猫でもわかる KubeEdge #InfraStudy / Infra Study Meetup 7th

by y_taka_23

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#InfraStudy 猫でもわかる KubeEdge チェシャ猫 (@y_taka_23) Infra Study Meetup #7 (23rd Oct. 2020)

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#InfraStudy おうち EKS 爆誕！？ ※ EKS としてはイレギュラーな構成なので自己責任で

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#InfraStudy Kubernetes 大人気の理由 ● 分散システムとしての優れた拡張性 ○ API Server (etcd) のみが状態を保持 ○ 他コンポーネントは API Server を Watch ○ 同じ枠組みでカスタムコントローラが追加可能 ● The Platform of Platforms ○ 今や様々な CloudNative 的な運用の基盤に Custom Controller

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#InfraStudy この拡張性をエッジにも延伸したい

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#InfraStudy サンプルアプリ：カウンタ ● 管理コンソールからデバイスを操作・参照 ○ 管理コンソールコンテナ：クラウドにデプロイ ○ カウンタコンテナ：エッジにデプロイ（デバイスの代用）

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#InfraStudy Kubernetes によるナイーブな構成

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#InfraStudy Headless Service HTTP PUT/GET

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#InfraStudy K8s をエッジに適用する際の問題 ● エッジデバイスは非力で不安定 ○ 情報の同期がいつ行われるのかコントロールしづらい ○ 瞬停したりするとエッジ側のイベント情報が失われる ● 通常の Pod-Service-Pod の通信が困難 ○ エッジがネットワーク接続を持つ瞬間しか成功しない ○ 相手エッジがいつネットワークに復帰するかわからない

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#InfraStudy https://github.com/kubeedge/kubeedge

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#InfraStudy KubeEdge の特徴 ● CNCF Incubating Project ○ IoT Edge ワーキンググループ (WG) が担当 ○ Huawei の Intelligent Edge Fabric (IEF) が出自 ● 通常の Kubernetes Node とは仕組みがかなり異なる ○ Kubelet 相当の EdgeD を中心に複数の追加機能 ○ K3s は同じくエッジ用だが通常の Kubernetes に近い

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#InfraStudy Edge Controller Device Controller Cloud Hub Edge Hub Meta Controller Device Twin EdgeD Event Bus CRI (Docker / containerd / CRI-O)

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#InfraStudy Edge Node は Master と直接接続しない

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#InfraStudy Cloud Core Edge Core Cloud Side Edge Side

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#InfraStudy WebSocket / QUIC Cloud Hub Edge Hub

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#InfraStudy Pod 作成の仕組み

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#InfraStudy Edge Controller Cloud Hub Edge Hub pod.yaml watch

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#InfraStudy Edge Hub Meta Controller 永続化

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#InfraStudy Meta Controller CRI (Docker / containerd / CRI-O) EdgeD Pod 起動

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#InfraStudy クラウド・エッジ間通信の仕組み

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#InfraStudy Device と DeviceModel ● エッジデバイスを CustomResource で抽象化 ○ Device：個々のデバイスに対応 ○ DeviceModel：送受信するメッセージなどのテンプレート ● Pod-Pod を介さずにデバイスとやりとり ○ クラウド側では Device の status.twins を読み書きする ○ エッジ側では MQTT で Pub / Sub される

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#InfraStudy Device の Manifest apiVersion: device.kubeedge.io/v1alpha2 kind: Device metadata: name: counter spec: deviceModelRef: name: counter-model status: twins: - propertyName: status desired: metadata: type: string value: "OFF"

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#InfraStudy Device Controller status: ON Cloud Hub Edge Hub watch PATCH

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#InfraStudy Edge Hub Device Twin 永続化

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#InfraStudy Device Twin Event Bus MQTT Pub / Sub

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#InfraStudy まとめ ● Kubernetes をエッジに拡張する試み ○ Node が切り離された状態でも動ける必要性 ● 回線断に強い KubeEdge のアーキテクチャ ○ Controller を通して接続、Node 内にも DB で永続化 ● 対デバイス通信の Kubernetes Native な扱い ○ Device / DeviceModel による MQTT 通信の抽象化

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#InfraStudy Let’s Go Over the Cutting Edge! Presented by チェシャ猫 (@y_taka_23)