KubeEdge快速入门：10分钟部署你的第一个边缘节点集群-优快云博客

KubeEdge快速入门：10分钟部署你的第一个边缘节点集群

【免费下载链接】kubeedge 一个用于边缘计算的开源项目，旨在将Kubernetes的架构和API扩展到边缘设备上。 - 功能：边缘计算、设备管理、数据处理、容器编排等。 - 特点：支持边缘设备管理；支持多种边缘场景；与Kubernetes无缝集成；模块化设计。项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ku/kubeedge

前言：边缘计算的痛点与解决方案

你是否正面临这些边缘计算挑战？

边缘设备资源受限，传统Kubernetes节点部署困难
云边网络不稳定导致管理中断
边缘节点离线后应用无法自主运行
跨地域边缘设备集群管理复杂

KubeEdge作为CNCF毕业项目，通过将Kubernetes能力扩展到边缘，完美解决这些问题。本文将带你在10分钟内完成从环境准备到边缘节点接入的全流程，即使是网络不稳定的边缘环境也能轻松应对。

读完本文你将掌握：

使用keadm工具一键部署KubeEdge云边架构
配置边缘节点实现断网自治能力
部署示例应用验证边缘集群功能
基础故障排查与监控方法

一、KubeEdge架构核心解析

KubeEdge采用云-边分离架构，由以下核心组件构成：

mermaid

核心优势：

Kubernetes原生兼容：使用熟悉的kubectl命令管理边缘资源
云边可靠协作：基于QoS的消息传输确保弱网环境下的数据可靠性
边缘自治能力：MetaManager缓存关键数据，断网时边缘节点仍可正常运行
轻量化设计：EdgeCore组件内存占用<50MB，支持资源受限设备

二、环境准备与前置要求

2.1 硬件要求

节点类型	CPU	内存	存储	网络
云端节点	2核+	4GB+	20GB+	公网可达
边缘节点	1核+	1GB+	10GB+	可访问云端

2.2 软件要求

组件	版本要求	说明
Kubernetes集群	1.25-1.30	云端需先部署K8s集群
Docker/Podman	19.03+	容器运行时
keadm	与KubeEdge版本一致	官方部署工具
操作系统	Linux (amd64/arm64)	推荐Ubuntu 20.04+或CentOS 7.9+

2.3 网络端口规划

组件	端口	协议	方向	用途
CloudHub	10000	TCP	入站	云边WebSocket通信
CloudHub	10002	UDP	入站	云边QUIC通信
EdgeHub	10003	TCP	出站	边缘到云端连接
Edged	10250	TCP	内部	边缘节点Kubelet API

三、部署步骤：10分钟快速启动

步骤1：准备Kubernetes集群（2分钟）

如果已有K8s集群可跳过此步，否则使用以下命令快速创建测试集群：

# 使用kubeadm创建单节点K8s集群（仅测试环境）
sudo swapoff -a && sudo modprobe overlay && sudo modprobe br_netfilter
cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
overlay
br_netfilter
EOF
cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables  = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv4.ip_forward                 = 1
EOF
sudo sysctl --system

# 安装容器运行时（Containerd）
curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh
sudo sh get-docker.sh
sudo systemctl enable --now containerd
sudo containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml
sudo sed -i 's/SystemdCgroup \= false/SystemdCgroup \= true/g' /etc/containerd/config.toml
sudo systemctl restart containerd

# 安装kubeadm、kubelet和kubectl
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl
sudo curl -fsSLo /usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg
echo "deb [signed-by=/usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg] https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y kubelet=1.26.0-00 kubeadm=1.26.0-00 kubectl=1.26.0-00
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

# 初始化集群
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --kubernetes-version=1.26.0

# 配置kubectl
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 安装网络插件（Calico）
kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.23/manifests/calico.yaml

步骤2：部署云端组件（3分钟）

# 克隆KubeEdge仓库
git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/ku/kubeedge.git
cd kubeedge

# 构建keadm工具
make all WHAT=keadm

# 将keadm添加到PATH
sudo cp _output/local/bin/keadm /usr/local/bin/

# 初始化云端
keadm init --advertise-address=192.168.1.100 --kubeedge-version=1.14.0

# 检查云端组件状态
kubectl get pods -n kubeedge

预期输出：cloudcore pod状态为Running

NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
cloudcore-7f9b6d8c9-d2v5k   1/1     Running   0          90s

步骤3：获取边缘节点接入令牌（1分钟）

在云端节点执行以下命令获取接入令牌：

keadm gettoken

预期输出：

07a699736c6d1123612a66b23f5c7a72375660586253766f6e746f6b656e313233

步骤4：部署边缘节点（3分钟）

在边缘节点执行以下命令（替换和）：

# 安装keadm（与云端相同步骤）
git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/ku/kubeedge.git
cd kubeedge
make all WHAT=keadm
sudo cp _output/local/bin/keadm /usr/local/bin/

# 加入边缘集群
keadm join --cloudcore-ipport=192.168.1.100:10000 --token=07a699736c6d1123612a66b23f5c7a72375660586253766f6e746f6b656e313233 --kubeedge-version=1.14.0

步骤5：验证集群状态（1分钟）

# 在云端检查边缘节点状态
kubectl get nodes

预期输出：边缘节点状态为Ready

NAME           STATUS   ROLES    AGE   VERSION
edge-node-1    Ready    edge     2m    v1.24.0-kubeedge-v1.14.0
master         Ready    master   1h    v1.26.0

四、部署示例应用验证边缘集群

部署示例边缘应用

创建一个简单的Nginx部署文件edge-nginx.yaml：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-edge
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21
        ports:
        - containerPort: 80
      nodeSelector:
        node-role.kubernetes.io/edge: ""  # 指定边缘节点运行

部署应用并检查状态：

kubectl apply -f edge-nginx.yaml
kubectl get pods -o wide

预期输出：pod在边缘节点运行

NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-edge-5f7b986c8-2xqkp   1/1     Running   0          45s   10.244.1.2   edge-node-1    <none>           <none>

验证边缘自治能力（可选）

断开边缘节点与云端的网络连接
在边缘节点检查容器状态：docker ps | grep nginx（容器仍在运行）
恢复网络连接
在云端检查同步状态：kubectl get pods（状态保持一致）

五、常见问题与解决方案

问题	解决方案
cloudcore启动失败	检查Kubernetes集群是否正常运行：`kubectl get nodes`
边缘节点无法加入	检查防火墙规则，确保10000、10002端口开放
边缘pod一直处于Pending	检查节点是否有污点：`kubectl describe node edge-node-1 \| grep Taint`
云边同步延迟	检查网络带宽，考虑启用QUIC协议：`--enable-quic=true`

六、下一步学习路径

恭喜！你已成功部署KubeEdge边缘集群。接下来可以：

设备管理：通过KubeEdge Device CRD管理边缘设备

kubectl apply -f examples/device/crd-samples/devices_v1alpha2_device.yaml

边缘应用开发：使用EdgeMesh实现边缘服务发现
```
kubectl apply -f build/edgemesh/edgemesh.yaml
```
高级配置：
- 配置边缘节点资源限制
- 启用边缘AI功能
- 实现多节点边缘集群

监控与日志：

kubectl apply -f build/prometheus/prometheus.yaml
kubectl apply -f build/grafana/grafana.yaml

结语

KubeEdge通过将Kubernetes生态扩展到边缘，解决了传统边缘计算的管理难题。本文介绍的10分钟快速部署方案让你能够快速体验边缘集群的核心功能。随着5G和物联网的发展，边缘计算将成为连接物理世界与数字世界的关键纽带，而KubeEdge正是这一领域的领先技术选择。

加入社区：

官方文档：https://kubeedge.io/
GitHub仓库：https://gitcode.com/gh_mirrors/ku/kubeedge
社区会议：每周三16:00（北京时间）

创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考