邊緣計算系統KubeEdge如何安裝、部署

這篇文章給大家分享的是有關邊緣計算系統KubeEdge如何安裝、部署的內容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，一起跟隨小編過來看看吧。

KubeEdge 是一個開源的邊緣云計算系統，可將本機容器化的業務流程和設備管理擴展到Edge上的主機，目前已經納入CNCF體系并進入孵化階段。本文介紹了在兩臺Ubuntu 18.04.3 LTS虛擬機下從源碼開始部署 KubeEdge 1.1.0 集群的過程，云端 Kubernetes 版本為 1.16.0，Golang 版本為1.12.4。

1. 概述

1.1 環境

• 云端：Ubuntu 18.04.3 LTS，用戶名為k8smaster。ip 為 192.168.179.131 

• 邊緣端：Ubuntu 18.04.3 LTS，用戶名為k8slave1。ip 為 192.168.179.142

• KubeEdge 部署需要的組件：（注意，本安裝教程假定你已經在云端機器上安裝好了k8s集群和docker，并在邊緣端機器上安裝好了docker）

• 云端：docker， kubernetes 集群和 KubeEdge 云端核心模塊。

• 邊緣端：docker， mqtt 和 KubeEdge 邊緣端核心模塊。

1.2 依賴

• golang：版本1.12.14，移步 https://studygolang.com/dl 下載（由于是源碼編譯，所以需要用到golang）

• k8s版本：v1.16.0

• mosquitto：直接通過apt-get安裝

• KubeEdge：v1.1.0

2. 準備

2.1 創建部署文件目錄

本安裝方法主要適用于初學者，因為初學者對于搭建集群往往是比較陌生的。本文會先創建一個目錄，存放各類安裝過程中需要的文件。

創建部署工程目錄：

# mkdir /home/kkbill/kubeedge

創建子目錄： 

# cd /home/kkbill/kubeedge

# mkdir cloud edge certs yamls src

• 說明：

• cloud：云端相關文件，包括 cloudcore 和配置文件。

• edge：邊緣端相關文件，包括 edgecore 和配置文件。

• certs：證書文件。

• yamls：一些 yamls 文件。

• src：源碼目錄，存放kubeedge源碼。

• 2.2 KubeEdge 二進制

獲取KubeEdge的方式有兩種，一種是直接從 官網(https://github.com/kubeedge/kubeedge/releases) 中下載（本實驗版本為kubeedge-v1.1.0-linux-amd64.tar.gz）；另一種方法是通過源碼編譯得到。這里介紹一下源碼編譯的方法（嗯，折騰...）

2.2.1 Golang環境搭建

(1) 下載golang，并解壓

# wget https://studygolang.com/dl/golang/go1.12.14.linux-amd64.tar.gz

# tar -C /usr/local -xzf  go1.12.14.linux-amd64.tar.gz

(2) 添加環境變量

在~/.bashrc文件末尾添加：

# vim ~/.bashrc

export GOPATH=/home/kkbill/kubeedge
export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin

保存后記得執行 source ~/.bashrc 生效。驗證：

# go version
# go version go1.12.14 linux/amd64

2.2.2 下載kubeedge源碼

# git clone https://github.com/kubeedge/kubeedge.git $GOPATH/src/github.com/kubeedge/kubeedge

2.2.3 檢測gcc是否安裝

# gcc --version

如果沒有，則自行安裝。

2.2.4 編譯云端

# cd $GOPATH/src/github.com/kubeedge/kubeedge/

# make all WHAT=cloudcore

生成二進制 cloudcore 文件位于 cloud 目錄。拷貝 cloudcore 和同一目錄的配置文件（conf目錄）到部署工程目錄：

# cp -a cloud/cloudcore $GOPATH/cloud/
# cp -a cloud/conf/ $GOPATH/cloud/

在編譯的時候遇到了第一個坑，就是版本的問題。由于最新clone下來的版本已經不是v1.1.0了，所以，我們需要把代碼切回到v1.1.0版本，操作如下：（如果你在這一步無異常，則跳過）

在 $GOPATH/src/github.com/kubeedge/kubeedge 目錄下，執行 git tag，并選擇 v1.1.0 即可

# git tag
...
v1.1.0
...

# git checkout v1.1.0

執行完這一句后，代碼就會回到v1.1.0版。

2.2.5 編譯邊緣端

# cd $GOPATH/src/github.com/kubeedge/kubeedge/

# make all WHAT=edgecore

生成二進制 edgecore 文件位于 edge 目錄。拷貝二進制及配置文件到部署工程目錄：

# cp -a edge/edgecore $GOPATH/edge/

# cp -a edge/conf/ $GOPATH/edge/

這里又遇到了第2個坑，即出現如下錯誤：

/usr/local/go/pkg/tool/linux_amd64/link: signal: killed

這是由于編譯需要較大的內存，而內存不夠，造成了OOM。對應的解決辦法：增加內存

(1) 創建要作為swap分區的文件:增加1GB大小的交換分區，則命令寫法如下，其中的count等于想要的塊的數量（bs*count=文件大小）。

# dd if=/dev/zero of=/root/swapfile bs=1M count=1024

(2) 格式化為交換分區文件:

mkswap /root/swapfile #建立swap的文件系統

(3) 啟用交換分區文件:

swapon /root/swapfile #啟用swap文件

解決這個問題，參考了：

https://forum.golangbridge.org/t/go-build-exits-with-signal-killed/513

https://segmentfault.com/a/1190000012219689

https://www.cnblogs.com/spjy/p/7085389.html

2.3 生成證書

# $GOPATH/src/github.com/kubeedge/kubeedge/build/tools/certgen.sh genCertAndKey edge

# cp -a /etc/kubeedge/* $GOPATH/certs

生成的 ca 和 certs 分別位于 /etc/kubeedge/ca 和 /etc/kubeedge/certs 目錄，將其拷貝到部署工程目錄的 certs 目錄。注意，這是在云端機器執行，所以云端已經有了證書，拷貝到 certs 目錄，是為了方便分發到邊緣節點。

2.4 拷貝設備模塊和設備CRD yaml 文件

# cp ????????????????????????/????????????/?????????????????????.????????????/????????????????????????????????/????????????????????????????????/????????????????????/????????????????/????????????????????????????/?

GOPATH/yamls

2.5 拷貝node.json

# cp ????????????????????????/????????????/?????????????????????.????????????/????????????????????????????????/????????????????????????????????/????????????????????/????????????????.????????????????

GOPATH/cloud

釋義：node.json 為節點的配置信息，需要在云端機器執行，作用是將邊緣端加入集群（但實際上只是讓 k8s 知道有這個節點，還不是真正意義上的加入）

2.6 配置云端節點

打開配置文件 $GOPATH/cloud/conf/controller.yaml ，修改兩處 master 的值，將master修改為 k8s 的apiserver的地址，在我的配置中，修改為：https://192.168.179.131:6443

這個地址當然就是云端這臺機器的ip，那么端口是怎么來的？你可以從 /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml 中找到答案，如下圖所示：

（當然，這里的前提是你已經裝好了kubernetes，但是安裝 kubernetes 不在本教程范圍。）

 這里提醒一下，我在第一次安裝的時候，由于自身對k8s也還非常的不了解，還不知道是查看kube-apiserver.yaml，所以錯寫成了http，這個錯誤讓我廢了很長的時間才解決。

另外，還需要將kubeconfig的值修改為：/root/.kube/config

 另外，由于在v1.1.0版本中，邊緣節點名稱為 fb4ebb70-2783-42b8-b3ef-63e2fd6d242e，這不方便閱讀，我們將其修改為edge-node。在edge.yaml文件中把所有 fb4ebb70-2783-42b8-b3ef-63e2fd6d242e 的值替換為 edge-node。

此外，還有非常重要的一點是，注意該文件中 cgroup-driver 字段的值，默認情況下是 cgroupfs，有些文章不說明具體原因就讓你將其修改為 sysemd，這是不負責的。這里是否需要修改該字段的值取決于你安裝的docker的cgroup-driver是什么，原則就是要保持兩者一直，若不一致，就會出現致命的問題。

可以通過 docker info 命令查看已安裝的docker的cgroup-driver，確定好后，再決定是否修改edge.yaml 文件中cgroup-driver的值。

這里我也踩過坑，第一次安裝時未經檢查，就盲目修改了該字段的值，導致最后邊緣節點的狀態始終是NotReady，這個問題在issue列表中也有討論，詳見 https://github.com/kubeedge/kubeedge/issues/1243 。

2.8 安裝mqtt

mqtt只需要在邊緣端安裝。由于我使用的是ubuntu系統，直接使用apt-get，如下：

# add-apt-repository ppa:mosquitto-dev/mosquitto-ppa // 添加源
# apt-get update // 更新
# apt-get install mosquitto // 安裝

3. 部署

前面已經準備好了所需要的配置文件，現在，只需要將證書和邊緣端的文件拷貝到邊緣機器上，使用 scp 命令進行拷貝。（當然，你也可以在邊緣機器上完成上面的2.7節。）

在云端主機上進行操作，192.168.179.142是邊緣端的ip。

# ssh 192.168.179.142 "mkdir -p /etc/kubeedge /home/kkbill/kubeedge/edge"
# scp -r GOPATH/certs/* 192.168.179.142:/etc/kubeedge # scp -r

GOPATH/edge/* 192.168.179.142:/home/kkbill/kubeedge/edge

這里可能會涉及到一些permission deny的問題，這是由于 scp 命令造成的，這個問題不難，自己解決一下。

3.1 云端

首先進入部署工程目錄：cd /home/kkbill/kubeedge

3.1.1 添加邊緣端到集群

# kubectl apply -f cloud/node.json

注意：在執行該命令前，務必修改node.json文件的值，如下，把name字段的值由 fb4ebb70-2783-42b8-b3ef-63e2fd6d242e 的值替換為 edge-node。

 此時，查看節點狀態，邊緣端未就緒。如下：

# kubectl get nodes 

NAME        STATUS      ROLES   AGE     VERSION
edge-node NotReady    edge       9s
k8smaster  Ready          master    15h       v1.16.0

3.1.2 創建設備模塊和設備CRD

# kubectl apply -f yamls

 注意，yamls 目錄有2個 yaml 文件，此處指定目錄，會自動執行目錄所有文件。

3.1.3 運行cloudcore

# cd  cloud

# ./cloudcore

可能會出現如下錯誤：

github.com/kubeedge/kubeedge/cloud/pkg/edgecontroller/manager/secret.go:31: Failed to list *v1.Secret: Get https://192.168.179.131:6443/api/v1/secrets?limit=500&resourceVersion=0: x509: certificate signed by unknown authority (possibly because of "crypto/rsa: verification error" while trying to verify candidate authority certificate "kubernetes")

參考這里的討論 https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/48378 ，我忘了當時是怎么解決這個問題的了...

3.2 邊緣端

該部分在邊緣端機器上進行。

首先，在邊緣端運行mqtt：

# mosquitto -d -p 1883

然后進入部署工程目錄：cd /home/kkbill/kubeedge/edge，并運行 edgecore：

# ./edgecore

3.3 驗證

在云端查看狀態：

# kubectl get nodes
NAME        STATUS     ROLES    AGE    VERSION
edge-node   Ready         edge        8h       v1.15.3-kubeedge-v1.1.0
k8smaster    Ready        master     173d   v1.16.0

這個時候，edge-node 的狀態就變成了 Ready。到這里，基本上算是搭建完成了。

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