Florian Grignon, le 14/08/2024

Edge Computing avec Kubernetes

L'Edge Computing, ou informatique en périphérie, est une approche décentralisée du traitement des données, où le calcul et le stockage sont effectués au plus près de la source de production des données, plutôt que dans un centre de données centralisé. Cette architecture permet de réduire la latence, d'améliorer la réactivité des applications, et de gérer les données de manière plus efficace localement, avant de les transférer éventuellement vers un cloud centralisé pour un traitement approfondi ou un stockage à long terme. En rapprochant la puissance de calcul des utilisateurs finaux, l'Edge Computing est particulièrement adapté aux environnements nécessitant une prise de décision en temps réel, tels que l'Internet des objets (IoT), les véhicules autonomes, ou encore les systèmes industriels intelligents.

Netflix a été l'une des premières entreprises à mettre en place des points de présence chez les fournisseurs d'accès Internet (FAI), stockant ainsi les films et séries au plus près des utilisateurs. Cette stratégie a permis une lecture optimale des contenus par les utilisateurs du monde entier. Sans aller jusqu'à déployer des points de présence au sein des FAI, ce qui n'est pas accessible à toutes les entreprises, l'architecture Edge Computing peut être réalisée sur plusieurs zones géographiques au sein de votre fournisseur d'infrastructure. Dans ce contexte, Kubernetes se révèle être un outil puissant pour orchestrer et gérer ces environnements décentralisés, où les ressources sont dispersées géographiquement et où les exigences en matière de latence, de bande passante, et de résilience sont particulièrement critiques.

L'un des principaux avantages du Edge Computing réside dans sa capacité à réduire la latence en traitant les données localement. Dans des secteurs tels que l'IoT, les véhicules autonomes ou les réseaux de capteurs industriels, la rapidité de traitement est essentielle. En utilisant Kubernetes pour orchestrer ces environnements, les entreprises peuvent déployer des microservices et des applications conteneurisées directement en périphérie du réseau. Cette approche permet non seulement de réduire les temps de réponse, mais aussi d'optimiser l'utilisation de la bande passante en évitant l'envoi de volumes massifs de données vers des centres de données centraux.

Kubernetes offre également une grande flexibilité pour le déploiement et la gestion des applications sur des infrastructures hétérogènes, typiques des environnements Edge. Que les ressources disponibles se trouvent sur des serveurs locaux, des dispositifs IoT, ou même des petits datacentres régionaux, Kubernetes permet de maintenir une homogénéité dans la gestion et l'orchestration des conteneurs. Cette standardisation facilite la scalabilité horizontale, essentielle dans le contexte du Edge, où la capacité de réponse doit s'adapter rapidement aux fluctuations de la demande.

Enfin, Kubernetes renforce la résilience des infrastructures Edge en assurant une gestion autonome des défaillances. En déployant des applications sur plusieurs nœuds en périphérie, Kubernetes garantit la continuité des services, même en cas de panne d'un des nœuds. Cette tolérance aux pannes est cruciale pour les applications critiques, qui ne peuvent se permettre de temps d'arrêt, comme dans la gestion des urgences ou les opérations industrielles.

La manière la plus directe de faire du Edge est de déployer des points de présence sous forme de clusters Kubernetes en périphérie, répartis sur différents sites, chacun étant autonome mais interconnecté. Cette configuration est idéale pour les environnements où chaque site Edge a des exigences spécifiques en termes de traitement des données, mais où une certaine coordination entre les sites est nécessaire.

Une autre approche consiste à étendre un cluster Kubernetes centralisé vers les périphéries du réseau, en utilisant des nœuds distants pour exécuter des charges de travail spécifiques au Edge. Cette fonctionnalité de répartition de la charge de travail selon des règles métier est déjà implémentée et documentée dans Kubernetes. Cette méthode permet de centraliser la gestion tout en déployant des services spécifiques là où ils sont le plus nécessaires.

La fédération de clusters est un cas particulier de gestion de plusieurs clusters Kubernetes. Kubernetes permet de gérer plusieurs clusters distribués comme une seule entité cohérente. Cette approche est particulièrement efficace pour orchestrer des déploiements multi-régionaux, où les applications doivent être disponibles et réactives dans plusieurs emplacements géographiques.

De nombreuses entreprises intègrent Kubernetes avec des plateformes Edge spécialisées telles qu'Open Horizon ou KubeEdge, conçues pour faciliter le déploiement et la gestion des applications sur des infrastructures distribuées. Ces plateformes ajoutent des fonctionnalités spécifiques pour gérer les contraintes du Edge, comme la gestion intermittente de la connectivité réseau ou l'intégration avec des dispositifs IoT.

Si vous disposez des ressources en interne, il est également possible de développer une solution Edge à partir de Kubernetes. Cependant, si vous en êtes à ce stade, il est probable que ce livre ne vous apporte plus de nouvelles connaissances.

Le Edge Computing avec Kubernetes ouvre la voie à des architectures plus réactives, résilientes et flexibles, répondant aux exigences croissantes des entreprises modernes en matière de traitement des données en temps réel. L'implémentation de Kubernetes dans des environnements Edge permet non seulement de tirer parti des avantages du Edge Computing, mais aussi de standardiser et d'uniformiser la gestion des ressources à travers des infrastructures dispersées, tout en maintenant une cohérence opérationnelle à l'échelle mondiale.