麦斯科技 · 2021年06月19日

[Akraino博客]边缘交汇和应用落地的地方:Akraino Release 4 公共云边缘接口

https://www.lfedge.org/2021/06/17/where-the-edges-meet-and-apps-land-akraino-release-4-public-cloud-edge-interface/

作者:Oleg Berzin 博士,Akraino 技术指导委员会联合主席, Equinix技术与架构研究员

介绍

公共云接口(PCEI)蓝图是在我们上一个博客中介绍的。这个博客描述了PCEI在AkrainoRelease4中的初步实现。总之,PCEIR4是基于Edge多集群编排器(EMCO,又称ONAP4K8S)实现的,并演示了

  • 从两个云部署公共云边缘(PCE)应用程序:Azure(IoT边缘)和AWS(Green Grass核心)。
  • 部署第三方边缘(3PE)应用程序:ETSI MEC位置API服务器的实现。
  • 使用模拟低功耗广域(LPWA)物联网客户端和边缘软件对部署的应用程序进行端到端操作。

在描述实现的细节之前,重温PCEI体系结构概念是很有用的。

公共云边缘接口(PCEI)的目的是实现一组开放的API和编排功能,以便跨移动边缘、公共云核心和边缘、第三方边缘功能以及数据中心、计算硬件和网络等底层基础设施实现多域互通。各功能域之间的接口如下图所示:

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详细的 PCEI 参考架构显示在下图中。有关 PCEI 参考架构的完整描述,请参阅PCEI 架构文档:

https://wiki.akraino.org/display/AK/PCEI+Architecture+Document

Screen-Shot-2021-06-17-at-1.02.25-PM-1024x464.png
关于公共云核心(PCC)和公共云边缘(PCE)域之间的关系,有一些要点需要强调。这些关系影响编排任务的应用位置以及如何控制边缘基础结构。这两个域都具有一些基本功能,例如底层平台硬件、虚拟化环境以及应用程序和服务。在公共云环境中,我们区分了PCC和PCE函数之间的两种主要关系类型:耦合和解耦。下表显示了这一分类并提供了示例。

Screen-Shot-2021-06-17-at-1.09.19-PM-1024x750.png

PCC-PCE关系还涉及诸如编排、控制和数据事务、消息传递和流等交互。作为一般框架,我们使用以下定义:

  • 编排:部署和/或资源调配步骤的自动化和排序。编排可以发生在PCC服务和PCE组件之间和/或诸如PCEI启用码和PCC或PCE之类的编排器之间。
  • 控制:控制PCC服务和PCE组件之间的消息传递和/或管理交互。
  • 数据:PCC服务和PCE应用程序之间的数据平面消息/通信量。

下图说明了PCC-PCE之间的关系和相互作用。请注意,标签“O”表示编排,“C”表示控制,“D”表示如上所述的数据。

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Akraino Release 4中的PCEI实现展示了两个应用程序耦合PCC-PCE关系的示例:Azure IoT边缘和AWS GreenGrass核心,以及一个完全解耦的PCE-PCC关系:ETSI MEC位置API服务器的实现。

在版本4中,PCEI Enabler不支持硬件(裸机)或Kubernetes编排功能。

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Akraino R4的PCEI

公共云边缘接口(PCEI)是基于边缘多集群编排器(EMCO,又称ONAP4K8S)实现的。PCEI Release 4(R4)支持从两个公共云部署公共云边缘(PCE)应用程序:Azure和AWS,部署第三方边缘(3PE)应用程序:ETSI MEC Location API应用程序的实现,以及使用模拟低功耗广域(LPWA)物联网客户端和边缘软件对部署的PCE应用程序进行端到端操作。

PCEI体系结构中的功能角色

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Akraino Release 4的主要功能和实现:

  • 边缘多云编排器(EMCO)部署

    • 使用ONAP4K8S上行代码
  • 部署Azure IoT Edge PCE应用程序

    • 使用Microsoft提供的Azure IoT Edge Helm Charts
  • AWS Green Grass Core PCE应用程序的部署

    • 使用Akraino PCEI BP提供的AWS GGC Helm Charts
  • PCEI位置API应用程序的部署

    • 使用Akraino PCEI BP提供的PCEI位置API Helm Charts
  • 基于ETSI-MEC定位API规范的PCEI定位API应用程序实现

    • 实现基于使用OpenAPI描述的ETSI MEC ISG MEC012位置API。
    • 该API基于Open Mobile Alliance的RESTful Network API规范
  • 用于Azure IoT边缘端到端验证的模拟IoT客户端代码
  • Azure IoT Edge定制软件模块代码,用于对Azure IoT Edge进行端到端验证

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端到端验证

下面的描述显示了针对Azure IoT边缘的端到端部署和操作验证的示例。PCEI R4端到端验证指南(https://wiki.akraino.org/x/NSW6AQ)提供了AWS GreenGrass Core和ETSI MEC Location API应用程序的示例。

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端到端验证环境组件说明:

  • EMCO–部署在K8S集群中的边缘多云编排器。
  • Edge K8S Clusters–Kubernetes群集,其中部署了PCE应用程序(Azure IoT Edge、AWS GGC)、3PE应用程序(ETSI位置API处理程序)。
  • 公共云—— IaaS/SaaS(Azure、AWS)。
  • PCE–公共云边缘应用程序(Azure IoT边缘,AWS GGC)
  • 3PE–第三方边缘应用程序(PCEI位置API应用程序)
  • 专用互联/互联网–物联网设备/客户端和PCE/3PE之间的联网,以及PCE和PCC之间的连接。
  • 物联网设备-模拟低功耗广域(LPWA)物联网客户端。
  • IP网络/vEPC/UPF)-提供物联网设备和PCE/3PE之间连接的网络。
  • MNO DC–移动网络运营商数据中心。
  • Edge DC–Edge数据中心。
  • 核心DC——公共云。
  • 开发者–提供PCE/3PE应用程序的个人/实体。
  • 操作员–操作PCEI功能的个人/实体。

端到端PCEI验证步骤描述如下(步骤编号参考图5):

  1. 在K8S上部署EMCO
  2. 部署Edge K8S群集
  3. EMCO上的板载Edge K8S集群
  4. 提供公共云核心服务,推送物联网边缘定制模块
  5. 将Azure IoT Edge和AWS GGC Helm Charts打包到EMCO应用程序tar文件中
  6. 将Azure IoT Edge和AWS GGC作为服务/应用程序嵌入EMCO
  7. 将Azure IoT Edge和AWS GGC部署到Edge K8S群集上
  8. 所有的pod都注册了Azure云物联网中心和AWS物联网核心
  9. 将自定义LPWA IoT模块部署到工作集群上的Azure IoT边缘
  10. 成功地将LPWA IoT消息从模拟IoT设备传递到Azure IoT边缘,解码消息并发送Azure IoT集线器

有关PCEI R4的更多信息:https://wiki.akraino.org/x/ECW6AQ

PCEI Release 5 Preview

PCEI第5版将扩展功能,并引入新功能,如下所示:

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有关PCEI Enabler Release 5功能的简短视频演示,请参阅以下链接:

https://wiki.akraino.org/download/attachments/28968608/PCEI-ONAP-DDF-Terraform-Demo-Audio-v5.mp4?api=v2

致谢

项目技术负责人:

Oleg Berzin, Equinix


提交人:

李鉴,中国移动

Oleg Berzin, Equinix

邹婷,Arm


贡献者:

Mehmet Toy,Verizon公司

邹婷,Arm

陈杲, 中国联通

Deepak Vij,Futurewei

Vivek Muthukrishnan,Aarna Networks

Kavitha Papanna,Aarna Networks

Amar Kapadia,Aarna Networks
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