Klaster pada Edge
Sebagian besar blog terdahulu dalam seri komputasi edge yang masih berlangsung ini membahas perangkat.
Serial ini mencakup semua jenis perangkat — perangkat audio, perangkat video, perangkat jenis IoT, serta berbagai sensor dan aktuator. Postingan ini akan membahas kontainer yang diterapkan pada klaster edge kecil yang bertindak sebagai node edge — dengan kata lain, menjalankan klaster Kubernetes pada mesin kelas Raspberry Pi atau dalam faktor format kecil seperti Intel NUC dengan komputasi dan penyimpanan yang cukup. Secara khusus, klaster yang menjalankan distribusi hilir berbasis Kubernetes, seperti K3S atau MicroK8S, atau Red Hat OpenShift Container Platform (OCP) tiga node yang ramping pada klaster kecil sebagai node edge di lingkungan lokal yang jauh dari pusat data.
Aplikasi padat komputasi memerlukan kapasitas komputasi tinggi untuk pemrosesan dan penyimpanan data yang tidak dapat dipenuhi oleh perangkat IoT, mengingat bahwa perangkat semacam ini kerap memiliki keterbatasan sumber daya. Oleh karena itu, perusahaan dapat menggunakan klaster pada edge sebagai lingkungan yang dinamis dan kuat. Di situ, tim operasi dapat memperoleh penyimpanan, komputasi, latensi rendah, kinerja tinggi, dan bandwidth tinggi yang diperlukan. Selain itu, beberapa layanan bersama lokal dengan ketersediaan tinggi mungkin memerlukan skalabilitas yang dirancang untuk disediakan oleh klaster Kubernetes, misalnya penerapan cloud edge.
Klaster edge sering kali dapat menjadi batasan sumber daya logis bagi bisnis. Untuk berinvestasi pada perangkat edge yang canggih, bisnis juga memerlukan biaya yang tidak sedikit. Banyak perangkat lama dengan fungsi tetap atau khusus mungkin telah diterapkan dan dianggarkan. Teknologi klaster menawarkan cara bagi bisnis untuk memodernisasi aplikasi dan menyiapkannya untuk masa depan dengan pendekatan berbasis edge. Hal ini dilakukan dengan menghubungkan perangkat dengan klaster edge jejak kecil yang menjalankan manajemen perangkat atau solusi platform IoT. Klaster edge kemudian akan dikelola dan dioperasikan layaknya perangkat Edge.
Klaster pada edge menawarkan manfaat utama berikut:
- Dapat diskalakan: Memudahkan dan memungkinkan pelanggan untuk memberikan kapasitas tambahan ke klaster berdasarkan permintaan. Klaster dapat diatur agar dapat melakukan penskalaan otomatis, sehingga menghemat waktu dan upaya tim operasi.
- Terdistribusi: Memungkinkan insight dan tindakan yang lebih cepat seiring meningkatnya jumlah data yang diproses dan dianalisis oleh klaster edge, sehingga menghindari pembebanan biaya dan waktu pengiriman data ke cloud.
- Patuh peraturan: Pemrosesan data di klaster edge juga membantu mematuhi ketentuan regulasi, residensi data, dan isolasi data.
- Aman: Memungkinkan komunikasi aman antara semua server aplikasi yang dihosting di klaster.
- Sangat tersedia: Memberikan keandalan yang lebih baik berkat opsi failback pada klaster dan kemampuan untuk membuat node baru sesuai kebutuhan demi kelancaran dan keberlanjutan operasi.
Mari kita lihat contoh di industri retail. Peritel ingin menarik produk tertentu dari rak toko atau membuatnya tidak tersedia untuk dibeli karena alasan keamanan. Mereka perlu memperbarui sistem inventaris pusat dan merilis pembaruan tersebut untuk diberlakukan di beberapa toko.
Klaster di toko, dilengkapi dengan perangkat IoT, kamera, dan sensor, sangat cocok untuk mendukung skenario ini. Sementara sistem inventaris toko menandai Unit Penyimpanan Stok (SKU) tertentu sebagai produk yang ditarik, manajer toko juga diberi tahu untuk menarik produk fisik dari rak. Secara bersamaan, sistem Titik Penjualan (POS) diperbarui untuk membatalkan barcode produk tertentu tersebut. Solusi klaster yang dirancang dengan baik akan memungkinkan tindakan cepat semacam ini dalam skala besar, tanpa penundaan atau kesalahan manusia yang merugikan.
Gambar 1 menunjukkan klaster yang diterapkan di toko dengan tata letak grid umum, dengan kamera keamanan dan inventaris, sistem titik penjualan (POS), sensor masuk, dan sensor suhu pada lemari pendingin:
Mari kita lihat contoh lain dalam sektor transportasi. Sebuah kapal kargo yang memiliki konektivitas terbatas ke jaringan mengangkut ratusan peti kemas berpendingin. Pada dasarnya, peti kemas berpendingin adalah lemari pendingin raksasa yang diangkut oleh kapal peti kemas untuk memindahkan barang-barang yang peka terhadap suhu, seperti daging, sayuran, dan obat-obatan, untuk menghindari kerusakan. Muatan peti kemas menentukan tingkat suhu yang harus dipertahankan di dalamnya.
Peti kemas berpendingin tidak hanya harus menjaga suhu yang stabil di dalam, tetapi juga mengontrol kelembapan dan menyediakan aliran udara yang memadai. Pemantauan dan pengelolaan termostat, kipas, dan komponen penting lainnya pada peti kemas ini sangat tepat dilakukan menggunakan klaster edge, bahkan dalam skenario konektivitas terbatas di atas kapal. Konfigurasi ini juga memungkinkan pemantauan dan peringatan di kapal tanpa memerlukan infrastruktur berbasis cloud. Ketika kapal mencapai pelabuhan, klaster edge akan terhubung kembali dengan edge hub di dermaga pengiriman atau di cloud. Pengelolaan peti kemas berpendingin dan perangkat lain dalam skala besar, dengan sedikit atau tanpa campur tangan manusia, hanya mungkin dilakukan dengan solusi klaster edge yang dirancang dengan baik.
Klaster edge bisa cukup kecil untuk diletakkan pada rak yang tersedia di ruang terbatas seperti restoran cepat saji (QSR), kereta api, ambulans, kios, toko, gudang, dan lantai produksi. Kita dapat menerapkan beban kerja yang relevan dengan lingkungan tersebut. Ini bisa berupa aplikasi deteksi video, aplikasi pengindraan suhu, aplikasi penjualan tiket, layanan suara yang sangat penting, atau bahkan aplikasi AR/VR.
Sebagai contoh representatif dari instalasi klaster Kubernetes sederhana untuk skenario di atas, berikut adalah penjelasan tentang cara implementasi menggunakan K3s. Perlu diingat bahwa Anda juga dapat menggunakan distribusi Kubernetes serupa seperti minikube atau microk8s. Daftar di bawah ini menunjukkan pengaturan klaster K3s node 1-master, 2-worker (https://k3s.io/) dasar. Di sini ditampilkan serangkaian perintah minimum yang diperlukan untuk dijalankan pada setiap komponen. Topologi 3-node ditunjukkan pada tabel di bawah ini:
K3S_URL adalah alamat IP node master bersama dengan port, dengan 6443 adalah port pemroses HTTPS. Perhatikan bahwa K3s menggunakan kontainer containerd secara default, dan bukan Docker.
Master
$export K3S_URL="https://192.168.0.248:6443" $curl -sfL https://get.k3s.io | sh - $sudo cat /var/lib/rancher/k3s/server/node-token K10e1d3513c6e47d402450465d7726ee6ac1240d62dc11521726aba73461e230bbe::server:79917a97f717e29d5858a6d45b5adccd
Worker 1
$export K3S_KUBECONFIG_MODE="644" $export K3S_URL="https://192.168.0.248:6443" $export K3S_TOKEN="K10e1d3513c6e47d402450465d7726ee6ac1240d62dc11521726aba73461e230bbe::server:79917a97f717e29d5858a6d45b5adccd"
Worker 2
$export K3S_KUBECONFIG_MODE="644" $export K3S_URL="https://192.168.0.248:6443" $export K3S_TOKEN="K10e1d3513c6e47d402450465d7726ee6ac1240d62dc11521726aba73461e230bbe::server:79917a97f717e29d585
Dari perspektif IBM Edge Application Manager (IEAM), klaster edge mirip dengan perangkat edge karena keduanya memiliki agen edge yang diinstal di dalamnya. Gambar 2 menunjukkan komponen umum klaster edge:
Klaster edge pada dasarnya adalah node edge yang merupakan klaster berbasis Kubernetes. Jadi, apa alasan untuk menyiapkan klaster kecil sebagai node edge? Setiap edge node—dalam hal ini, klaster edge—terdaftar pada bursa yang dinaungi organisasi pemilik klaster edge. Pendaftaran ini terdiri dari ID dan token keamanan yang hanya berlaku untuk klaster edge tersebut. Proses agen otonom berjalan pada klaster edge tersebut dan memberlakukan kebijakan yang ditetapkan oleh pemilik klaster edge. Secara bersamaan, bot perjanjian otonom (atau agbot) diberi kebijakan penerapan untuk menerapkan layanan ke klaster edge ini.
Paragraf di atas menjelaskan langkah-langkah dalam produk IBM Edge Application Manager, yang memungkinkan penerapan layanan edge pada klaster edge melalui operator Kubernetes, sehingga mekanisme penerapan otonom yang sama dapat digunakan dengan perangkat edge. Ini berarti bahwa kekuatan penuh Kubernetes sebagai platform manajemen kontainer tersedia untuk layanan edge.
Tautan di pusat pengetahuan produk ini menjelaskan langkah-langkah untuk menginstal agen edge pada klaster edge. Setelah itu, aplikasi yang relevan dapat diinstal pada klaster edge tersebut. Seperti yang sudah Anda duga, IEAM mendukung Kubernetes, K3s, MiniKube, Microk8s, dan Red Hat OpenShift.
Blog ini menjelaskan nilai bisnis unik yang didapatkan dengan menerapkan klaster pada edge — tidak harus edge jauh, tetapi node edge di lokasi on premises terpencil. Untuk menegaskan kembali, kemampuan pengelompokan node edge membantu Anda mengelola dan menerapkan beban kerja dari klaster hub manajemen ke instance jarak jauh OCP atau klaster berbasis Kubernetes lainnya.
Klaster edge memungkinkan contoh penggunaan pada edge yang memerlukan kolokasi komputasi dengan operasi bisnis atau operasi yang memerlukan skalabilitas, ketersediaan, dan kemampuan komputasi lebih besar daripada yang dapat didukung oleh satu perangkat edge. Selain itu, tidak jarang klaster edge menyediakan layanan yang dibutuhkan aplikasi untuk mendukung layanan yang berjalan pada perangkat edge karena kedekatannya dengan perangkat tersebut.
Tersedia alat manajemen kontainer sumber terbuka yang lebih baru untuk mengembangkan, mengelola, dan menjalankan kontainer Open Container Initiative (OCI). Disebut sebagai Podman (kependekan dari Pod Manager), alat ini adalah opsi yang sesuai untuk klaster edge. Podman disediakan sebagai bagian dari perpustakaan libpod dan dapat digunakan untuk membuat dan memelihara kontainer. Meskipun dapat menjalankan kontainer Docker, saat ini alat tersebut hanya kompatibel dengan sistem operasi berbasis Linux. Anda dapat mempelajari Podman lebih lanjut di sini.
Pusat arsitektur IBM Cloud menawarkan banyak arsitektur referensi hybrid dan multicloud.
Anda juga dapat melihat arsitektur referensi otomotif terkait edge yang baru diterbitkan.
Terima kasih khusus disampaikan kepada Joe Pearson dan David Booz yang telah meninjau artikel ini.
Pastikan Anda membaca artikel lain dalam seri postingan blog tentang komputasi edge ini:
- Bagian 3: “Arsitektur pada edge”
- Bagian 4: “DevOps pada edge”
- Bagian 7: “Keamanan pada edge”
- Bagian 8: “Analisis pada edge”
- Bagian 9: “5G pada edge”
- Bagian 10: “Klaster pada edge”
- Bagian 11: “Otomatisasi pada edge”
- Bagian 12: “Pemotongan jaringan pada edge”
- Bagian 13: “Data pada edge”
- Bagian 14: “Keputusan arsitektur pada edge”
- Bagian 15: “GitOps pada edge”
- Bagian 17: “Layanan penyimpanan pada edge”
- Bagian 18: “Layanan cloud pada edge”
- Bagian 20: “Kedaulatan data pada edge”
- Bagian 22: “Produk terhubung pada edge”
- Bagian 23: “Model dasar pada edge”