作者：DJ
審校：Kevin·Wang

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1. 容器生態(tài)圈新的創(chuàng)新方向

2018年容器技術(shù)圈的年終盛典北美KubeCon終于在西雅圖落下了帷幕。這次北美KubeCon總共吸引了8000多觀眾參會，創(chuàng)下歷史新高。先放一張圖來感受下現(xiàn)場的火爆程度。

關(guān)注Kubernetes的小伙伴應(yīng)該已經(jīng)感覺到了，與觀眾參會熱情形成鮮明對比的是，這屆KubeCon傳遞出了一個信號：針對Kubernetes本身的變化越來越少，我們也越來越難看到那些激動人心的大特性。Kubernetes正變得“無聊”已經(jīng)成了一個既定的事實。

對Kubernetes核心來說，“無聊”并不見得是件壞事，這是一個項目成熟的標志。現(xiàn)如今Kubernetes已經(jīng)日益成為公有云/企業(yè)IT系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，并且朝著大規(guī)模，復(fù)雜場景的方向延伸，與AI、大數(shù)據(jù)、IoT、以及垂直行業(yè)等領(lǐng)域的結(jié)合越來越緊密。近來，越來越多圍繞Kubernetes生態(tài)圈的創(chuàng)新，正在這些領(lǐng)域發(fā)生著。比如，這次在北美KubeCon亮相的由華為開源的KubeEdge項目，就給人一種眼前一亮的驚喜，讓人不由地驚呼 “哦，原來Kubernetes還能在邊緣計算上玩！” 在感嘆Kubernetes的強大魅力同時，也不得不佩服華為工程師們的創(chuàng)造力——要知道，邊緣計算與云計算的場景有很大的區(qū)別，用K8S跑邊緣計算，之前更多還只是停留在討論階段，實踐過程中的坑不勝枚舉，華為居然做到了，而且還開源了！

2. K8S IoT Edge Working Group

2018年既是容器和Kubernetes收獲普遍贊譽的一年，也是邊緣計算加速行業(yè)落地和應(yīng)用的一年。邊緣計算的“邊緣”是指我們?nèi)粘Ｉ钪袩o處不在、影響著我們衣食住行的各式各樣的端點設(shè)備，比如：手機、攝像頭、路由器、自動駕駛汽車，工業(yè)機器人等。與集中式的計算模型相比，邊緣計算可以為企業(yè)/用戶提供低延遲，高性能的服務(wù)，保證數(shù)據(jù)的本地化和安全，解決本地數(shù)據(jù)人工智能等問題。然而，物聯(lián)網(wǎng)世界的異構(gòu)性和工業(yè)系統(tǒng)資產(chǎn)的長生命周期等特點給邊緣設(shè)備的管理帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。Gartner直接把邊緣計算列為下一個十年的關(guān)鍵技術(shù)方向。

Kubernetes引領(lǐng)的以容器為中心的IT基礎(chǔ)設(shè)施變革方興未艾，就已經(jīng)有人在謀劃下一個“十年”了。既然Kubernetes已經(jīng)成為了容器化編排的事實標準，并且持續(xù)在云端持續(xù)發(fā)揮著魔力，那么一個直覺的想法就是能否讓Kubernetes把這種魔力帶到邊緣計算的場景呢？

然而，當Kubernetes真正涉及到邊緣側(cè)部署時，仍然存在不少挑戰(zhàn)，例如：

1． 邊緣側(cè)可能沒有足夠的資源運行一個完整的Kubelet；

2． 當邊緣節(jié)點和云端的網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時甚至完全不通時，能否實現(xiàn)本地自治；

3． 邊緣側(cè)節(jié)點之間通信；

4． 如何在云端管理多租戶的邊緣資源，包括設(shè)備；

5． 邊緣側(cè)沒有serverless的支持，比如：函數(shù)。

為了解決這些挑戰(zhàn)，華為，谷歌，紅帽，VMWare共同在Kubernetes社區(qū)發(fā)起成立了一個新的工作組：IoT Edge Working Group，目的就是為了提高Kubernetes在邊緣場景下的部署能力。

KubeCon進行到第三天的時候，四位分別來自華為，紅帽，思科和Oort公司的工程師們進行了一次圓桌會議，會議主題就邊緣計算面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)和未來發(fā)展趨勢。

來自華為的架構(gòu)師Cindy Xing（Kubernetes社區(qū)IoT Edge工作組的co-chair）在圓桌會議中談到了云計算、容器和邊緣計算的關(guān)系——不同于云計算，邊緣計算意味著幾十萬分布在不同地理位置的邊緣節(jié)點和百萬甚至上億的末端設(shè)備。邊緣計算規(guī)模和地域跨度遠遠超過數(shù)據(jù)中心。云所能提供的帶寬將無法滿足邊緣的需求。同時邊緣和云之間的連接是不穩(wěn)定的。邊緣側(cè)需要實現(xiàn)在和云斷網(wǎng)的情形下實現(xiàn)自治，同時又需要和云連接實現(xiàn)集中的管理和批量的應(yīng)用部署管理。如果對著幾十萬的邊緣節(jié)點去分別部署更新應(yīng)用，這個消耗是無法想象的。另外邊緣計算中，設(shè)備極其多樣，設(shè)備的通信協(xié)議也很不同。設(shè)備可以是128MB、1CPU的Raspberry-Pi，也可以是多核，GB內(nèi)存的服務(wù)器。設(shè)備通信協(xié)議既可以是Http/Amqp/Mqtt，還可以是Bluetooth，Zigbee等等。邊緣計算將比云計算復(fù)雜的多。對于開發(fā)者來說，一個應(yīng)用在辦公室開發(fā)驗證后，將希望應(yīng)用直接部署在邊緣，無需焦慮功能問題。容器的可移植性正好滿足了這個需要。

正是看到了K8S和邊緣計算存在的天然契合點，華為開發(fā)并開源了KubeEdge——業(yè)界首個基于Kubernetes的多租、可擴展、兼容K8S API的容器應(yīng)用的邊緣計算平臺。KubeEdge也是K8S IoT Edge Working Group輸出的使用Kubernetes支持邊緣計算的一個參考范例。

3. KubeEdge：K8S與邊緣計算的結(jié)合

KubeCon第四天的時候，華為為CNCF IOT/Edge的社區(qū)會員組織了一次小型聚會。

在這次輕松隨意的聚會上，K8S/CNCF社區(qū)成員坐下來，聊聊天，分享各自對邊緣計算的場景需求和技術(shù)理解。華為的工程師演示了華為云的邊緣計算產(chǎn)品IEF。在隨后的KubeCon CNCF IOT/Edge Deep Dive，co-chair Cindy Xing深度介紹了IEF的開源實現(xiàn)KubeEdge的架構(gòu)，功能和未來發(fā)展路標。

針對邊緣計算場景下的痛點，KubeEdge為用戶提供了基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，使用KubeBus可以實現(xiàn)邊緣和云，邊緣和邊緣的網(wǎng)絡(luò)路由通信。借助云和邊的MetaStore以及之間的同步，KubeEdge解決了云邊斷網(wǎng)，帶寬的問題并實現(xiàn)邊緣側(cè)自治。在KubeEdge里，AppEngine是個輕量化的代理, ~10MB的運行時內(nèi)存消耗意味著它幾乎可以跑在任何設(shè)備上。AppEngine保持K8S的數(shù)據(jù)模型和通信協(xié)議，通過和容器引擎交互，管理容器應(yīng)用的生命周期，反饋容器應(yīng)用的運行狀態(tài)。

從功能上看，KubeEdge打通了從底層設(shè)備到設(shè)備驅(qū)動/SDK，再到邊緣側(cè)Runtime，云端控制器以及云上應(yīng)用整個軟硬件全棧，它為IOT廠商，開發(fā)者和IOT應(yīng)用企業(yè)帶來了一個解決方案和平臺。

從架構(gòu)看，KubeEdge包括云端和邊緣側(cè)兩套組件。邊緣側(cè)對設(shè)備支持MQTT協(xié)議，采用了模塊化設(shè)計，由Edged，MetaManager，DeviceTwin，EventBus，EdgeHub這五個模塊構(gòu)成，模塊之間通過golang的channel進行通信。

? Edged就是為邊緣計算深度定制的精簡AppEngine。雖然精簡，但這個AppEngine支持K8S的API原語，比如：Pod，Volume，Configmap等，同時也支持Pod探針和Event上報。

? EdgeHub是一個web socket的client，負責和云端的消息通信，包括：向邊緣側(cè)同步云端資源更新，向云端報告邊緣側(cè)節(jié)點和設(shè)備狀態(tài)更新，這條數(shù)據(jù)通道也就是上文提到的KubeBus。

? MetaManager則是一個消息處理器，是架在edged和edgehub之間的橋梁，同時也和后端data store交互，讀寫一些元數(shù)據(jù)；

? EventBus則是邊緣節(jié)點和設(shè)備的之間的紐帶，他既可以從MQTT Broker處訂閱設(shè)備狀態(tài)更新事件，并向其他感興趣的組件發(fā)布，也可以向MQTT Broker發(fā)送對設(shè)備的操作指令，同時云上app和用戶自己部署在edge的應(yīng)用通信，也走EventBus。

? DeviceTwin則負責存儲設(shè)備元數(shù)據(jù)到data store以及和云端同步設(shè)備狀態(tài)，用戶可以從云端下發(fā)的對設(shè)備操作指令發(fā)布給DeviceTwin。KubeEdge在邊緣側(cè)對設(shè)備支持MQTT協(xié)議，并且提供設(shè)備影子服務(wù)。設(shè)備目前可以通過MQTT Broker（mosquitto）注冊進來。

在Cindy看來，KubeEdge的架構(gòu)做到了云、邊松耦合，邊緣可以在斷網(wǎng)條件下自治，并在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后和云側(cè)進行同步。KubeEdge引入了K8S強大的容器編能力，客戶可以像管理云上K8S集群一樣方便地管理邊緣節(jié)點和部署應(yīng)用，這對熟悉K8S的用戶來說，無疑是個福音。

4. 未來工作

KubeEdge目前已包含了邊緣側(cè)的完整實現(xiàn)，云側(cè)的開源工作正在緊鑼密鼓地籌劃中，相信很快也會開源，詳見項目地址：https://github.com/kubeedge/kubeedge。

KubeEdge自11月KubeCon China宣布開源以來，引起了廣泛關(guān)注，一度登上Github trending榜單。目前star 220+，fork 50+，slack用戶和開發(fā)者群成員50+，并且吸收了多名外部代碼貢獻者。

未來，華為將繼續(xù)完善KubeEdge，包括但不限于：

支持更多的設(shè)備接入?yún)f(xié)議：AMQP，藍牙，ZigBee等；

支持超大規(guī)模節(jié)點和設(shè)備管理；

和Istio結(jié)合構(gòu)建服務(wù)網(wǎng)格能力；

在邊緣側(cè)提供函數(shù)服務(wù)；

支持設(shè)備通過MQTT協(xié)議直連云端；

邊緣節(jié)點使用UDP hop來通信；

引入智能調(diào)度功能。

華為也歡迎參任何感興趣的廠商和開發(fā)者參與KubeEdge社區(qū)，共同推動邊緣計算的創(chuàng)新。我們預(yù)計今后一到兩年邊緣計算會有突飛猛進的發(fā)展，我們完全有理由相信取得先發(fā)優(yōu)勢的KubeEdge將會打造一個新的生態(tài)。

另外有需要云服務(wù)器可以了解下創(chuàng)新互聯(lián)cdcxhl.cn，海內(nèi)外云服務(wù)器15元起步，三天無理由+7*72小時售后在線，公司持有idc許可證，提供“云服務(wù)器、裸金屬服務(wù)器、高防服務(wù)器、香港服務(wù)器、美國服務(wù)器、虛擬主機、免備案服務(wù)器”等云主機租用服務(wù)以及企業(yè)上云的綜合解決方案，具有“安全穩(wěn)定、簡單易用、服務(wù)可用性高、性價比高”等特點與優(yōu)勢，專為企業(yè)上云打造定制，能夠滿足用戶豐富、多元化的應(yīng)用場景需求。

網(wǎng)站題目：北美KubeCon新風(fēng)，正把K8S魔力帶向邊緣計算-創(chuàng)新互聯(lián)
文章分享：http://m.rwnh.cn/article8/ddooip.html

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