边缘计算以及kubeedge概念的通俗解释

1，边缘计算的基本概念

边缘计算，听名字很高大上，那感觉像极了“在宇宙的边缘进行计算”。官方的解释也特别专业：边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。

抛掉各种专业术语不谈，边缘计算的概念其实很好理解。可以拿一只章鱼来举例——它有只手碰到了一个物体，然后将触感送给大脑。大脑对信号进行判断，哦，是食物，然后传回抓取信号，手接到信号，对该物体进行了抓取。

可是啊，章鱼有八只手，每只手都把信号传给大脑做判断发指令，对神经和大脑的负担太重了。于是大脑将一部分计算能力分给手，每只手都具备一定程度的“识别-发令”功能，再遇到疑似食物的物体就可以不经过大脑自行判断。

这就是边缘计算——将计算能力下放到系统的边缘设备上，从而降低中央设备和网络的负担。用一句通俗且专业话的解释就是：赋予二级设备一定程度的计算能力。

那我们生活中的边缘计算有哪些呢？很简单，我们的手机就是。例如我们用手机修图，大部分操作都是依靠手机本地的计算能力实现的，只有小部分（例如某些特别牛逼的变脸特效）是通过云端进行的。

在这里，我们手机就是一个边缘设备，手机进行的计算就是边缘计算。

2，kubeedge的基本概念

那边缘计算是怎么实现的呢？这里就出现了一个全新的框架：kubeedge。

kubeedge，听名字就知道，和kubernetes有关系。kubernetes有什么用呢，是管理计算机集群，用master节点将应用部署到集群的各个节点上。集群节点是节点，边缘节点是也是节点，那么直接将kubernetes应用到边缘计算当中，不是很开心么？

可是在实际的应用过程中，发现kubernetes存在很多缺点。

以一个公司的管理举例。如果说kubernetes管理的是公司的各部门，那在边缘计算领域，管理的就是遍布于世界各地的分公司，更远，更乱，更难。

• 边缘侧设备没有足够的资源运行一个完整的Kubelet。那什么叫Kubelet呢？在kubernetes集群中，各节点都有一个Kubelet，它主要的作用是获取最新的规范，确保各节点的Pod和容器在规范下运行——可以把它理解为公司下放到各个分公司的监工。而分公司太穷了，养不起这个监工。
• 某些边缘侧设备是ARM（一种处理器，全称Advanced RISC Machine） 架构的，然而大部分kubernetes不支持ARM架构——某些分公司理念和企业文化不和，人家不鸟你的。
• 边缘侧网络很不稳定，甚至可能完全不通，而 kubernetes 需要实时通信，无法做到离线自治——就像《亮剑》里说的，总部电台只能联系到师旅一级，下面的部队没有电台。
• 很多边缘设备都不支持TCP/IP 协议——驻冈比亚分公司，员工根本听不懂总部说的中国话。
• ……

基于上述原因，kubernetes无法直接用于边缘计算。在这个基础上，继承了他部分躯体以及思想的kubeedge出现了。董事长一拍大腿——公司管理体系全面升级！

• KubeEdge 保留了 Kubernetes 的管理面，重新开发了节点 agent，大幅度优化让边缘组件资源占用更低很多——保留公司管理层，优化下放到各分公司的监工配置（工资更低）。
• KubeEdge 可以完美支持 ARM 架构和 x86 架构——公司的企业文化更加包容，允许各分公司百花齐放。
• KubeEdge 有离线自治功能——我要是有一部无线电台，无肯定跟总部请示一下。可咱不是没有吗？豁出去了，干！
• KubeEdge 丰富了应用和协议支持，目前已经支持和计划支持的有：MQTT、BlueTooth、OPC UA、Modbus等——不管分公司说的哪国语言，哪怕是鸟语，我们也能完美沟通。
• KubeEdge 通过底层优化的多路复用消息通道优化了云边的通信的性能——通往各分公司，电话手机网线wifi全都安排上，就不信联系不上。

经过优化，公司对分公司的管理变得更加优质高效了。这就是KubeEdge，一套更加强力的管理体系。

2，kubeedge的架构

kubeedge的架构分为三层。分别是云（Cloud）、边（Edge）、端（Device）。云是控制面，边是边缘节点，而端就是端侧设备。

首先，Cloud直接将K8S的master节点拿来使用了，然后在后面加了一个组件叫CloudCore。CloudCore起了一个承上启下的作用。对上，它拿取K8S的master节点的功能，对下，它控制Edge。可以理解为，原生的master无法直接用于边缘节点的控制，需要CloudCore的“中转”。实现这个中转功能的，就是CloudCore的两个组件：EdgeController和DeviceController。听名字就知道，边控制器，设备控制器。

云端要实现和边端的通信，依赖的组件是CloudHub，由它和边端的EdgeHub交换数据。其实看名字就知道，hub的意思是集线器，属于计算机网络中的物理层设备，作用是把信号从一个端口转发到另一个端口。云端集线器，边端集线器，这通信属性也太明显了。

边端的作用是应用管理和设备管理。MetaManager的意思是“元数据管理器”，负责管理应用，DeviceTwin的意思是“设备孪生”，负责管理设备。设备孪生的意思是，每个设备都有一个相应的json文件，记录了设备的信息。例如设备的型号、名称、使用地点以及服役年限等。就像是设备的一个孪生兄弟一样。