OpenYurt +EdgeX:共建生态,打造零侵入式的云边端一体化平台

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Kubernetes是数据中心的关键组件,这些数据中心正在现代化并采用云原生开发架构来交付使用容器的应用程序。将虚拟机和容器编排在一起等功能使Kubernetes成为现代应用程序基础架构采用者的首选平台。电信运营商也在使用Kubernetes在涉及许多边缘节点的分布式环境中编排他们的应用程序。

但由于包含不同云系统电信网络的大规模,Kubernetes的采用需要针对不同用例的不同架构。具体来说,如果我们看一个使用Kubernetes来编排边缘工作负载的用例,有各种可用的框架和公有云管理的Kubernetes解决方案可提供不同的好处,并为电信运营商提供最合适的选择。

在最近的欧洲KubeCon Kubernetes边缘日上,讨论了许多新的Kubernetes边缘用例,并展示了跨平台集成,这可能有助于采用5G边缘的企业和电信运营商将其扩展到更高水平.

以下是一些关键会议的高级概述。

到目前为止,不同的社区和技术解决方案专家已经讨论了不同的边缘概念。但是当Kubernetes进入基础设施时,IT 运营商需要清楚地了解Kubernetes部署将在电信或私有5G用例中无缝提供低延迟性能的关键支柱。首先,应该大规模实施Kubernetes管理。其次,运营商需要选择轻量级的K8S作为边缘解决方案,最好通过CNCF认证。第三,应该在从云到远端的每个节点部署一个轻量级操作系统。

  • Akri项目:Akri它发现和监控不能拥有自己计算能力的棕地设备的远端设备——可以是Kubernetes集群的一部分。Akri平台将让这些设备暴露给Kubernetes 集群。

  • TensorFlow:TensorFlow是一个机器学习平台,可以通过输入生成洞察。它可以部署在需要执行ML操作的云、本地或边缘节点上。部署在云和边缘的Kubernetes集群可以托管分析工具集,以最低延迟处理ML请求。

  • 边缘Kubernetes架构:在为边缘部署Kubernetes时,有许多架构选择因用例而异。每个架构都带来了新的挑战。但底线是没有一刀切的解决方案,因为各种工作负载有不同的要求,而且IT团队正专注于网络节点之间的连接。因此,整体架构需要发展集中式和分布式控制平面。

  • 机器人:Kubernetes也已在机器人中实现。展示了K8S集群系统如何用于机器人的分布式系统集成并协同执行特定任务。

  • 基于激光的制造:利用基于Kubernetes的分布式系统,自动化配置管理和在集群中移动工作负载的灵活性等功能为激光制造机器带来了运营优势。

  • OpenYurt + EdgeX Foundry:OpenYurt是另一个开源框架,它将上游Kubernetes的编排功能扩展到边缘。它可以在5G物联网边缘用例中与EdgeX Foundry集成,其中EdgeX Foundry用于管理物联网设备,而OpenYurt使用插件集处理服务器环境。

  • GitOps:Kubernetes支持云原生应用编排以及声明式编排。可以应用GitOps方法在中央数据中心的多个边缘实现零接触配置。

  • 港珠澳大桥:Kubernetes在边缘基础设施中实施,用于管理管理港珠澳大桥传感器的应用程序。该用例是独一无二的,因为它专注于如何在Kubernetes中将桥上的传感器设备定义为CRD,如何将每个设备与CI/CD关联,以及如何管理和操作部署在边缘节点上的应用程序。

  • 节点功能发现:有大量终端设备可以成为连接到数据中心的数千个边缘节点的一部分。与 Akri项目类似,Node Feature Discovery (NFD)插件可用于检测并推送到Kubernetes集群中,以与边缘服务器和云系统进行编排。

  • Kuiper和KubeEdge:Kuiper是开源数据分析/流软件,运行在资源需求低的边缘设备上。它可以与KubeEdge集成,在那里我们可以获得一个组合解决方案,该解决方案利用KubeEdge的应用程序编排功能和流分析。组合解决方案提供低延迟、节省带宽成本、易于实施业务逻辑,运营商可以从云端管理和部署Kuiper软件应用程序。

2022 EdgeX中国挑战赛暨中关村国际前沿科技创新大赛EdgeX专题赛正式拉开帷幕
本次大赛分设两大赛道:医疗、教育、消费行业赛道和能源、工业、供应链赛道。大赛致力于构建一个物联网及边缘计算的学习和分享平台,基于EdgeX Foundry,针对不同赛道的多个应用场景,以共享技术投资解决行业技术问题。除了40w+人民币总奖励,参赛者还可以获得技术、资本、市场等一系列参赛回报。

2022EdgeX中国挑战赛正在火热报名中
报名时间:2022年8月3日00:00 - 9月5日24:00
参与大赛,共同推动万物互联,请即刻联系我们。
大赛官网:https://www.edgex-challenge.com/

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TensorFlow 是由Google Brain 团队开发的开源机器学习框架,广泛应用于深度学习研究和生产环境。 它提供了一个灵活的平台,用于构建和训练各种机器学习模型

<think>好的,用户的问题是关于如何在大数据平台中使用KubernetesEdgeX Foundry实现边缘计算的数据同步。首先,我需要理解这两个组件在边缘计算中的角色以及它们如何协作。 首先,Kubernetes是一个容器编排平台,负责管理容器化的应用,这在边缘计算中可以用于调度和管理分布在边缘节点上的服务。而EdgeX Foundry是一个专门为边缘计算设计的开源框架,主要用于设备连接、数据采集和初步处理。用户提到的数据同步可能涉及将边缘设备产生的数据实时或定期传输到中心的大数据平台进行分析和存储。 接下来,我需要考虑数据同步的具体步骤。可能包括设备数据采集、边缘端的数据处理、数据传输到云端或中心数据中心,以及如何利用Kubernetes来管理这些流程。同时,需要结合引用中的内容,例如引用[2]提到EdgeX Foundry提供设备管理和数据存储功能,而Kubernetes用于容器编排。这可能涉及到在边缘节点部署EdgeX服务,通过其导出数据到Kafka等消息队列,再由Kubernetes管理的服务消费这些数据并同步到大数据平台如Hadoop或Elasticsearch。 还要考虑数据同步的优化方法,比如数据压缩、缓存机制,或者使用边缘计算进行预处理以减少传输的数据量,如引用[3]提到的边缘计算作为云计算的延伸,优化数据传输。此外,引用[5]提到Kafka在云原生和边缘计算中的应用,可能作为数据流的中间件,确保数据可靠传输。 用户还可能关心如何确保数据的一致性和可靠性,这时候可能需要设计校验机制或使用事务处理。另外,安全方面的问题,比如数据传输的加密和认证,也需要考虑进去,但用户的问题中没有明确提到安全需求,可能需要作为扩展点提及。 最后,整合这些组件形成一个完整的方案,可能需要分步骤说明,从环境准备到各个组件的配置,再到数据流的实现。同时,生成的相关问题需要围绕实现中的关键点,比如优化数据传输、提升可靠性、容器化部署的优势等。</think>### 实现方案分步说明 #### 1. **架构设计** 通过$Kubernetes$管理边缘节点集群,$EdgeX\ Foundry$负责设备数据采集预处理,数据通过消息队列(如$Kafka$)同步至大数据平台(如$Hadoop$或$Elasticsearch$)[^5]。 #### 2. **组件部署** - **边缘侧**: - 使用$Kubernetes$部署$EdgeX\ Foundry$服务,包含设备服务层(连接传感器)、核心服务层(数据存储)和导出服务层(数据转发)[^2]。 - 示例部署代码片段: ```yaml # Kubernetes部署EdgeX Core Services apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: edgex-core spec: replicas: 2 template: spec: containers: - name: edgex-core-data image: edgexfoundry/core-data:latest ``` - **云端/大数据平台侧**: - 部署$Kafka$作为数据管道,$Hadoop/Spark$用于批处理,$Elasticsearch+Kibana$用于实时分析[^4]。 #### 3. **数据同步流程** 1. **数据采集**: $EdgeX\ Foundry$通过设备服务层(如$Modbus$或$MQTT$驱动)采集边缘设备数据,存储至本地数据库(如$Redis$)。 2. **数据预处理**: 在边缘节点利用$EdgeX$规则引擎过滤无效数据,格式化为标准$JSON$,并通过$MessageQueue$(如$Kafka$)发送至云端。 3. **数据传输**: 使用$Kubernetes\ Sidecar$模式部署$Kafka\ Producer$,确保边缘节点云端的高效通信。例如: $$ \text{Producer吞吐量} = \frac{\text{数据量}}{\text{网络延迟} + \text{序列化时间}} $$ 4. **数据持久化分析**: 云端$Kafka\ Consumer$将数据写入$Hadoop\ HDFS$(离线分析)和$Elasticsearch$(实时检索),通过$Kibana$可视化结果。 #### 4. **优化可靠性** - **边缘计算优化**: 在边缘侧执行数据聚合(如滑动窗口计算$ \sum_{i=1}^{n} x_i $),减少传输数据量[^3]。 - **容错机制**: $Kubernetes$自动重启故障Pod,$Kafka$配置副本因子(如$replication.factor=3$)防止数据丢失。 #### 5. **监控运维** - 通过$Prometheus+Grafana$监控边缘节点资源利用率(公式:$ \text{CPU使用率} = \frac{\text{CPU时间}}{\text{总时间}} \times 100\% $)。 - $Jenkins$流水线实现$EdgeX$微服务的持续集成部署[^4]。 --- ###
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