边缘计算系统KubeEdge如何安装、部署

这篇文章给大家分享的是有关边缘计算系统KubeEdge如何安装、部署的内容。小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，一起跟随小编过来看看吧。

KubeEdge 是一个开源的边缘云计算系统，可将本机容器化的业务流程和设备管理扩展到Edge上的主机，目前已经纳入CNCF体系并进入孵化阶段。本文介绍了在两台Ubuntu 18.04.3 LTS虚拟机下从源码开始部署 KubeEdge 1.1.0 集群的过程，云端 Kubernetes 版本为 1.16.0，Golang 版本为1.12.4。

1. 概述

1.1 环境

• 云端：Ubuntu 18.04.3 LTS，用户名为k8smaster。ip 为 192.168.179.131 

• 边缘端：Ubuntu 18.04.3 LTS，用户名为k8slave1。ip 为 192.168.179.142

• KubeEdge 部署需要的组件：（注意，本安装教程假定你已经在云端机器上安装好了k8s集群和docker，并在边缘端机器上安装好了docker）

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

• 边缘端：docker， mqtt 和 KubeEdge 边缘端核心模块。

1.2 依赖

• golang：版本1.12.14，移步 https://studygolang.com/dl 下载（由于是源码编译，所以需要用到golang）

• k8s版本：v1.16.0

• mosquitto：直接通过apt-get安装

• KubeEdge：v1.1.0

2. 准备

2.1 创建部署文件目录

本安装方法主要适用于初学者，因为初学者对于搭建集群往往是比较陌生的。本文会先创建一个目录，存放各类安装过程中需要的文件。

创建部署工程目录：

# mkdir /home/kkbill/kubeedge

创建子目录： 

# cd /home/kkbill/kubeedge

# mkdir cloud edge certs yamls src

• 说明：

• cloud：云端相关文件，包括 cloudcore 和配置文件。

• edge：边缘端相关文件，包括 edgecore 和配置文件。

• certs：证书文件。

• yamls：一些 yamls 文件。

• src：源码目录，存放kubeedge源码。

• 2.2 KubeEdge 二进制

获取KubeEdge的方式有两种，一种是直接从 官网(https://github.com/kubeedge/kubeedge/releases) 中下载（本实验版本为kubeedge-v1.1.0-linux-amd64.tar.gz）；另一种方法是通过源码编译得到。这里介绍一下源码编译的方法（嗯，折腾...）

2.2.1 Golang环境搭建

(1) 下载golang，并解压

# 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) 添加环境变量

在~/.bashrc文件末尾添加：

# vim ~/.bashrc

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

保存后记得执行 source ~/.bashrc 生效。验证：

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

2.2.2 下载kubeedge源码

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

2.2.3 检测gcc是否安装

# gcc --version

如果没有，则自行安装。

2.2.4 编译云端

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

# make all WHAT=cloudcore

生成二进制 cloudcore 文件位于 cloud 目录。拷贝 cloudcore 和同一目录的配置文件（conf目录）到部署工程目录：

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

在编译的时候遇到了第一个坑，就是版本的问题。由于最新clone下来的版本已经不是v1.1.0了，所以，我们需要把代码切回到v1.1.0版本，操作如下：（如果你在这一步无异常，则跳过）

在 $GOPATH/src/github.com/kubeedge/kubeedge 目录下，执行 git tag，并选择 v1.1.0 即可

# git tag
...
v1.1.0
...

# git checkout v1.1.0

执行完这一句后，代码就会回到v1.1.0版。

2.2.5 编译边缘端

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

# make all WHAT=edgecore

生成二进制 edgecore 文件位于 edge 目录。拷贝二进制及配置文件到部署工程目录：

# cp -a edge/edgecore $GOPATH/edge/

# cp -a edge/conf/ $GOPATH/edge/

这里又遇到了第2个坑，即出现如下错误：

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

这是由于编译需要较大的内存，而内存不够，造成了OOM。对应的解决办法：增加内存

(1) 创建要作为swap分区的文件:增加1GB大小的交换分区，则命令写法如下，其中的count等于想要的块的数量（bs*count=文件大小）。

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

(2) 格式化为交换分区文件:

mkswap /root/swapfile #建立swap的文件系统

(3) 启用交换分区文件:

swapon /root/swapfile #启用swap文件

解决这个问题，参考了：

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 生成证书

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

# cp -a /etc/kubeedge/* $GOPATH/certs

生成的 ca 和 certs 分别位于 /etc/kubeedge/ca 和 /etc/kubeedge/certs 目录，将其拷贝到部署工程目录的 certs 目录。注意，这是在云端机器执行，所以云端已经有了证书，拷贝到 certs 目录，是为了方便分发到边缘节点。

2.4 拷贝设备模块和设备CRD yaml 文件

# cp ????????????????????????/????????????/????????????ℎ????????.????????????/????????????????????????????????/????????????????????????????????/????????????????????/????????????????/????????????????????????????/∗

GOPATH/yamls

2.5 拷贝node.json

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

GOPATH/cloud

释义：node.json 为节点的配置信息，需要在云端机器执行，作用是将边缘端加入集群（但实际上只是让 k8s 知道有这个节点，还不是真正意义上的加入）

2.6 配置云端节点

打开配置文件 $GOPATH/cloud/conf/controller.yaml ，修改两处 master 的值，将master修改为 k8s 的apiserver的地址，在我的配置中，修改为：https://192.168.179.131:6443

这个地址当然就是云端这台机器的ip，那么端口是怎么来的？你可以从 /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml 中找到答案，如下图所示：

（当然，这里的前提是你已经装好了kubernetes，但是安装 kubernetes 不在本教程范围。）

 这里提醒一下，我在第一次安装的时候，由于自身对k8s也还非常的不了解，还不知道是查看kube-apiserver.yaml，所以错写成了http，这个错误让我废了很长的时间才解决。

另外，还需要将kubeconfig的值修改为：/root/.kube/config

 另外，由于在v1.1.0版本中，边缘节点名称为 fb4ebb70-2783-42b8-b3ef-63e2fd6d242e，这不方便阅读，我们将其修改为edge-node。在edge.yaml文件中把所有 fb4ebb70-2783-42b8-b3ef-63e2fd6d242e 的值替换为 edge-node。

此外，还有非常重要的一点是，注意该文件中 cgroup-driver 字段的值，默认情况下是 cgroupfs，有些文章不说明具体原因就让你将其修改为 sysemd，这是不负责的。这里是否需要修改该字段的值取决于你安装的docker的cgroup-driver是什么，原则就是要保持两者一直，若不一致，就会出现致命的问题。

可以通过 docker info 命令查看已安装的docker的cgroup-driver，确定好后，再决定是否修改edge.yaml 文件中cgroup-driver的值。

这里我也踩过坑，第一次安装时未经检查，就盲目修改了该字段的值，导致最后边缘节点的状态始终是NotReady，这个问题在issue列表中也有讨论，详见 https://github.com/kubeedge/kubeedge/issues/1243 。

2.8 安装mqtt

mqtt只需要在边缘端安装。由于我使用的是ubuntu系统，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 // 安装

3. 部署

前面已经准备好了所需要的配置文件，现在，只需要将证书和边缘端的文件拷贝到边缘机器上，使用 scp 命令进行拷贝。（当然，你也可以在边缘机器上完成上面的2.7节。）

在云端主机上进行操作，192.168.179.142是边缘端的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

这里可能会涉及到一些permission deny的问题，这是由于 scp 命令造成的，这个问题不难，自己解决一下。

3.1 云端

首先进入部署工程目录：cd /home/kkbill/kubeedge

3.1.1 添加边缘端到集群

# kubectl apply -f cloud/node.json

注意：在执行该命令前，务必修改node.json文件的值，如下，把name字段的值由 fb4ebb70-2783-42b8-b3ef-63e2fd6d242e 的值替换为 edge-node。

 此时，查看节点状态，边缘端未就绪。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 创建设备模块和设备CRD

# kubectl apply -f yamls

 注意，yamls 目录有2个 yaml 文件，此处指定目录，会自动执行目录所有文件。

3.1.3 运行cloudcore

# cd  cloud

# ./cloudcore

可能会出现如下错误：

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")

参考这里的讨论 https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/48378 ，我忘了当时是怎么解决这个问题的了...

3.2 边缘端

该部分在边缘端机器上进行。

首先，在边缘端运行mqtt：

# mosquitto -d -p 1883

然后进入部署工程目录：cd /home/kkbill/kubeedge/edge，并运行 edgecore：

# ./edgecore

3.3 验证

在云端查看状态：

# 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

这个时候，edge-node 的状态就变成了 Ready。到这里，基本上算是搭建完成了。

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