CN112328371A - 基于k3s平台的边云交互管理边缘业务的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于K3S平台的边云交互管理边缘业务的方法，包括：搭建由arm平台组成的多个硬件集群，用搭载5G通信模块单元的通信信道使多个硬件集群保持互联互通，在每个所述硬件集群的主机盒子的某个arm平台中安装K3S平台,并通过5G通信模块进行访问云端镜像空间拉取业务处理功能镜像，将云端镜像仓库拉取的镜像部署在K3S平台中，部署对应的业务数据存储处理单元用于业务数据存储，将云端服务和边缘服务模块进行正常交互测试，边云交互通过具体业务交互实现。本发明具有低功耗且持续稳定运行处理运算的能力。

Description

基于K3S平台的边云交互管理边缘业务的方法
技术领域
本发明涉及K3S容器编排技术领域，特别是一种基于K3S平台的边云交互管理边缘业务的方法。
背景技术
针对K3S容器编排技术，目前传统的方法是采用嵌入式方式将一些简单的指令集嵌入到处理单元中，没有太多业务处理功能和处理数据相关能力，一旦出现运行异常则只能整体调换整块硬件，同时也可能会对想要业务数据造成损失；这样也由于指令集的简单所以导致业务数据采集不全面，异常出现不能自身动态收缩和扩展，也没有持续、高可用和高稳定性。
现目前的缺陷技术原因是因为嵌入式对复杂业务处理没有专门高级业务处理语言编写的程序来实现的服务单元，且也因运行高级程序语言所需的设备在微型化方法做的不是太好，导致对支撑其运行平台的缺失；因此目前市面上的这方面技术实现比较简单化。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于K3S平台的边云交互管理边缘业务的方法，本发明具有低功耗且持续稳定运行处理运算的能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于K3S平台的边云交互管理边缘业务的方法，包括以下步骤：
步骤1、搭建由arm平台组成的多个硬件集群，每个所述硬件集群均挂载有用于供软件平台存储应用的存储硬盘，将每个arm平台的硬件对应的网口和处理器放入固定的支架上组成主机盒子，同时提供对应的低功耗稳定电源；
步骤2、用搭载5G通信模块单元的通信信道使多个硬件集群保持互联互通，并将多个硬件平台的运行时间校对统一，将5G通信模块单元和对应的操作系统网络连接调试正常；
步骤3、在每个所述硬件集群的主机盒子的某个arm平台中安装K3S平台，并连接到主机盒子中的每个arm平台，以及确认每个ARM结构节点是否可用，让K3S平台相应网络通过5G模块连接通信服务云端处理，并让K3S平台组成一个边缘的小型容器集群，将每个arm平台纳入到K3S平台中统一管理,并通过5G通信模块进行访问云端镜像空间拉取业务处理功能镜像；
步骤4、将云端镜像仓库拉取的镜像部署在K3S平台中，并以containerd容器的集群方式运行，通过K3S平台服务代理到5G网络上的云端服务访问，通过K3S平台的容器编排让每个pod进行独立的扩展伸缩管理对应的业务处理单元，业务处理单元对想要部分数据的采集、保存、同步均通过云端业务认证机构进行访问云端的网关服务；
步骤5、部署对应的业务数据存储处理单元用于业务数据存储；
步骤6、将云端服务和边缘服务模块进行正常交互测试，边云交互通过具体业务交互实现。
作为本发明的进一步改进，在步骤1中，所述存储硬盘为SSD固态硬盘。
作为本发明的进一步改进，在步骤4中，K3S平台还为对应的服务提供监控和健康检查服务，且当服务不可用时，自动重启容器以保证服务的稳定，并自动进行对集群的负载均衡。
作为本发明的进一步改进，所述的arm平台为树莓派的arm平台。
本发明的有益效果是：
通过该技术方案实现则既可以保证低功耗，又能提升业务处理能力，还有业务在边缘领域中的业务扩展，同时保证了业务的相关自动伸缩和扩展；还能保证业务处理单元的稳定和可持续处理能和容错能力；在5G技术成熟当下边缘业务扩展升级也就变的更加的重要，而采用K3S平台就完美支撑这一切；本发明非常适宜应用到物流运输行业的大货车管理系统、渣土车管理系统及无人值守领域上，具有非常广阔的前景。
附图说明
图1为本发明实施例中K3S平台的工作原理示意图；
图2为本发明实施例中应用部署使用原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
如图1和图2所示，为了更好的解决目前边缘计算过程中业务处理单元及数据存储和云端更加优美的完成交互，提高稳定性、可用性，本实施例提供一种基于K3S平台的边云交互管理边缘业务的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、采用最新的树莓派的arm平台为硬件支撑平台，及5G技术支撑体系。采用树莓派是基于arm平台技术架构实现的，arm平台有低功耗的特性，可以更加降低相应业务模块的功耗，降低对载体对用电量的需求；而5G技术模块是实现边缘技术与云端交互的通信信道，边云协同数据交互的通道。具体实施过程需要将对应的硬件固定在机盒中。
步骤二、基础系统安装linux系统用以作为树莓派上的支持承载基础系统，且最好是ubuntu mate 16.04.2以上版本，并以3个同样硬件平台作为硬件基础集群并保持互联互通，让其运行时间均校对统一，同时为它们各自准备对应的闪存存储设备以便业务处理单元处理存储。将5G模块和对应操作系统网络连接调试正常。
步骤三、在准备好的硬件平台中装上K3S平台，让K3S平台相应网络通过5G模块能连接通信服务云端处理，并让K3S平台组成一个边缘的小型容器集群,并通过5G通信模块进行访问云端镜像空间拉取业务处理功能镜像。
步骤四、将云端镜像仓库拉取的镜像部署在K3S平台中，这样通过K3S平台的容器编排技术让每个pod进行独立的进行扩展伸缩管对应的业务处理单元，业务单元对想要部分数据采集、保存、同步等均通过云端业务认证机构进行访问云端的网关服务进行通信。
步骤五、业务处理程序通过容器方式运行在K3S平台中，因使用改平台可以自动搜索、扩展，并本身附带的闪存用于数据存储，而自身不在执行简单处理逻辑，可以在业务中进行基本数据采集、筛选将通过特定算法进行甄别保留必须的数据到存储单元中，并通过5G进行相应定位数据采集即可生成对应轨迹特定事件上传云端。而云端通过边缘服务对应的数据进行甄别处理，同时生产各种业务应用管理系统，如此系统的更新等均可以随时进行；
步骤六、云端和边缘业务交互由边缘段主动请求数据同步和获取对应业务支撑处理。
目前很多基于简单指令集方式的边缘技术处理单元中都只能简单处理一些逻辑处理，而不能大规模的进行数据采集、处理、存储、同步云端，这有时会导致采集、处理的数据丢失给企业造成一定的影响；随着容器技术和5G技术的发展，基于K3S容器编排技术的边缘计算平台与云端无缝衔接就能很好的解决这一问题。
通过基于K3S软件平台用containerd容器方式运行的边缘处理业务服务，可以通过K3S平台的多个pod、多容器运行的集群方案，物联设备上原来基于简单指令集不能处理复杂业务场景，而基于K3S能支持arm架构的特性，在树莓派等硬件支持下又能保持最低功耗的情况下运行而达到最大程度的节能减排和支持复杂场景业务逻辑处理，在5G模块功能支撑下与云端的交互。
采用基于K3S容器编排技术在arm平台的固件中实现边缘计算处理模式管理执行单元的方法，有效解决不间断自动解决处理故障，为业务数据相关采集等提供了可靠性，提高了对应业务的可用性。
K3S容器技术是对Kubernates技术进行了一系列裁剪和修订，它与arm平台上完美的结合，让边缘业务计算运行在容器上成为现实，它将容器的收缩和扩展同步到arm平台中，为业务高可用的稳定性提供的坚实的基础，而arm本身的树莓派就可以承载K3S系统平台的运行，他们一起将边缘业务处理程序通过容器方式运行并管理。
通过5G技术在K3S平台中运行docker容器服务处理存储定位与业务数据，当遇到异常能自动开启关闭容器持续稳定运行，定期向云端异步传输对应的业务数据；和现有的技术相比，所独有的特征是在树莓派的arm平台中以K3S的容器编排技术对业务服务进行自动收缩扩容，遇到异常可以自动重启运行，自动对接云服务端对应的存储接口将业务数据采用5G技术自动上传并进行数据的采集、筛选存储。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于K3S平台的边云交互管理边缘业务的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、搭建由arm平台组成的多个硬件集群，每个所述硬件集群均挂载有用于供软件平台存储应用的存储硬盘，将每个arm平台的硬件对应的网口和处理器放入固定的支架上组成主机盒子，同时提供对应的低功耗稳定电源；
步骤2、用搭载5G通信模块单元的通信信道使多个硬件集群保持互联互通，并将多个硬件平台的运行时间校对统一，将5G通信模块单元和对应的操作系统网络连接调试正常；
步骤3、在每个所述硬件集群的主机盒子的某个arm平台中安装K3S平台，并连接到主机盒子中的每个arm平台，以及确认每个ARM结构节点是否可用，让K3S平台相应网络通过5G模块连接通信服务云端处理，并让K3S平台组成一个边缘的小型容器集群，将每个arm平台纳入到K3S平台中统一管理,并通过5G通信模块进行访问云端镜像空间拉取业务处理功能镜像；
步骤4、将云端镜像仓库拉取的镜像部署在K3S平台中，并以containerd容器的集群方式运行，通过K3S平台服务代理到5G网络上的云端服务访问，通过K3S平台的容器编排让每个pod进行独立的扩展伸缩管理对应的业务处理单元，业务处理单元对想要部分数据的采集、保存、同步均通过云端业务认证机构进行访问云端的网关服务；
步骤5、部署对应的业务数据存储处理单元用于业务数据存储；
步骤6、将云端服务和边缘服务模块进行正常交互测试，边云交互通过具体业务交互实现。
2.根据权利要求1所述的基于K3S平台的边云交互管理边缘业务的方法，其特征在于，在步骤1中，所述存储硬盘为SSD固态硬盘。
3.根据权利要求1所述的基于K3S平台的边云交互管理边缘业务的方法，其特征在于，在步骤4中，K3S平台还为对应的服务提供监控和健康检查服务，且当服务不可用时，自动重启容器以保证服务的稳定，并自动进行对集群的负载均衡。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于K3S平台的边云交互管理边缘业务的方法，其特征在于，所述的arm平台为树莓派的arm平台。
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