KubeEdge使用文档

KubeEdge将Kubernetes的能力延伸到了边缘场景中，为云和边缘之间的网络、应用部署和元数据同步提供基础架构支持。KubeEdge在使用上与Kubernetes保持完全一致，除此之外还扩展了对边缘设备的管理与控制。本节将通过一个简单的例子向用户演示如何通过KubeEdge完成设备边云协同任务。

1. 准备工作

选用示例：KubeEdge Counter Demo

计数器是一个伪设备，用户无需任何额外的物理设备即可运行此演示。计数器在边缘侧运行，用户可以从云侧在Web中对其进行控制，也可以从云侧在Web中获得计数器值。原理图如下：

详细文档参考：https://github.com/kubeedge/examples/tree/master/kubeedge-counter-demo

1. 本示例要求KubeEdge版本必须是v1.2.1+，此次选择最新版的KubeEdge v1.8.0

   [root@ke-cloud ~]# kubectl get node
   NAME       STATUS   ROLES        AGE   VERSION
   ke-cloud   Ready    master       13h   v1.20.2
   ke-edge1   Ready    agent,edge   64s   v1.19.3-kubeedge-v1.8.0
   
   说明：本文接下来的验证将使用边缘节点ke-edge1进行，如果你参考本文进行相关验证，后续边缘节点名称的配置需要根据你的实际情况进行更改。
   

2. 确保k8s apiserver开启了以下配置：

   --insecuret-port=8080
   --insecure-bind-address=0.0.0.0
   

   可以通过修改/etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml文件，并重启k8s-apiserver组件的pod来进行更改。

3. 下载示例代码：

   [root@ke-cloud ~]# git clone https://github.com/kubeedge/examples.git $GOPATH/src/github.com/kubeedge/examples
   

2. 创建device model和device

1. 创建device model

   [root@ke-cloud ~]# cd $GOPATH/src/github.com/kubeedge/examples/kubeedge-counter-demo/crds
   [root@ke-cloud crds~]# kubectl create -f kubeedge-counter-model.yaml
   

2. 创建device

   根据你的实际情况修改matchExpressions：

   [root@ke-cloud ~]# cd $GOPATH/src/github.com/kubeedge/examples/kubeedge-counter-demo/crds
   [root@ke-cloud crds~]# vim kubeedge-counter-instance.yaml
   apiVersion: devices.kubeedge.io/v1alpha1
   kind: Device
   metadata:
     name: counter
     labels:
       description: 'counter'
       manufacturer: 'test'
   spec:
     deviceModelRef:
       name: counter-model
     nodeSelector:
       nodeSelectorTerms:
       - matchExpressions:
         - key: 'kubernetes.io/hostname'
           operator: In
           values:
           - ke-edge1
   
   status:
     twins:
       - propertyName: status
         desired:
           metadata:
             type: string
           value: 'OFF'
         reported:
           metadata:
             type: string
           value: '0'
   
   [root@ke-cloud crds~]# kubectl create -f kubeedge-counter-instance.yaml
   

3. 部署云端应用

1. 修改代码

   云端应用web-controller-app用来控制边缘端的pi-counter-app应用，该程序默认监听的端口号为80，此处修改为8089，如下所示：

   [root@ke-cloud ~]# cd $GOPATH/src/github.com/kubeedge/examples/kubeedge-counter-demo/web-controller-app
   [root@ke-cloud web-controller-app~]# vim main.go
   package main
   
   import (
           "github.com/astaxie/beego"
           "github.com/kubeedge/examples/kubeedge-counter-demo/web-controller-app/controller"
   )
   
   func main() {
           beego.Router("/", new(controllers.TrackController), "get:Index")
           beego.Router("/track/control/:trackId", new(controllers.TrackController), "get,post:ControlTrack")
   
           beego.Run(":8089")
   }
   

2. 构建镜像

   注意：构建镜像时，请将源码拷贝到GOPATH对应的路径下，如果开启了go mod请关闭。

   [root@ke-cloud web-controller-app~]# make all
   [root@ke-cloud web-controller-app~]# make docker
   

3. 部署web-controller-app

   [root@ke-cloud ~]# cd $GOPATH/src/github.com/kubeedge/examples/kubeedge-counter-demo/crds
   [root@ke-cloud crds~]# kubectl apply -f kubeedge-web-controller-app.yaml
   

4. 部署边缘端应用

边缘端的pi-counter-app应用受云端应用控制，主要与mqtt服务器通信，进行简单的计数功能。

1. 修改代码与构建镜像

   需要将Makefile中的GOARCH修改为amd64才能运行该容器。

   [root@ke-cloud ~]# cd $GOPATH/src/github.com/kubeedge/examples/kubeedge-counter-demo/counter-mapper
   [root@ke-cloud counter-mapper~]# vim Makefile
   .PHONY: all pi-execute-app docker clean
   all: pi-execute-app
   
   pi-execute-app:
           GOARCH=amd64 go build -o pi-counter-app main.go
   
   docker:
           docker build . -t kubeedge/kubeedge-pi-counter:v1.0.0
   
   clean:
           rm -f pi-counter-app
   
   [root@ke-cloud counter-mapper~]# make all
   [root@ke-cloud counter-mapper~]# make docker
   

2. 部署Pi Counter App

   [root@ke-cloud ~]# cd $GOPATH/src/github.com/kubeedge/examples/kubeedge-counter-demo/crds
   [root@ke-cloud crds~]# kubectl apply -f kubeedge-pi-counter-app.yaml
   
   说明：为了防止Pod的部署卡在`ContainerCreating`，这里直接通过docker save、scp和docker load命令将镜像发布到边缘端
   
   [root@ke-cloud ~]# docker save -o kubeedge-pi-counter.tar kubeedge/kubeedge-pi-counter:v1.0.0
   [root@ke-cloud ~]# scp kubeedge-pi-counter.tar root@192.168.1.56:/root
   [root@ke-edge1 ~]# docker load -i kubeedge-pi-counter.tar
   

5. 体验Demo

现在，KubeEdge Demo的云端部分和边缘端的部分都已经部署完毕，如下：

[root@ke-cloud ~]# kubectl get pods -o wide
NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE       NOMINATED NODE   READINESS GATES
kubeedge-counter-app-758b9b4ffd-f8qjj   1/1     Running   0          26m     192.168.1.66   ke-cloud   <none>           <none>
kubeedge-pi-counter-c69698d6-rb4xz      1/1     Running   0          2m      192.168.1.56   ke-edge1   <none>           <none>

我们现在开始测试一下该Demo运行效果：

1. 执行ON命令

   在web页面上选择ON，并点击Execute，可以在edge节点上通过以下命令查看执行结果：

   [root@ke-edge1 ~]# docker logs -f counter-container-id
   

2. 查看counter STATUS

   在web页面上选择STATUS，并点击Execute，会在Web页面上返回counter当前的status。

3. 执行OFF命令

   在web页面上选择OFF，并点击Execute，可以再edge节点上通过以下命令查看执行结果：

   [root@ke-edge1 ~]# docker logs -f counter-container-id
   

6. 其他

1. 更多的KubeEdge官方示例请参考 https://github.com/kubeedge/examples

   Name	Description
   LED-RaspBerry-Pi	Controlling a LED light with Raspberry Pi using KubeEdge platform.
   Data Analysis @ Edge	Analyzing data at edge by using Apache Beam and KubeEdge.
   Security@Edge	Security at edge using SPIRE for identity management.
   Bluetooth-CC2650-demo	Controlling a CC2650 SensorTag bluetooth device using KubeEdge platform.
   Play Music @Edge through WeChat	Play music at edge based on WeChat and KubeEdge.
   Play Music @Edge through Web	Play music at edge based on Web and KubeEdge.
   Collecting temperature @Edge	Collecting temperature at edge based KubeEdge.
   Control pseudo device counter and collect data	Control pseudo device counter and collect data based KubeEdge.
   Play Music @Edge through Twitter	Play music at edge based on Twitter and KubeEdge.
   Control Zigbee @Edge through cloud	Face detection at cloud using OpenCV and using it to control zigbee on edge using Kubeedge.

2. 使用EdgeMesh做边缘服务发现

   https://github.com/kubeedge/edgemesh

3. 自定义云边消息路由

   https://kubeedge.io/en/docs/developer/custom_message_deliver/