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在KubeEdge上部署Shifu

· 阅读需 6 分钟

如今十分流行的开源项目 KubeEdge 给开发者提供了一个基于 Kubernetes 的云边协同方案。它成功地将 Kubernetes 的集群编排能力融合到了物联网的边缘场景之中，使得对边缘算力的调度和管理更加轻量、也更加高效。

Shifu 作为同样基于 Kubernetes 的开源物联网开发框架，它对于多种设备的兼容和虚拟化将为 KubeEdge 在边缘端的应用提供助力。事实上，二者在能力上拥有非常好的互补性，在多设备兼容的同时，运行在 KubeEdge 上的 Shifu 可以轻松管理边缘端运行的轻量 Pod。

有了 KubeEdge + Shifu 的强强联手，我们就可以把IoT设备抽象成 API，把原本复杂的传统物联网开发模式转化为简单的Web开发模式！

下面就让我们来看一下如何让 Shifu 运行在 KubeEdge 上，并且给开发者们提供价值吧！

简介​

本文将简单介绍在 KubeEdge 上部署 Shifu 的步骤，并接入一个海康威视的摄像头（使用 RTSP 进行视频流传输）的实例，为 KubeEdge 的架构加入海康威视摄像头支持。

本文使用的架构如下：

准备​

本文使用了如下服务和工具：

  1. Kubernetes: 1.21.5
    • kubectl
    • kubeadm
    • kubelet
  2. Golang: 1.16.10
  3. Docker: 19.03.9
  4. KubeEdge: 1.7.2

同时，KubeEdge 的 Cloud端 和 Edge端 分别运行在不同的 Linux 实例上，环境均为 Ubuntu Server 20.04。

上述服务和工具中，Cloud端 需要安装全部上述服务和工具，而 Edge端 只需要安装 Docker 和 KubeEdge。

第一步 在Cloud端部署Kubernetes​

本步可以参考Kubernetes的官方教程进行部署。

在部署完成后我们应当看到终端打印出如下信息：

第二步 在Cloud端部署Shifu​

将 Shifu 的 Github 仓库克隆到本地：

git clone https://github.com/Edgenesis/shifu.git

然后可以通过下列命令部署 Shifu:

kubectl apply -f shifu/pkg/k8s/crd/install/shifu_install.yml

部署完成后我们应当看到 Shifu 的 CRD controller 已经完成部署：

第三步 在Cloud端部署KubeEdge​

本步可以参考 KubeEdge 的官方教程，使用 keadm 进行部署。

在部署完成后我们应当看到终端打印出如下信息：

第四步 在Cloud端获取token​

运行如下命令：

keadm gettoken

请保存获得的token以便Edge端使用。

现在Cloud端的配置告一段落，我们现在切换到Edge端的机器，让它加入集群。

第五步 在Edge端加入集群​

在Edge端运行如下命令：

keadm join --cloudcore-ipport="<Cloud端advertise-address>:10000" --token=<第四步获得的token>

在部署完成后我们应当看到终端打印出如下信息：

此时切换回到Cloud端，查看nodes：

我们可以看到Cloud端和Edge端都已经部署完毕了。

现在我们可以开始部署设备了。

通过 KubeEdge，我们可以做到只在Cloud端进行 Kubernetes 操作并且部署到Edge端，同时保持Edge端无需安装 Kubernetes 组件，保证轻量化。

第六步 在Cloud端修改海康威视摄像头的配置文件​

Shifu 需要简单的配置文件来实现数字孪生的生成。在 Shifu 中，数字孪生被称为 deviceShifu，以 Pod 的形式运行在集群里。

Shifu 提供了接入海康威视摄像头的配置文件，其路径为 https://github.com/Edgenesis/shifu/tree/main/examples/rtspDeviceShifu/。

Shifu 默认将 deviceShifu 部署在拥有完整 Kubernetes 实例的机器上。在 KubeEdge 的环境下，边缘端无需运行完整的 Kubernetes，因此 Shifu 也准备了针对云边协同环境的轻量的 deviceShifu 供使用。我们可以更改 deviceshifu-camera-deployment.yaml，让它使用边缘侧的 deviceShifu，并添加 nodeName 将其部署在 edge node:

第七步 部署海康威视摄像头Pod​

在Cloud端，运行下列命令：

kubectl apply -f shifu/examples/rtspDeviceShifu/camera-deployment

此时，我们可以查看camera相关的 Pod：

最后一步 在Edge端进行确认​

在Edge端，我们可以看到camera相关的Docker容器已经在运行了：

我们可以非常简单地调用 deviceShifu 提供的 capture/stream/info/move 等一系列 HTTP API，对摄像头进行操作，比如下面的动图：

相关命令：

curl edgedevice-camera/move

至此，我们就完成了在 KubeEdge 上运行 Shifu 的全部步骤。