KubeEdge边缘计算

1.KubeEdge简介

KubeEdge是一个开源系统，用于将本机容器化的应用程序编排功能扩展到Edge上的主机， 它基于kubernetes构建，并为网络，应用程序提供基本的基础架构支持。云和边缘之间的部署和元数据同步。 Kubeedge已获得Apache 2.0的许可。并且完全免费供个人或商业使用。我们欢迎贡献者！

我们的目标是建立一个开放平台，以支持Edge计算，将原生容器化应用程序编排功能扩展到Edge上的主机，该主机基于kubernetes，并为网络， 应用程序部署以及云与Edge之间的元数据同步提供基础架构支持。

1.架构组成

• 云端节点(CloudCore) [本地私有云机房、公有云机房中的机器]

  • CloudHub：云中的通信接口模块。

  • EdgeController：管理Edge节点。

  • DeviceController 负责设备管理。

• 边缘节点(EdgeCore) [部署在距离应用场景最近的节点或者机房]

  • Edged：在边缘管理容器化的应用程序。

  • EdgeHub：Edge上的通信接口模块。

  • EventBus：使用MQTT处理内部边缘通信。

  • DeviceTwin：它是用于处理设备元数据的设备的软件镜像。

  • MetaManager：它管理边缘节点上的元数据。

  • ServiceBus: 接收云上服务请求和边缘应用进行http交互

2.KubeEdge云端节点部署

KubeEdge运行以来kubernetes环境 需要在K8S上层搭建平台

KubeEdge中管理边缘节点就和K8S管理普通节点一般简单

1.基础环境准备

云端K8S需要大于2C4G

在本地创建两台Ubuntu22.04的机器 用于下载本地的部署包 上传至云端节点进行K8S与KubeEdge的部署

Ubuntu操作系统使用ubuntu登录 第一次登录需要修改密码

修改好主机名方便后期辨识

下载软件包

本地ubuntu操作

ubuntu@node-1:~$ curl -O http://172.128.10.10/ISO/zcloud_1.22.1_pass_v1.0.iso
ubuntu@node-1:~$ curl -O http://172.128.10.10/KubeEdge/KubeEdge1.11.zip
ubuntu@node-1:~$ scp KubeEdge1.11.zip   root@121.199.41.59:/root 
ubuntu@node-1:~$ scp zcloud_1.22.1_pass_v1.0.iso root@121.199.41.59:/root 

云端节点搭建K8S

安装解压命令

[root@k8s-master-node1 ~]# yum install -y unzip

拷贝搭建命令

[root@iZbp1d3tnfbvzsyesn45h0Z ~]# mv kubezcloud /usr/local/bin/

安装基础软件包

[root@iZbp1d3tnfbvzsyesn45h0Z ~]# kubezcloud install dependencies     --host 172.16.1.21     --user root     --password Abc@1234     --offline-file /root/dependencies/base-rpms.tar.gz 

安装K8S

[root@iZbp1d3tnfbvzsyesn45h0Z ~]# kubezcloud install kubernetes     --master 172.16.1.21  --user root     --password Abc@1234     --version 1.22.1     --pod-cidr 10.244.0.0/16  --offline-file /root/kubernetes.tar.gz 

CloudCore搭建

如果搭建脚本删除了YUM源

使用该命令添加回

[root@k8s-master-node1 ~]# yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo 

部署KubeEdge相关组件

解压

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# unzip /root/KubeEdge1.11.zip 

查看压缩包内容

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# ls
checksum_kubeedge-v1.11.1-linux-amd64.tar.gz.txt  kubeedge_pause.tar
cloudcore.tar                                     kubeedge-v1.11.1-linux-amd64.tar.gz
installation.tar                                  mosquitto.tar
keadm-v1.11.1-linux-amd64.tar.gz                  pause.tar
kubeedge-1.11.1.tar.gz

加载搭建镜像

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# docker load -i installation.tar 

配置安装命令

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# tar xf keadm-v1.11.1-linux-amd64.tar.gz 
[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# cp keadm-v1.11.1-linux-amd64/keadm/keadm /usr/local/bin/

配置离线安装

由于kubeedge默认会去github拉去最新的软件包 所以我们需要指定相关的参数 同时将离线安装包放置对应目录 才可实现离线安装(不去github拉去软件包)

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# mkdir /etc/kubeedge 

拷贝离线文件

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# cp checksum_kubeedge-v1.11.1-linux-amd64.tar.gz.txt kubeedge-v1.11.1-linux-amd64.tar.gz kubeedge-1.11.1.tar.gz  /etc/kubeedge/ 

kubeedge所有资源都是通过CRD的形式注册 所以需要给CRD进行解压 并摆放至对应路径

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# tar xf kubeedge-1.11.1.tar.gz 
[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# cp -r kubeedge-1.11.1/build/crds/ /etc/kubeedge/ 

安装

使用二进制形式离线安装

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# keadm deprecated init --advertise-address 121.199.41.59 --kubeedge-version 1.11.1 --tarballpath /etc/kubeedge/   

配置CloudCore

配置CloudCore支持一些特性

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# vim /etc/kubeedge/config/cloudcore.yaml 
105   router:
106     address: 0.0.0.0
107     enable: true

拷贝service文件

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# cp /etc/kubeedge/cloudcore.service /usr/lib/systemd/system/ 

杀掉cloudcore进程实现systemctl启动

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# pkill cloudcore

启动cloudcore

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# systemctl enable --now cloudcore 

云端节点安全组放通10000-10005

初始化证书

[root@k8s-master-node1 tools]# ./certgen.sh genCertAndKey server 

3.KubeEdge边缘节点部署

下载安装包

ubuntu@node-2:~$ curl -O http://172.128.10.10/KubeEdge/KubeEdge1.11.zip  

配置DNS

配置DNS并安装unzip

ubuntu@node-1:~$ sudo vim /etc/resolv.conf 
nameserver 223.5.5.5
ubuntu@ubuntu-2:~$ sudo apt-get update
ubuntu@node-1:~$ sudo apt-get install unzip 

解压安装包

ubuntu@node-1:~$ unzip KubeEdge1.11.zip 

安装docker

sudo apt-get update
sudo apt-get -y install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common
curl -fsSL https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"
sudo apt-get -y update
sudo apt-get -y install docker-ce

修改docker配置

ubuntu@node-1:~/KubeEdge1.11$ sudo vim /etc/docker/daemon.json 
{
"exec-opts": ["native.cgroupdriver=cgroupfs"]
}
​
​
ubuntu@node-1:~/KubeEdge1.11$ sudo systemctl daemon-reload 
ubuntu@node-1:~/KubeEdge1.11$ sudo systemctl restart docker 

拷贝安装命令

ubuntu@node-1:~/KubeEdge1.11$ tar xf keadm-v1.11.1-linux-amd64.tar.gz 
ubuntu@node-1:~/KubeEdge1.11$ sudo cp keadm-v1.11.1-linux-amd64/keadm/keadm /usr/local/bin/

拷贝离线安装包

ubuntu@node-1:~/KubeEdge1.11$ sudo cp checksum_kubeedge-v1.11.1-linux-amd64.tar.gz.txt kubeedge-v1.11.1-linux-amd64.tar.gz kubeedge-1.11.1.tar.gz /etc/kubeedge/

云端节点创建token

[root@k8s-master-node1 KubeEdge1.11]# keadm gettoken

边缘节点加入

ubuntu@node-1:~/KubeEdge1.11$ sudo keadm deprecated join --cloudcore-ipport 121.199.41.58:10000 --kubeedge-version 1.11.1  --token 1fcd96e62bc692430121ebb5f38759fe4fec
​
​
​
b02412fb970e4b0f4996ce7ad982.eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHAiOjE2OTAwMTU4MDh9.kIikGfldQ2RIuXvNbiMCD2AW54iW-agjL2T_8qV4-SY   --image-repository docker.io 

如果加入失败 如下操作

ubuntu@node-1:~/KubeEdge1.11$ sudo rm -fr /etc/kubeedge/ 

关闭防火墙

ubuntu@node-1:~/KubeEdge1.11$ sudo systemctl disable ufw 

4.开启边缘监控指标收集

使用top命令无法查看到两个节点的监控指标

云端节点证书初始化

[root@k8s-master-node1 ~]# cd /root/KubeEdge1.11/kubeedge-1.11.1/build/tools/
[root@k8s-master-node1 tools]# CLOUDCORE_DOMAINS=121.199.41.59 ./certgen.sh stream 

修改云端配置

[root@k8s-master-node1 tools]# vim /etc/kubeedge/config/cloudcore.yaml 
43   cloudStream:
44     enable: true

重启云端节点

[root@k8s-master-node1 tools]# systemctl restart cloudcore

边缘节点开启功能

ubuntu@node-1:~/KubeEdge1.11$ c
36   edgeStream:
37     enable: true

重启边缘节点

ubuntu@node-1:~/KubeEdge1.11$ sudo systemctl restart edgecore.service