Kubernetes-PoweredEdgesでAkriを使用してエッジデバイスをインテリジェントに検出

Akriフレームワークは、IoTデバイスをリソースとして公開し、Kubernetesクラスター内の各デバイスのサービスを作成するのに役立ちます。

IoTは急速に成長しており、IoTデバイスにより近い情報の処理を可能にするエッジコンピューティングの必要性も高まっています。 Kubernetesは、エッジにデプロイされた大量のアプリケーションを管理するという運用上および技術上の懸念に対処する、オペレーターおよび開発者向けの実証済みの破壊的なオープンソーステクノロジーです。現在、K3S、KubeEdge、MicroK8SなどのKubernetesディストリビューションがいくつかあり、エッジ要件にすばやく対処するために使用できます。

エッジノードは、規模の異なるデバイスです。産業用IoTの場合、または小売チェーンの店舗には、1つの部門に配置されたヘビーエッジサーバーがあります。ライトエッジサーバーは、エンドIoTデバイスに接続されている小さなサーバーです。重いサーバーと軽いサーバーは、ハードウェア容量があるため、Kubernetesクラスターの一部になることができます。ただし、エンドIoTデバイスがKubernetesクラスターの一部になることは困難です。Kubernetesクラスターは、単一の機能専用であり、データを収集するための小さな組み込みアプリケーションをホストします。たとえば、センサーやビデオカメラを取り上げます。エッジまたはクラウドを介してシームレスに出力を取得できるように、これらのデバイスがKubernetesアーキテクチャの一部であることが重要です。

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このようなエッジデバイスの数が増えると、Kubernetesクラスターをホストする後続のエッジサーバーの管理が難しくなります。新しいデバイスの追加と削除により、オペレーターの作業が増えます。リソースを見つけて割り当て、アーキテクチャ内の可用性を監視する必要があります。また、ある時点で、より多くのエッジデバイスを処理するためにサーバーを追加する必要があります。このような問題は、Kubernetesクラスター内のエッジIoTデバイスの存在を処理するエッジデバイスのより優れたインテリジェンスを必要とします。 Akriはそれをします。これは、Microsoftによってリリースされたオープンソースプロジェクトです。

Akriフレームワークは、IoTデバイスをリソースとして公開し、Kubernetesクラスター内の各デバイスのサービスを作成するのに役立ちます。これにより、アプリケーションがデバイスからの入力を消費できるようになります。 Akriは、IoTデバイスの自動包含と削除、およびリソースの割り当てと割り当て解除を処理して、クラスターをより適切に最適化します。 Akriのパワーにより、IoTデバイスを動的に追加し、それらのデバイスからのデータを処理するための推論ノードを追加することができます。さらに、エッジIoTデバイスを追加する必要がある場合は、新しいサーバー環境をシームレスに導入できます。

Akriは、IPカメラ、コントローラー、PoS（POS）端末などのネットワーク接続されたIoTエッジデバイス、およびUSB接続センサーなどのKubernetesノードを介してローカルに接続されたデバイスの処理をサポートします。 Kubernetesクラスターでのデバイスの可用性に基づいてワークロードをスケジュールします。 ContainerNetwork Interface（CNI）のような抽象化レイヤーを使用します。ただし、基盤となるネットワークの詳細を抽象化する代わりに、デバイスの可用性を検索、利用、および監視する作業が不要になります。したがって、Kubernetesの管理者と開発者が行う作業の量を大幅に削減します。

AkriはKubernetesデバイスプラグインフレームワークに基づいています。これは、ベンダーが静的リソースに使用し、追加のコードを記述せずにリソースをアドバタイズして監視できるようにします。 Akriは、このフレームワークを、さまざまなデバイスのセットと、それらのエッジIoTデバイスを監視および通信するためのさまざまなプロトコルを備えたエッジinan環境に拡張します。

典型的なKubernetesエッジクラスターでは、Akriコントローラー、Akriエージェント（Kubernetesデバイスプラグインフレームワークの実装）、2つのCDR（カスタムリソース定義）（構成とインスタンス用）の4つのコンポーネントが追加されます。これらのコンポーネントは連携して、エッジIoTデバイスとそれらの間でワークロードをスケジュールします。 Akriエージェントは、新しい各ワーカーエッジノードにデプロイできます。

一言で言えば、

• Akriは、エッジIoTデバイスの出現と消滅を処理し、クラスター内のワークロードをスケジュールします
• Akriは、構成CRDを使用して構成を提供するインターフェースを提供し、残りはAkriが行います。
• 他のノードがダウンした場合に備えて、エッジノードの高可用性が保証されたオペレーターエリア。
• AkriはエッジIoTデバイスごとにKubernetesサービスを作成するため、アプリケーションはポッドやエッジノードのトレース状態を必要としません。

あなたはGithubのAkriプロジェクトに貢献し、彼らのSlackチャンネルのディスカッションに参加することができます。

結論

エッジにKubernetesを使用することは、アプリケーションポリシーの一貫性、エンドツーエンドの自動化、およびサービスのデプロイとスケーリングの高速化を大幅に可能にするエキサイティングな開発です。 Akriは、エッジ対応ネットワークのすべての部分をより細かく制御できる、より簡素化されたアプローチをもたらし、Kubernetesの管理者と開発者の生活を楽にします。