Descubra dispositivos de borda de forma inteligente com Akri em bordas com tecnologia Kubernetes

A estrutura Akri ajuda a expor dispositivos IoT como recursos e cria serviços para cada dispositivo em clusters Kubernetes.

A IoT está crescendo rapidamente, assim como a necessidade de computação de borda que permite o processamento de informações mais próximo dos dispositivos de IoT. O Kubernetes é a tecnologia de código aberto comprovada e disruptiva para operadoras e desenvolvedores que aborda questões operacionais e técnicas de gerenciamento de toneladas de aplicativos implantados na borda. Hoje, temos várias distribuições do Kubernetes, como K3S, KubeEdge ou MicroK8S, que você pode usar para começar rapidamente a lidar com os requisitos de borda.

Nós de borda são dispositivos de escala diferente. Existem servidores de borda pesada que ficam em um departamento no caso de IoT industrial ou nas lojas de uma cadeia de varejo. Um servidor de borda leve é ​​um pequeno servidor conectado a dispositivos finais de IoT. Servidores pesados ​​e leves podem fazer parte de um cluster Kubernetes devido às capacidades de hardware que possuem. Mas é difícil para os dispositivos IoT finais se tornarem parte dos clusters Kubernetes, que são dedicados a uma única função e hospedam pequenos aplicativos incorporados para coletar dados. Por exemplo, pegue sensores ou câmeras de vídeo. É importante que esses dispositivos façam parte da arquitetura do Kubernetes para que as saídas possam ser obtidas via borda ou nuvem sem problemas.

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Com o número crescente desses dispositivos de borda, fica mais difícil gerenciar servidores de borda subsequentes que hospedam clusters Kubernetes. A adição e remoção de novos dispositivos causam mais trabalho aos operadores. Eles devem encontrar e alocar recursos e monitorar a disponibilidade dentro da arquitetura. Além disso, em algum momento, você precisará adicionar mais servidores para lidar com mais dispositivos de borda. Esses problemas exigem melhor inteligência para dispositivos de borda que lidarão com a presença de dispositivos IoT de borda em clusters do Kubernetes. Akri faz isso. É um projeto de código aberto lançado pela Microsoft.

A estrutura Akri ajuda a expor dispositivos IoT como recursos e cria serviços para cada dispositivo em clusters Kubernetes. Isso possibilita que os aplicativos consumam as entradas dos dispositivos. A Akri trata da inclusão e remoção automática de dispositivos IoT, bem como da alocação e desalocação de recursos para melhor otimizar os clusters. Com o poder do Akri, é possível adicionar o máximo de dispositivos IoT dinamicamente e nós de inferência para processar dados desses dispositivos. Além disso, você pode introduzir perfeitamente um novo ambiente de servidor quando houver mais requisitos para adicionar dispositivos IoT de borda.

O Akri suporta o manuseio de dispositivos de borda IoT conectados à rede, como câmeras IP, controladores, terminais PoS (ponto de venda) e dispositivos conectados localmente por meio de nós do Kubernetes, como sensores conectados por USB. Ele agenda as cargas de trabalho com base na disponibilidade dos dispositivos no cluster Kubernetes. Ele usa a camada de abstração que é como uma ContainerNetwork Interface (CNI). Mas, em vez de abstrair os detalhes da rede subjacentes, ele remove o trabalho de encontrar, utilizar e monitorar a disponibilidade dos dispositivos. Assim, reduza drasticamente a quantidade de trabalho realizado pelos administradores e desenvolvedores do Kubernetes.

Akri é baseado na estrutura de plug-in de dispositivo Kubernetes, que é usada por fornecedores para recursos estáticos, permitindo que eles anunciem seus recursos e os monitorem sem escrever códigos adicionais. A Akri estende essa estrutura para um ambiente de borda que possui diferentes conjuntos de dispositivos e vários protocolos para monitorar e se comunicar com esses dispositivos de IoT de borda.

Em um cluster de borda típico do Kubernetes, ele adiciona quatro componentes:Akri Controller, Akri Agent (implementação da estrutura de plug-in do dispositivo Kubernetes) e dois CDRs (Custom Resource Definition) (para configuração e instância). Esses componentes trabalham juntos para localizar dispositivos IoT de borda e agendar cargas de trabalho entre eles. O agente Akri pode ser implementado em cada novo nó de borda do trabalhador.

Em poucas palavras,

• A Akri lida com o aparecimento e o desaparecimento de dispositivos IoT de borda e agenda cargas de trabalho em um cluster
• A Akri fornece a interface onde você fornece a configuração usando CRDs de configuração, e a Akri faz o resto.
• Os operadores têm a garantia de alta disponibilidade de nós de borda caso outros nós fiquem inativos.
• Como o Akri cria serviços Kubernetes para cada dispositivo IoT de borda, os aplicativos não precisam rastrear o estado de pods ou nós de borda.

Você pode contribuir com o projeto Akri no Github e participar da discussão em seu canal Slack.

Conclusão

O uso do Kubernetes para a borda é um desenvolvimento empolgante que permite enormemente consistência nas políticas de aplicativos, automação de ponta a ponta e implantação e dimensionamento de serviços mais rápidos. A Akri traz uma abordagem mais simplificada que permite mais controle em todas as partes da rede habilitada para borda e facilita a vida dos administradores e desenvolvedores do Kubernetes.