SIG孵化出了全新架构的Mapper,方便了开发者将设备接入KubeEdge,项目详情可参考官方网站[1]和Github代码仓库[2]。
[1] https://kubeedge.io/zh/
[2] https://github.com/kubeedge
若想了解更多 KubeEdge 在边缘计算场景的实践与开发故事,敬请关注将于 12 月 9 日-10 日举办的 KubeCon + CloudNativeCon + Open Source Summit China 2021,届时将有来自华为云、DaoCloud 等的资深技术专家带来 KubeEdge 技术与实践相关的精彩演讲:
议题 1:主题演讲:突破地心引力!与KubeEdge一起迈向太空的云原生
演讲嘉宾:
张琦 | 华为云分布式云原生平台(UCS)和智能边缘平台(IEF)首席架构师
王尚广| 北京邮电大学教授、网络与交换技术国家重点实验室副主任
议题简介:当今已处于星际航海时代,卫星制造的通用化,智能化,软件化趋势逐渐加快,卫星互联网已经成为全球热点。本次演讲将会介绍卫星计算的现状以及遇到的问题,并在此基础上介绍如何通过KubeEdge的云原生边缘计算能力将卫星作为边缘节点进行管理,并将AI工作负载延伸至太空中,通过边缘协同的AI赋能空间探索,并进行高精度地面科研工作,例如农田面积统计等。
在此演讲中,观众可以了解卫星计算的现状,特点和技术挑战。为什么KubeEdge作为云原生的边缘计算项目适用于对卫星的管理中。以及是如何通过KubeEdge Sedna来进行边缘协同的AI运算,满足在卫星上在对设备功率有极高要求的条件下进行实时计算的要求。
议题 2:用 KubeEdge 管理不稳定网络上的大规模边缘集群
演讲嘉宾:徐飞| KubeEdge Maintainer&华为云高级工程师
议题简介:众所周知,Kubernetes 已经成为协调运行在数据中心中的容器化工作负载的事实上的标准,并依赖于数据中心的稳定网络。但在边缘计算场景中,我们将在数据中心运行主节点,在各个分散区域运行边缘节点。此时,K8s 主节点和边缘节点之间没有稳定的网络连接,节点甚至可能长时间处于离线状态。此外,由于边缘节点的数量大于数据中心服务器的数量,如何管理这些大规模的边缘节点是一个巨大的挑战。在这一节中,我们将分享如何使用 KubeEdge 来管理不稳定网络下的大规模边缘集群。它支持向大规模边缘节点发送控制事件,有助于我们在大规模边缘集群的不稳定网络环境下实现可靠的边缘应用管理。
议题 3:KubeEdge 简介:Kubernetes 原生边缘计算框架
演讲嘉宾:
徐飞 | KubeEdge Maintainer&华为云高级工程师
郑策 | DaoCloud边缘计算团队技术负责人
议题简介:KubeEdge 是一种开源的边缘计算框架,其将 Kubernetes 的能力从中心云扩展到边缘。自从进入孵化阶段以来,KubeEdge 在用户采用、社区发展、跨社区合作方面取得了很大进展。在本次讨论中,我们将回顾 KubeEdge 的动机、架构;然后完成对新功能、用户采用、SIG 更新和新子项目的最新更新。之后我们将介绍该项目的发展方向、更新的项目规划以及新的贡献者如何参与其中的问题。届时将有公开的问答环节供参与者提问。
议题 4:边缘计算场景下 Service Mesh 的延伸和扩展
演讲嘉宾:王杰章 | KubeEdge Maintainer&华为云原生技术开发工程师
议题简介:随着云本地边缘计算的实现,越来越多的边缘设备需要与.云协作。此外,随着各种专业芯片、硬件加速卡和微机器学习技术的发展,许多通用资源较低的专用设备也需要边缘云协同。因此,轻量级容器沙箱技术需要满足低服务开销、快速启动和服务隔离的要求。为了解决边缘设备的多体系结构系统迁移问题,实现统一的应用运行时,降低开发和维护成本,需要一种统一的跨体系结构运行时技术。
议题 5:KubeEdge 驱动的下一代云原生运行时边缘设备 | KubeEdge Powered Edge-Devices With Next Generation Cloud Native Runtime
演讲嘉宾:姜鹏飞 | 华为云高级软件工程师
议题简介:随着云本地边缘计算的实现,越来越多的边缘设备需要与.云协作。此外,随着各种专业芯片、硬件加速卡和微机器学习技术的发展,许多通用资源较低的专用设备也需要边缘云协同。因此,轻量级容器沙箱技术需要满足低服务开销、快速启动和服务隔离的要求。为了解决边缘设备的多体系结构系统迁移问题,实现统一的应用运行时,降低开发和维护成本,需要一种统一的跨体系结构运行时技术。
议题 6:用 Kubernetes 系统加速机器人应用开发
演讲嘉宾:
巨震 | 华为软件高级工程师
胡春旭 | 精锋微控创始人兼CTO
议题简介:在现实世界中开发机器人应用程序具有挑战性。开发人员必须处理各种各样的传感器和硬件,每个传感器和硬件都有独特的软件开发工具包 (SDK)、数据格式,并在不同的软件环境中运行,这使得机器人系统很脆弱,随时可能出现故障。那是机器人操作系统出现之前的黑暗时代。机器人操作系统统一了编程接口和通信机制,为机器人应用开发人员带来了曙光。而我们相信云原生会使这种曙光更光明。通过容器和 Kubernetes 系统,开发人员可以启动大量资源并行进行机器人仿真,并有效地管理机器人应用程序的整个生命周期。在本次演讲中,演讲者将介绍“云原生之前”的机器人开发情况,以及云原生如何让机器人开发人员的生活更轻松。内容包括:——将机器人应用程序移植到容器中——用 Kubernetes 系统在云端进行多个机器人模拟——在真正的机器人上部署和管理应用程序 -——机器人编队操作,远程操作。
KubeCon + CloudNativeCon + Open Source Summit China 2021 由云原生计算基金会 CNCF 主办。作为云原生领域的顶级技术盛会,历年的 KubeCon + CloudNativeCon + Open Source Summit China 都汇聚了国内外最活跃的开源云原生社区、最先进的技术代表与行业的最佳落地实践,推动云原生计算领域的知识更新和技术进步。本届大会的议程安排已全面上线,更多详情请查看大会官网。
