借助 Kubernetes，開發(fā)團隊可以快速驗證、推出和部署對物聯(lián)網(wǎng)服務的更改。

Kubernetes 是一種用于部署云原生應用程序的服務。由于云應用程序與我們的物聯(lián)網(wǎng)設備和產(chǎn)品相關聯(lián)，這就是我們需要使用Kubernetes構建物聯(lián)網(wǎng)應用程序的地方。

由于安全性、延遲、自主性和成本，物聯(lián)網(wǎng)分析正在從云端轉移到邊緣。但是，將負載分配和管理到邊緣的數(shù)百個節(jié)點可能是一項復雜的任務。因此，在邊緣設備上分配和管理負載的要求是使用輕量級的生產(chǎn)級解決方案，例如 Kubernetes。

什么是 Kubernetes？

Kubernetes 或K8s 是一個容器編排系統(tǒng)，可幫助應用程序開發(fā)人員輕松部署、擴展和管理云原生應用程序。此外，容器化有助于簡化云原生應用程序的生命周期。

Kubernetes 的工作原理

當我們部署了一個工作的Kubernetes時，我們通常將其稱為一個集群。Kubernetes 集群本質上可以被認為具有兩部分： 控制平面和節(jié)點。

在 Kubernetes 中，每個節(jié)點都是自己的 Linux 環(huán)境。其靈活性在于它可以是物理機或虛擬機。Kubernetes 中的每個節(jié)點都運行包含容器的 pod。

控制平面主要負責維護集群所需狀態(tài)的任務，例如正在運行的應用程序的類型以及它們正在使用哪些容器鏡像。值得注意的是，計算機器實際上負責運行應用程序和工作負載。

Kubernetes 在操作系統(tǒng)之上執(zhí)行，例如 Linux，并與在節(jié)點上運行的容器 pod 進行通信。

Kubernetes 控制平面接受來自管理員（或 DevOps 團隊）的指令，然后將它們轉發(fā)給計算機。

這種機制可以很好地與許多服務一起使用，以自動選擇哪個節(jié)點最適合給定任務。之后，它分配必要的資源并將工作委托給該節(jié)點中的 Pod。

Kubernetes 就像船一樣。

Kubernetes 是一個希臘詞，翻譯為“船長”或“帆船大師” ，集裝箱船的類比就是受其啟發(fā)。船長負責這艘船。因此，將 Kubernetes 類比為信息技術空間中容器的船長或協(xié)調者。

把Docker 容器 想象成包裝盒。需要運往同一個目的地的箱子應該放在一起并裝入同一個集裝箱。在這個類比中，包裝箱是 Docker 容器，運輸容器是 pod。

我們對貨船的要求是安全到達目的地并避開海上風暴（互聯(lián)網(wǎng)）。Kubernetes 作為船長，引導船舶沿著平穩(wěn)的路徑前進，這意味著確保其監(jiān)督下的所有應用程序都得到管理。

Kubernetes 為Pod 提供了自己的IP 地址 ，而 iptables允許用戶控制網(wǎng)絡流量。

如創(chuàng)意所示，在 Kubernetes 中，iptables 被替換為eBPF。

為什么需要使用 Kubernetes 開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用程序？

使用 Kubernetes 進行物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)的 DevOps

物聯(lián)網(wǎng)解決方案必須能夠迅速提供新功能和升級，以滿足客戶和市場的需求。Kubernetes 為 DevOps 團隊提供了統(tǒng)一的部署方法，使他們能夠快速、自動地測試和部署新服務。以滾動升級的形式，Kubernetes 允許零停機部署。任務關鍵型物聯(lián)網(wǎng)解決方案（例如用于重要制造運營的解決方案）現(xiàn)在可以在不中斷流程的情況下進行更新，并且對客戶和最終用戶的影響最小。

物聯(lián)網(wǎng)應用程序的可擴展性

可擴展性，定義為。系統(tǒng)通過利用額外資源有效管理越來越多的工作的能力仍然是物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人員的難題。因此，可擴展性是許多物聯(lián)網(wǎng)解決方案的基本挑戰(zhàn)。

處理和服務無數(shù)設備連接、發(fā)送大量數(shù)據(jù)以及提供實時分析等高端服務的能力需要能夠根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)部署需求靈活擴展和縮減的部署基礎設施。Kubernetes 允許開發(fā)人員跨不同的網(wǎng)絡集群自動擴展和縮減。

高可用系統(tǒng)

許多物聯(lián)網(wǎng)解決方案被認為是需要高度可靠和可用的業(yè)務/關鍵任務系統(tǒng)。例如，對于醫(yī)院的緊急醫(yī)療保健設施至關重要的物聯(lián)網(wǎng)解決方案需要隨時可用。Kubernetes 為開發(fā)人員提供了部署高可用性服務所需的工具。

Kubernetes 的架構還允許工作負載彼此獨立運行。此外，它們可以重新啟動，對最終用戶的影響可以忽略不計。

高效利用云資源

Kubernetes 通過最大限度地利用云資源來幫助提高效率。物聯(lián)網(wǎng)云集成通常是一組鏈接服務，用于處理設備連接和管理、數(shù)據(jù)攝取、數(shù)據(jù)集成、分析以及與 IT 和 OT 系統(tǒng)的集成等。這些服務將經(jīng)常在 Amazon Web Services 或 Microsoft Azure 等公共云提供商上運行。

因此，在計算管理和部署這些服務的全部成本時，充分利用云提供商資源至關重要。在底層虛擬機之上，Kubernetes 添加了一個抽象層。管理員可以專注于在最合適數(shù)量的 VM 上部署 IoT 服務，而不是在單個 VM 上部署單個服務。

IoT Edge 部署

將物聯(lián)網(wǎng)服務部署到邊緣網(wǎng)絡是物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的重要發(fā)展。例如，將數(shù)據(jù)分析和機器學習服務部署在更靠近被監(jiān)控的設備以提高預測性維護解決方案的響應能力可能會更有效。將數(shù)據(jù)分析和機器學習服務部署在離被監(jiān)控設備更近的地方可能會更有效。

系統(tǒng)管理員和開發(fā)人員在以分布式和聯(lián)合方式運行物聯(lián)網(wǎng)服務時遇到了新的管理問題。另一方面，Kubernetes 提供了在邊緣啟動物聯(lián)網(wǎng)服務的單一框架。事實上，一個新的 Kubernetes IoT 工作組正在研究如何為 IoT 云和 IoT Edge 提供標準化的部署架構。

為什么我們需要在 IoT 應用程序中進行負載平衡？

負載平衡是在服務器場中的多臺服務器之間系統(tǒng)且有效地分配網(wǎng)絡或應用程序流量。每個負載均衡器都放置在客戶端設備和后端服務器之間。它接收入站請求，然后將其分發(fā)到任何能夠處理請求/工作的可用服務器。

Kubernetes 中最基本的負載均衡包括負載分配，這在調度級別很容易執(zhí)行。Kubernetes 部署了兩種負載分配方法，它們都通過名為 Kube-proxy 的功能運行，該功能管理服務使用的虛擬 IP。

采用 Kubernetes 等云原生平臺背后的驅動力

今天，許多組織正在經(jīng)歷數(shù)字化轉型階段。在這個階段，他們的主要目標是改變他們與客戶、供應商和合作伙伴的聯(lián)系方式。這些組織正在利用物聯(lián)網(wǎng)平臺、 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析或機器學習等技術提供的創(chuàng)新來實現(xiàn)其企業(yè) IT 和 OT 系統(tǒng)的現(xiàn)代化。他們意識到新數(shù)字產(chǎn)品開發(fā)和部署的復雜性需要新的開發(fā)流程。因此，他們轉向敏捷開發(fā)和基礎設施工具，例如 Kubernetes

最近，Kubernetes 已成為用于云原生部署的最常用的標準容器編排框架。Kubernetes 已成為希望支持遷移到新微服務架構的開發(fā)團隊的主要選擇。它還支持用于持續(xù)集成 (CI) 和持續(xù)部署 (CD) 的 DevOps 文化。

事實上，Kubernetes 解決了開發(fā)團隊 在構建和部署 IoT 應用程序時遇到的許多復雜挑戰(zhàn)。這就是為什么使用微服務構建物聯(lián)網(wǎng)應用程序已成為一種趨勢的原因。

物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā) Kubernetes 的未來趨勢

Kubernetes 生產(chǎn)運營 2.0 版

在以卓越的敏捷性和靈活性在生產(chǎn)環(huán)境中成功部署 Kubernetes 之后，生產(chǎn)和制造領域的公司正在尋求進一步擴展 Kubernetes 集群中的工作負載以滿足不同的需求。

Kubernetes-原生軟件熱潮

需要作為容器的一部分運行的軟件在 Kubernetes 的早期就已經(jīng)存在，其功能目的和架構元素集。但是，為了充分利用 Kubernetes，我們必須根據(jù)我們的個人需求對其進行調整和定制。然而，為了充分利用 Kubernetes 的優(yōu)勢并更好地適應現(xiàn)代運營模式，還需要進行調整。Kubernetes 現(xiàn)在已經(jīng)達到了其進化發(fā)展的階段，開發(fā)人員可以直接在平臺上構建應用程序。因此，Kubernetes 作為未來幾年現(xiàn)代應用程序架構的決定因素將變得越來越重要。

邊緣的 Kubernetes

Kube Edge 目前是一個令人興奮的項目，它將有助于 Kubernetes 和 Docker 的無縫管理和部署功能。它還將導致打包的應用程序在設備或邊緣順利運行。

因此，我們已經(jīng)看到 Kubernetes 社區(qū)正在迅速擴展和發(fā)展。這些進步使云原生物聯(lián)網(wǎng)解決方案的制作成為可能，這些解決方案具有可擴展性和可靠性，并且可以在最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境中輕松部署。