Como o AKS Edge Essentials funciona

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Aqui você aprenderá sobre todas as partes do AKS Edge Essentials e como ele usa o Windows IoT Enterprise para implantar uma plataforma Kubernetes leve com suporte de kernel para nuvem:

  • Clusters e nós
  • Rede
  • Esquema de implantação
  • Armazenamento
  • Interoperabilidade com aplicativos do Windows
  • Azure Arc para gerenciamento
  • Suporte de kernel para nuvem

Clusters e nós

Ao criar uma implantação do AKS Edge Essentials, o AKS Edge Essentials cria uma máquina virtual para cada nó implantado. Você pode definir a quantidade de recursos de CPU e memória que gostaria de alocar para cada uma das VMs. Essa alocação estática permite que você controle como os recursos são usados e garante que os aplicativos em execução no host tenham os recursos necessários. O AKS Edge Essentials gerencia o ciclo de vida, a configuração e as atualizações das VMs.

Diagrama mostrando as VMs no AKS Edge Essentials.

Tipos de nós

As implantações só podem criar uma VM Linux e uma VM Windows em um determinado computador host. A VM Linux pode atuar como nó do plano de controle e como nó de trabalho com base nas suas necessidades de implantação. A execução de um nó do Windows é opcional e você pode criar um nó de trabalho do Windows se precisar implantar contêineres do Windows.

Opções de implantação de cluster

Depois de configurar seus computadores, você pode implantar o AKS Edge Essentials nas seguintes configurações:

  • Cluster de computador único: Executa nós do Kubernetes em um computador único para criar um cluster de computador único. Essa implantação usa um comutador de rede interno para permitir a comunicação entre os nós. Essa implantação dá suporte apenas a um nó Linux e um nó Windows, ambos executados em um único computador.
  • Cluster escalonável: Permite que você crie um cluster do Kubernetes de vários nós que pode ser dimensionado em vários computadores.

Diagrama mostrando cenários de implantação do AKS Edge Essentials.

Rede

Para estabelecer um canal de comunicação entre o sistema operacional host do Windows e as máquinas virtuais Linux e Windows, o AKS Edge Essentials usa uma pilha de rede Hyper-V. Para saber mais sobre a rede Hyper-V, confira Noções básicas de rede do Hyper-V.

Em um cluster de computador único, o instalador e o mecanismo de implantação lidam com toda a configuração de rede necessária e não são necessárias etapas ou configurações adicionais para implantar o cluster. Em implantações de clusters escalonáveis, os nós executados dentro dos diferentes dispositivos devem se comunicar entre si. Portanto, todos os nós devem estar conectados à mesma rede e, para obter essa comunicação nó a nó entre os dispositivos, as implantações de clusters escalonáveis do AKS Edge Essentials usam comutadores virtuais externos.

Cluster de um computador único

As implantações de computador único usam um comutador virtual interno para gerenciar a rede. Esse tipo de implantação deve ter um nó Linux; um nó Windows é opcional. O diagrama a seguir mostra uma arquitetura de implantação de computador único usando um comutador virtual interno:

Diagrama mostrando a arquitetura de rede usando o comutador virtual interno em um único cluster de máquina.

Cluster escalonável

As implantações de clusters escalonáveis usam comudares virtuais externos para gerenciar a rede. Após a conclusão da implantação, todos os nós e o sistema operacional host do Windows são conectados à rede externa usando o mesmo comutador virtual externo. O diagrama a seguir mostra uma arquitetura de implantação de cluster escalonável usando comutadores virtuais externos:

Diagrama mostrando a arquitetura de rede usando o comutador virtual externo em um cluster de vários nós.

Esquema de implantação

O esquema de implantação do AKS Edge Essentials oferece uma maneira flexível e escalonável de implantar e gerenciar aplicativos em contêineres em dispositivos de borda. Depois de instalar o AKS Edge Essentials, você poderá encontrar o arquivo de esquema JSON completo em C:\Program Files\AksEdge\aksedge-dcschema.json. A tabela a seguir descreve alguns dos valores que você pode definir no esquema (para obter uma lista completa, confira Parâmetros JSON de configuração de implantação):

Atributo Tipo de Valor Descrição Valor padrão Tipos de implantação aplicáveis
SchemaVersion String Especifica a versão do esquema/formato do JSON. 1.9 Implantação completa e de computador único
Version 1.0 Especifica a versão da instância JSON. 1.0 Implantação completa e de computador único
DeploymentType [SingleMachineCluster / ScalableCluster] Especifica o tipo de implantação. Em ScalableCluster, você pode adicionar mais computadores à infraestrutura do cluster. SingleMachineCluster Implantação completa e de computador único
Arc.ClusterName String Nome preferencial do cluster a ser exibido no portal do Azure. <Machinename>-cluster Implantação completa e de computador único
Network.NetworkPlugin [calico / flannel] Escolha do plug-in CNI para o modelo de rede do Kubernetes. Para o cluster K8s, use sempre calico e para o cluster K3s, use sempre flannel. flannel Implantação completa e de computador único
Machines[].LinuxNode.ControlPlane Boolean Especifica se você quer que essa nova implantação seja um plano de controle. Se false, é um nó de trabalho. Somente para VMs do Linux. false Implantação completa e de computador único
Machines[].LinuxNode.CpuCount [2-x] Número de núcleos de CPU reservados para VM/VMs. 2 Implantação completa e de computador único
Machines[].LinuxNode.MemoryInMB [2048-2x] RAM em MBs reservados para VM/VMs. 2048 Implantação completa e de computador único
Machines[].LinuxNode.DataSizeInGB Número Tamanho da partição de dados. Para aplicativos grandes, recomendamos aumentar esse número. Somente para VMs Linux. 10 Implantação completa e de computador único
Machines[].LinuxNode.Ip4Address A.B.C.x Especifica o endereço IP que sua VM usa. Implantação completa e de computador único
Machines[].WindowsNode.CpuCount [2-x] Número de núcleos de CPU reservados para VM/VMs. 2 Implantação completa e de computador único
Machines[].WindowsNode.MemoryInMB [2048-2x] RAM em MBs reservada para VM/VMs (múltiplos de 2). 2048 Implantação completa e de computador único
Machines[].WindowsNode.Ip4Address A.B.C.x Especifica o endereço IP que sua VM usa. Implantação completa e de computador único

Armazenamento

Os aplicativos executados no AKS Edge Essentials podem precisar armazenar e recuperar dados. As soluções de armazenamento persistente permitem que você armazene os dados do aplicativo fora do pod que executa o aplicativo e que você mantenha os dados do aplicativo, mesmo que o pod do aplicativo falhe. O Provisionador de Caminho Local fornece uma maneira de os usuários do Kubernetes usarem o armazenamento local em cada nó, permitindo a capacidade de criar declarações de volume persistentes usando o armazenamento local no respectivo nó.

Também é possível desacoplar a disponibilidade de armazenamento do ciclo de vida do nó usando provedores de armazenamento externos, como o NFS. Para obter mais informações sobre o plug-in NFS, confira o nfs-subdir-external-provisioner.

Interoperabilidade com aplicativos do Windows

O Windows oferece um ecossistema de aplicativos avançado, experiência de usuário e segurança robusta, além de alimentar grande parte da infraestrutura de tecnologia operacional (OT) atual, como HMIs, robôs, PLCs, dispositivos médicos etc. Muitas das cargas de trabalho nativas da nuvem são criadas no Linux, e você se depara com o desafio de ter que introduzir sistemas Linux para aproveitar as vantagens das soluções nativas de nuvem. O AKS Edge Essentials oferece interoperabilidade entre os aplicativos nativos do Windows e as cargas de trabalho do Linux conteinerizadas. Essa interoperabilidade permite que você use um amplo conjunto de recursos de IA para inovar rapidamente e impulsionar sua inovação de ponta com o mínimo de interrupção.

Diagrama mostrando a interoperabilidade do AKS Edge Essentials com aplicativos do Windows.

Azure Arc para gerenciamento

Os clusters do AKS Edge Essentials podem ser habilitados para Arc e gerenciados como um recurso do Azure no portal do Azure. Quando o cluster do AKS Edge Essentials estiver conectado ao Azure Arc, ele estenderá a plataforma do Azure para a borda com serviços essenciais, como governança, monitoramento, aplicativo, ML e serviços de dados. Ele também ajuda a levar as práticas de DevOps para qualquer lugar e a criar iterativamente usando o GitOps e o Flux para gerenciar perfeitamente as implantações de aplicativos.

Suporte de kernel para nuvem

O AKS Edge Essentials está disponível em várias edições do Windows, incluindo Windows 10/11 (IoT Enterprise / Enterprise / Pro) ou Windows (Server / Server IoT) 2019/2022. A VM Linux é totalmente gerenciada e se baseia em uma imagem CBL-Mariner selecionada, que é uma imagem leve que ajuda a reduzir a superfície de ataque, garante melhor desempenho e oferece menos sobrecarga para corrigir vulnerabilidades. Você pode gerenciar todos os seus contêineres e configurações do Kubernetes na nuvem e no local com o Kubernetes habilitado para Arc. Essa abordagem em várias camadas garante que toda a pilha de software esteja segura e atualizada para que seus aplicativos comerciais possam ser executados de forma confiável.

O Windows IoT Enterprise se concentra em cenários e experiências de OT, como recursos avançados de bloqueio, modos de quiosque e operador duplo, recursos de otimização de imagem do dispositivo e um LTSC (Canal de Manutenção em Longo Prazo) de 10 anos. O Windows IoT Enterprise, juntamente com o Kubernetes baseado em Linux e habilitado para Arc na borda com o AKS Edge Essentials, oferece a você o benefício de ter uma pilha totalmente compatível, do kernel à nuvem.