跳到主要内容

Device Controller

Device Controller概述​

Device Controller是KubeEdge的云端组件，负责设备管理。在KubeEdge中，设备管理是通过使用Kubernetes的CRD机制来描述设备的元数据/状态，并通过Device Controller在Edge node 和 Cloud之间同步这些设备更新来实现的。Device Controller启动了两个独立的协程，分别称为 上行控制器(upstream controller) 和 下行控制器(downstream controller)。它们并不是独立的控制器，只是为了便于理解而命名。

Device Controller利用设备模型(Device Model)和设备实例(Device Instance)来实现设备管理：

  • Device Model：Device Model描述了设备公开的设备属性以及访问这些属性的属性访问者。Device Model类似于可重复使用的模板，用于创建和管理不同类型的设备。Device Model定义的详细信息可以在这里找到。
  • Device Instance：Device Instance代表一个实际的设备对象。它类似于Device Model的实例化，并引用模型中定义的属性。Device Instance中device.spec是静态的，而device.status包含动态变化的内容，如设备属性的期望状态和设备报告的实际状态。设备实例定义的详细信息可以在这里找到。

注意：一些协议的设备模型和设备实例示例可以在 $GOPATH/src/github.com/kubeedge/kubeedge/build/crd-samples/devices 中找到。

Device Model

Device Controller执行的操作​

Device Controller执行以下功能：

  • Downstream Controller：通过监视 K8S API Server，将设备更新从云端同步到边缘节点。
  • Upstream Controller：使用Device Twin组件，将设备更新从Edge node同步到云端。

Upstream Controller:​

Upstream Controller监视来自Edge node的更新，并将这些更新应用于云端的 API Server。更新类型和Upstream Controller可以采取的可能操作如下所示：

更新类型                          操作                                        
Device Twin报告状态更新              控制器将Device Twin属性的报告状态补丁到云端。

Device UpStream Controller

从Edge到Cloud同步上报Device Twin属性更新​

Mapper 监视设备更新并通过 MQTT 代理将其报告给EventBus, EventBus将设备的报告状态发送给Device Twin，Device Twin将其存储在本地，然后将更新同步到云端。Device Controller监视来自Edge node的设备更新（通过Cloudhub），并将报告状态更新到云端。

设备更新从Edge node到云端

Downstream Controller:​

Downstream Controller监视K8S API Server上的设备更新。更新类型和下行控制器可以采取的可能操作如下所示：

更新类型                          操作                                        
新设备模型创建                NA                                          
新设备创建                   Device Controller创建一个新的 ConfigMap 来存储设备模型中定义的设备属性和访问者信息，并将其存储在 etcd 中。Edge Controller中现有的 ConfigMap 同步机制用于将 ConfigMap 同步到边缘节点。运行在容器中的 mapper 应用程序可以获取更新的 ConfigMap，并使用属性和访问者元数据访问设备。Device Controller还将Device Twin元数据更新报告给Edge node。
设备节点成员更新              Device Controller向Edge node发送成员更新事件。
Device Twin期望状态更新          Device Controller向Edge node发送孪生更新事件。
设备删除                      Device Controller发送Device Twin删除事件以删除与设备关联的所有设备孪生。它还删除与设备关联的 ConfigMap，并将此删除事件同步到边缘。mapper 应用程序将停止操作该设备。

Device Downstream Controller

使用ConfigMap存储设备属性和访问者的想法是，这些元数据仅由运行在Edge node上的mapper应用程序所需，以便连接到设备并收集数据。如果mapper作为容器运行，可以将这些属性作为ConfigMap 加载。下行Controller监视云端对属性、访问者等的添加、删除或更新，并在etcd中更新ConfigMap。如果mapper想要发现设备支持哪些属性，可以从设备实例中获取模型信息。此外，它还可以从设备实例中获取连接设备的协议信息。一旦它可以访问设备模型，就可以获取设备支持的属性。为了访问属性，mapper需要获取相应的访问者信息。这可以从propertyVisitors列表中检索。最后，使用 visitorConfig，mapper可以读取/写入与属性相关的数据。

从云端到边缘同步Device Twin期望属性更新​

设备更新从云端到Edge node

Device Controller监视Cloud的设备更新，并将其传递到Edge node。这些更新由Device Twin本地存储。mapper通过MQTT代理获取这些更新，并根据更新对设备进行操作。