基于Kubernetes和OpenStack的應(yīng)用案例分析

本篇內(nèi)容主要講解“基于Kubernetes和OpenStack的應(yīng)用案例分析”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“基于Kubernetes和OpenStack的應(yīng)用案例分析”吧!

開源軟件
整個平臺基于已存在的開源解決方案，我們想要使用的平臺包括：OpenStack，Kubernetes，Docker，OpenContrail等。

HW和獨立供應(yīng)商
沒有一家供應(yīng)商的定位是既包括軟件又包括硬件的。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)CPU不是x86/64架構(gòu)就是ARM架構(gòu)。我們不想被鎖定到用昂貴專用設(shè)備的供應(yīng)商。

可互相操作
物聯(lián)網(wǎng)平臺對多種使用情況來說都是普遍可用的。比如，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也可用在計算對象的路燈，就如同用在智能工廠或者工業(yè)4.0應(yīng)用程序。因此，我們設(shè)計了以下高層次的架構(gòu)，這個架構(gòu)使用的是開源項目，OpenStack，Kubernetes，OpenContrail和Docker。

傳感器
任意用來閱讀環(huán)境數(shù)據(jù)（溫度，濕度，二氧化碳水平），對象，計數(shù)等等的傳感器。

IQRF網(wǎng)絡(luò)
IQRF是一個操作sub－gigahertz ISM bands的強(qiáng)大無線網(wǎng)格技術(shù)。能夠很容易地跟傳感器整合。

網(wǎng)關(guān)
在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，由IQRF協(xié)調(diào)員來處理從傳感器傳來的數(shù)據(jù)。這些可以是任意的x86/64或者ARM架構(gòu)，這些基于Docker，Kubernetes，OpenContrail vRouter和Debian，從預(yù)構(gòu)建鏡像方面來運行系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)關(guān)可通過任意網(wǎng)絡(luò)連接（GSM／LTE／WiFi），因為SDN在Docker service和數(shù)據(jù)中心之間創(chuàng)建了動態(tài)L3VPN。

數(shù)據(jù)中心
數(shù)據(jù)中心包括了OpenStack和Kubernetes控制面板。這兩個編排解決方法都使用OpenContrail作為單個SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）。這就可以從中心點管理整個平臺。我們可以在本地遠(yuǎn)程開啟任意Docker容器，然后創(chuàng)建動態(tài)連接到OpenStack上的service。OpenStack云容器數(shù)據(jù)存儲和大數(shù)據(jù)進(jìn)程services。

虛擬化／API 訪問
所有數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)端口已經(jīng)被虛擬化，而且可以通過REST API service訪問。

下面，讓我們來看兩個案例。

案例1: 智能城市Smart City

第一個案例是捷克共和國Pisek城市的SmartCity項目。SmartCity概念和架構(gòu)將會部署超過3000個端點，大約300個物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，這些網(wǎng)關(guān)以高可用模式運行在由Kubernetes驅(qū)動的容器中。解決方案的一部分是開放數(shù)據(jù)門戶，數(shù)據(jù)API對提供信息的第三方公司來說可用：

• 交通，路徑，停車

• 監(jiān)測，管理，節(jié)能

• 電子商務(wù)，市場，旅游信息

• 環(huán)境分析

• 生活方式，社會服務(wù)，社交網(wǎng)絡(luò)

目標(biāo)解決方案使用基于樹莓派2的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)服務(wù)。網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)被存儲在Graphite，由自定義的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用程序進(jìn)行處理，結(jié)果已經(jīng)被展示到基于LeonardoCMS的城市公民門戶，這是一種允許混合復(fù)雜的可視化與任意內(nèi)容的網(wǎng)頁服務(wù)。這個開放數(shù)據(jù)門戶使得數(shù)據(jù)能夠通過可視化儀表或者API訪問。

以下屏幕用特定時期內(nèi)的車輛和行人展示了簡單的從十字路口Kollarova X Zizkova輸出。

案例2: 在Austin OpenStack峰會上的智能會議

為了證明我們的物聯(lián)網(wǎng)平臺在應(yīng)用程序環(huán)境獨立，我們從智能城市項目采取了一個物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，然后和基于IQRF網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)連接傳感器（測量濕度，溫度和二氧化碳水平）一起在OpenStack峰會上放入Austin會展中心。這說明了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)管理和收集信息的能力，它可以從任意像IQRF，Bluetooth，GPIO之類的基于Linux平臺通信技術(shù)獲得信息。

我們用單個、主動的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在3樓會議部署了20個傳感器和20個路由器，從整個IQRF網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)并傳送到專門的時間序列數(shù)據(jù)庫，在這個例子里是Graphite。收集器是運行在由Kubernetes管理的Docker容器MQQT－Java橋。最有趣的就是運行在樹莓派上的Docker容器，和運行在Europe數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)。OpenContrail SDN提供動態(tài)網(wǎng)絡(luò)覆蓋tunnels。

以下圖片展示了單個無線IQRF網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)傳感器和路由器發(fā)現(xiàn)。

IQRF是一個在sub－gigahertz頻帶上操作的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它提供非常簡單的整合，產(chǎn)品互操作性，最大值240 hops的健壯網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，范圍多達(dá)數(shù)百米，以及超低功率操作。

以下截屏從2樓不同的房間展示了各個時間下的CO2值。歷史圖表展示的是周一的情況。

從收集的Austin數(shù)據(jù)來看，以下圖覆蓋了services。

技術(shù)總覽

所謂“物聯(lián)網(wǎng)平臺”，是用一般視角創(chuàng)建的，這個視角基于收集，管理和安全、動態(tài)處理成千上萬的端點來集中管理。因此，架構(gòu)會分成兩個主要的部分：

1 數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心是整個物聯(lián)網(wǎng)平臺管理的重點。OpenStack IaaS云和虛擬機(jī)一起運行在SDN控制面板上。這些機(jī)器包括時間序列存儲，處理數(shù)據(jù)集群，數(shù)據(jù)API代理服務(wù)，虛擬化網(wǎng)頁服務(wù)等。

2 網(wǎng)關(guān)

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)位于像路燈，工業(yè)設(shè)備，家用電器之類的目標(biāo)地方。SDN提供傳輸層用云服務(wù)來連接遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)可以是多平臺的，有可能的話，可以將x86/64和ARM設(shè)備混合到一起。在單個網(wǎng)關(guān)為多個客戶處理多個傳感器平臺，由于微服務(wù)分割（Docker容器）和Kubernetes 多租戶支持。這個平臺可以提供可伸縮的多租戶空間。
以下圖表展示了在網(wǎng)關(guān)方面的數(shù)據(jù)中心層和組件。這個章節(jié)的細(xì)節(jié)展示了更多信息。

細(xì)節(jié)圖表

細(xì)節(jié)圖表提供了整個物聯(lián)網(wǎng)平臺在本地的架構(gòu)視圖。左邊展示的是數(shù)據(jù)中心，右邊展示的是之前提到的網(wǎng)關(guān)。

就如同你在下面看到的那樣，OpenStack被用作云來處理所有的control service，以及大數(shù)據(jù)處理，和之前提到的虛擬單元。在網(wǎng)關(guān)的Kubernetes被用于services的微分段，這對多租戶和不同傳感器間的安全來說十分有必要。

OpenContrail被用來連接這兩邊，并且提供Kubernetes PODs和OpenStack 項目虛擬機(jī)間的網(wǎng)絡(luò)分段。

像上文提到的，SDN覆蓋已經(jīng)完成了分割。重要的是只有數(shù)據(jù)中心邊界路由器和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)之間的IP連接。最底層是網(wǎng)關(guān)OS和數(shù)據(jù)中心邊界路由器之間的VPN，在這里OpenContrail可以直接在虛擬機(jī)（OpenStack云）和容器（網(wǎng)關(guān)）間交流。這個方法允許從不同的傳感器和執(zhí)行器選擇，給予他們特權(quán)，并且安全地連接處理應(yīng)用程序內(nèi)部的云。

數(shù)據(jù)中心包括以下services：

管理services
HW集群用所有的control service來運行虛擬機(jī)：OpenStack controller，OpenContrail controller（SDN），Kubernetes master，SaltMaster。

OpenStack云
OpenStack項目為不同的虛擬機(jī)提供分段，虛擬機(jī)包括數(shù)據(jù)庫（graphite，influxdb，openTSDB），大數(shù)據(jù)處理（Hadoop），數(shù)據(jù)虛擬化（Grafana，LeonardoCMS）。它運行在KVM超管理器上，并且為網(wǎng)絡(luò)使用OpenContrail neutron插件。

邊界路由器
OpenContrail創(chuàng)建iBGP，iBGP與數(shù)據(jù)中心邊界路由器對等，在邊界路由器上，從OpenStack虛擬機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上的Kubernetes pods可以傳播動態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由。它創(chuàng)建了標(biāo)準(zhǔn)的L3VPN，MPLSoverGRE或者M(jìn)PLSoverUDP。

遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)包括的組件：

Kubernetes Minion
Kubernetes minion與Kubernetes master在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行交流，并且通過kubelet管理PODs。Kubelet使用opencontrail插件，這個插件可以用vRouter代理連接Docker容器。

Kubernetes PODs
Kubernetes PODs連接到vRouter的單個或者多個容器組。PODs由標(biāo)簽進(jìn)行分類。這就可以開啟不同的應(yīng)用程序，就可以從像IQRF，Bluetooth或者GPIO這樣的消息總線讀取。

Docker容器
Kubernetes PODs中的Docker容器帶來無須任何特殊裝置就可以輕松操作系統(tǒng)的巨大好處。比如IQRF用特定版本來使用簡單的Java應(yīng)用程序，這個版本用容器可以在幾分鐘內(nèi)進(jìn)行交付，而且不會導(dǎo)致跟操作系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)不匹配的狀況。

應(yīng)用視圖

下圖提供了應(yīng)用視圖的模式。展示了虛擬機(jī)內(nèi)部OpenStack云能夠在任意地理位置L2或者L3上聯(lián)系到Docker容器的狀況，這得益于OpenContrail的覆蓋。因此，應(yīng)用程序開發(fā)者能夠使用相同的工具，就如同他們在標(biāo)準(zhǔn)云中使用的那樣。

比如，我們從環(huán)境傳感器收集數(shù)據(jù)。傳感器直接連接到容器，數(shù)據(jù)在容器中處理，之后發(fā)送到Graphite時間序列數(shù)據(jù)庫。因為我們想要生動地實時顯示數(shù)據(jù)，我們用讀取GraphiyeAPI接口的Leonardo CMS來使用另一個虛擬機(jī)，并在網(wǎng)頁上展現(xiàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)這個，我們就可以在同一個由多個輸入和輸出的云中，依據(jù)相同的準(zhǔn)則來創(chuàng)建不同的項目。

到此，相信大家對“基于Kubernetes和OpenStack的應(yīng)用案例分析”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！