草庐IT

设备太分散?如何一站式管理边缘 OS、K8s 和应用?

张志龙 2023-03-28 原文
作者简介

张志龙,SUSE 大中华区资深解决方案架构师,CNCF 官方认证的 CKA&CKAD 工程师,深耕以 Kubernetes 为代表的云原生领域,具备丰富的架构设计、业务容器化改造和项目落地实践经验。

据 Gartner 预测,到 2025 年,50% 以上由企业管理的数据都将在数据中心和云之外创建和处理。Linux Foundation 研究发现,到 2025 年,边缘计算的规模将比云大 4 倍,其生成的数据量将占全球所有数据的 75%。随着以 K8s 为代表的云原生技术的成熟,越来越多的用户期望将 K8s 的能力运用到边缘计算场景中。

—— 在边缘运行 K8s 面临诸多挑战 ——

然而,在边缘侧运行 K8s 集群也面临诸多挑战。数据中心具备稳定的运行环境、高带宽的网络、高配置的服务器等成熟的 K8s 运行条件,且有大量企业级厂商提供相关的解决方案。与数据中心不同,通常情况下,边缘侧的运行环境比较恶劣,网络难以保障、硬件配置低,在这样严苛的条件下运行 K8s 将面临极大的挑战:

硬件设备难以支撑 K8s 运行

  • 硬件配置低:边缘侧设备的 cpu、内存等计算资源配置通常较低,为个位数级别,主要用于应用自身,难以分配更多资源供诸如 K8s 的中间层平台使用。
  • 网络不稳定:运行环境恶劣,与中心之间的网络随时可能中断,无法提供稳定可靠的网络,难以保证 K8s 自身的稳定运行。
  • 非生产就绪:虽然社区有轻量化的 K8s,但多为单节点架构,并非是为了运行多节点的生产级环境而设计的,难以提供生产级的高可用服务。
  • 增加技术竖井:如果云端采用 K8s,边缘场景使用其他技术栈,云边环境的不一致将导致无法使用相同技术栈进行管理,增加技术竖井。
边缘场景下 K8s 难以管理维护

  • 设备分散:边缘场景的一大特点是设备分散在各个区域,难以通过统一的界面对其上的 K8s 服务和业务应用进行集中式管理。而且在海量的边缘设备中部署、更新编排引擎和业务应用也是一大难题。
  • K8s 架构复杂:原生 K8s 包含多个核心的组件服务,高可用架构更为复杂,在边缘侧直接部署原生 K8s 时,其复杂性会分散到各个设备上。
  • 难以统一管理:一般应用层、容器层、操作系统层由不同的厂商提供,需要分层管理维护,缺乏统一的生命周期管理手段。
边缘场景下 K8s 难以满足安全需求

  • 安全性:边缘设备缺乏专业的安全防护组件,存在被入侵、攻击的风险。
  • 合规性:在边缘设备上处理数据涉及到企业的生产和经营活动,难以符合所在行业内的特定准则。

—— 边缘侧 K8s 集群应具备的能力 ——

能够在边缘场景中平稳运行 K8s

  • 轻量化:保证 K8s 功能完整的前提下,简化原生 K8s 的核心组件服务,降低架构复杂性,减少用户所需管理的进程和服务数量。降低 K8s 资源消耗,可在低配置设备上运行,预留足够资源运行业务应用。
  • 可用性:按需支持多节点组成高可用集群,核心组件也为高可用架构,降低因软硬件故障导致减员带来的影响。集群节点故障或停机维护时,其他节点仍可对外提供服务。
  • 自治性:边缘 K8s 集群应具备完整的自治性,不依赖云端管控即可自行正常运行;在单节点故障时,仍可正常运行,且可对故障节点上的应用进行故障转移和恢复。
实现对边缘场景中 K8s 的统一管理

  • 全面覆盖:通过云端管控平台使用统一的标准,管理所有边缘设备的主要层级,包括操作系统层、容器编排层、业务应用层。
  • 云边协同管理:支持通过云端管控平台对分散的所有边缘设备进行统一管理,包括安装 K8s、部署应用、更新/回退、备份恢复等。
  • 批量化管理:支持针对所有边缘 K8s 集群的批量化运维管理操作,包括操作系统、容器编排、业务应用的 OTA 更新,减少人工干预和重复性工作。
解决边缘场景中的安全问题

全面安全防护:应用层、容器层、操作系统层具备完善的安全防护能力,可阻止异常访问、入侵、攻击;可监测平台的实时安全状态、漏洞等;可阻止敏感数据的传输和泄漏。

—— SUSE 的应对之道 ——

SUSE 利用轻量化的 K8s 产品——K3s,并与其他产品组合,推出了 SUSE Edge 2.0 云原生边缘管理解决方案​,为从应用程序到 K3s 再到操作系统的整个堆栈进行了安全策略的无缝集成。无论是通用的边缘场景,还是电信、汽车、卫星等需要额外功能的各类边缘场景,SUSE 都能基于不同用例提供完全契合客户需求的边缘解决方案,真正实现了“在任意位置运行 Kubernetes ”的愿景。

SUSE Edge 2.0 解决方案的核心功能及组件包括:

  • K3s:经过 CNCF一致性认证的轻量化 K8s 发行版,具备完善的 K8s 能力,支持企业级的高可用架构,及完全的边缘自治能力,同时可与 Rancher 结合实现云边协同,非常适合资源有限的边缘设备。
  • SLE Micro:专为容器化和虚拟化工作负载打造的轻量级不可变操作系统,rootfs 不可变,减少了攻击面,增加了可靠性;通过了诸如 FIPS 140-3 安全认证和通用标准评估。
  • NeuVector:按需集成,对操作系统、K3s、业务容器进行全生命周期的安全防护。
  • Rancher:云端管控平台,可统一管理 K3s 和底层操作系统。利用 Elemental 工具无缝部署底层操作系统。利用 Fleet 帮助用户部署和管理大规模的 K3s 集群和应用。集成其他生态组件,简化运维管理。

SUSE Edge 2.0 解决方案的边缘堆栈示例

—— 典型应用 ——

工业领域

中国某钢铁集团在智慧矿山项目中采用了 Rancher Prime+K3s 解决方案,构建了一套云边协同系统,实现了数据协同、应用协同和 AI 协同。在边缘侧 K3s 集群中即可实现数据的采集接入、流计算处理和工艺参数 AI 优化,并将优化指令下发到现场端设备。在云端,Rancher Prime 可实现边缘集群管理、应用下发、AI 模型下发。该方案保证了云边技术栈的一致性,降低了运维管理难度,提升了生产效率。

汽车行业

知名自动驾驶公司采用了 Rancher Prime+K3s 解决方案,构建了自动化驾驶模型。客户在每部自动化的车辆当中部署 K3s 集群,在这些集群之上又承载各种各样的智能车载软件,从而管理控制各类设备。

当车辆在马路上行驶时,车辆可以通过 K3s 搜集路况、乘客、汽车等信息,上传到平台车载软件进行分析处理,并对自动化驾驶进行相关的控制,包括车速、安全行驶等等。在完成自动化驾驶测试后,车辆回到车库,将之前采集的数据上传到云端,再次进行大数据处理和分析。

客户通过 Rancher Prime+K3s 建立了云边协同关系,通过轻量化、容器化的应用以及容器化的部署管理方式,能够快速应对系统和应用的快速变化和部署更新,极大降低了运维负担。

有关设备太分散?如何一站式管理边缘 OS、K8s 和应用?的更多相关文章

  1. ruby - 如何使用 Nokogiri 的 xpath 和 at_xpath 方法 - 2

    我正在学习如何使用Nokogiri,根据这段代码我遇到了一些问题:require'rubygems'require'mechanize'post_agent=WWW::Mechanize.newpost_page=post_agent.get('http://www.vbulletin.org/forum/showthread.php?t=230708')puts"\nabsolutepathwithtbodygivesnil"putspost_page.parser.xpath('/html/body/div/div/div/div/div/table/tbody/tr/td/div

  2. ruby - 如何从 ruby​​ 中的字符串运行任意对象方法? - 2

    总的来说,我对ruby​​还比较陌生,我正在为我正在创建的对象编写一些rspec测试用例。许多测试用例都非常基础,我只是想确保正确填充和返回值。我想知道是否有办法使用循环结构来执行此操作。不必为我要测试的每个方法都设置一个assertEquals。例如:describeitem,"TestingtheItem"doit"willhaveanullvaluetostart"doitem=Item.new#HereIcoulddotheitem.name.shouldbe_nil#thenIcoulddoitem.category.shouldbe_nilendend但我想要一些方法来使用

  3. python - 如何使用 Ruby 或 Python 创建一系列高音调和低音调的蜂鸣声? - 2

    关闭。这个问题是opinion-based.它目前不接受答案。想要改进这个问题?更新问题,以便editingthispost可以用事实和引用来回答它.关闭4年前。Improvethisquestion我想在固定时间创建一系列低音和高音调的哔哔声。例如:在150毫秒时发出高音调的蜂鸣声在151毫秒时发出低音调的蜂鸣声200毫秒时发出低音调的蜂鸣声250毫秒的高音调蜂鸣声有没有办法在Ruby或Python中做到这一点?我真的不在乎输出编码是什么(.wav、.mp3、.ogg等等),但我确实想创建一个输出文件。

  4. ruby-on-rails - 如何验证 update_all 是否实际在 Rails 中更新 - 2

    给定这段代码defcreate@upgrades=User.update_all(["role=?","upgraded"],:id=>params[:upgrade])redirect_toadmin_upgrades_path,:notice=>"Successfullyupgradeduser."end我如何在该操作中实际验证它们是否已保存或未重定向到适当的页面和消息? 最佳答案 在Rails3中,update_all不返回任何有意义的信息,除了已更新的记录数(这可能取决于您的DBMS是否返回该信息)。http://ar.ru

  5. ruby-on-rails - 'compass watch' 是如何工作的/它是如何与 rails 一起使用的 - 2

    我在我的项目目录中完成了compasscreate.和compassinitrails。几个问题:我已将我的.sass文件放在public/stylesheets中。这是放置它们的正确位置吗?当我运行compasswatch时,它不会自动编译这些.sass文件。我必须手动指定文件:compasswatchpublic/stylesheets/myfile.sass等。如何让它自动运行?文件ie.css、print.css和screen.css已放在stylesheets/compiled。如何在编译后不让它们重新出现的情况下删除它们?我自己编译的.sass文件编译成compiled/t

  6. ruby - 如何将脚本文件的末尾读取为数据文件(Perl 或任何其他语言) - 2

    我正在寻找执行以下操作的正确语法(在Perl、Shell或Ruby中):#variabletoaccessthedatalinesappendedasafileEND_OF_SCRIPT_MARKERrawdatastartshereanditcontinues. 最佳答案 Perl用__DATA__做这个:#!/usr/bin/perlusestrict;usewarnings;while(){print;}__DATA__Texttoprintgoeshere 关于ruby-如何将脚

  7. ruby - 如何指定 Rack 处理程序 - 2

    Rackup通过Rack的默认处理程序成功运行任何Rack应用程序。例如:classRackAppdefcall(environment)['200',{'Content-Type'=>'text/html'},["Helloworld"]]endendrunRackApp.new但是当最后一行更改为使用Rack的内置CGI处理程序时,rackup给出“NoMethodErrorat/undefinedmethod`call'fornil:NilClass”:Rack::Handler::CGI.runRackApp.newRack的其他内置处理程序也提出了同样的反对意见。例如Rack

  8. ruby - 如何每月在 Heroku 运行一次 Scheduler 插件? - 2

    在选择我想要运行操作的频率时,唯一的选项是“每天”、“每小时”和“每10分钟”。谢谢!我想为我的Rails3.1应用程序运行调度程序。 最佳答案 这不是一个优雅的解决方案,但您可以安排它每天运行,并在实际开始工作之前检查日期是否为当月的第一天。 关于ruby-如何每月在Heroku运行一次Scheduler插件?,我们在StackOverflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/8692687/

  9. ruby-on-rails - 如何从 format.xml 中删除 <hash></hash> - 2

    我有一个对象has_many应呈现为xml的子对象。这不是问题。我的问题是我创建了一个Hash包含此数据,就像解析器需要它一样。但是rails自动将整个文件包含在.........我需要摆脱type="array"和我该如何处理?我没有在文档中找到任何内容。 最佳答案 我遇到了同样的问题;这是我的XML:我在用这个:entries.to_xml将散列数据转换为XML,但这会将条目的数据包装到中所以我修改了:entries.to_xml(root:"Contacts")但这仍然将转换后的XML包装在“联系人”中,将我的XML代码修改为

  10. ruby - 如何使用文字标量样式在 YAML 中转储字符串? - 2

    我有一大串格式化数据(例如JSON),我想使用Psychinruby​​同时保留格式转储到YAML。基本上,我希望JSON使用literalstyle出现在YAML中:---json:|{"page":1,"results":["item","another"],"total_pages":0}但是,当我使用YAML.dump时,它不使用文字样式。我得到这样的东西:---json:!"{\n\"page\":1,\n\"results\":[\n\"item\",\"another\"\n],\n\"total_pages\":0\n}\n"我如何告诉Psych以想要的样式转储标量?解

随机推荐