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K3s y NATS: una pila de tecnología que a los desarrolladores les encanta usar en Edge
Publicada el 16/06/2022

A medida que la innovación despega en Edge, un aspecto que todos intentamos evitar es la  complejidad. Simplemente no hay espacio en Edge para la complejidad, o mucho más. Simple, rápido, robusto, pequeño pero potente y dinámico es el nombre del juego. Estas exigencias son altas. Ingrese a la tecnología 'nativa de la nube' con su falta de suposiciones, arquitecturas de microservicios, aplicaciones basadas en contenedores y orquestación dinámica de recursos de cómputo, almacenamiento y redes, y rápidamente se está volviendo evidente cuán adecuado es el nativo de la nube para Edge.

El equipo de ingenieros de Synadia , un socio de SUSE One, junto con los encargados de mantenimiento de la comunidad, desarrollan y mantienen el proyecto NATS de código abierto ,  parte de Cloud Native Computing Foundation. El sistema de comunicaciones NATS se usa para todo tipo de implementaciones interesantes, pero invitamos a Synadia a compartir dos casos de uso convincentes de Edge del sector energético que demuestran el poder de las soluciones nativas de la nube en Edge. ~bret

Blog invitado de SUSE escrito por:
Brian Flannery, vicepresidente de ventas globales, Synadia

A medida que las cargas de trabajo se ejecutan cada vez más en el borde, se está produciendo un cambio de paradigma masivo para permitir que las aplicaciones independientes y dependientes de la ubicación se ejecuten en cualquier dispositivo, de manera segura y eficiente.

La complejidad no es algo que los desarrolladores quieran introducir en las arquitecturas de borde. Además, las cargas de trabajo perimetrales deben poder trabajar instantáneamente con aplicaciones en la nube, híbridas y locales sin rediseñar la arquitectura. Aquí es  donde K3s y NATS funcionan juntos de manera excelente.

NATS es una utilidad de mensajería extremadamente ligera, eficaz y segura (diseño Zero Trust). Los dos juntos ofrecen orquestación de dispositivos y aplicaciones de borde (K3s) y comunicación e ingesta de datos (NATS), resolviendo dos requisitos de diseño críticos para cualquier desarrollador.

Dos ejemplos interesantes y recientes del mundo real provienen de la industria de la energía.

Cómo utiliza Duke Energy K3 y NATS en el borde

Duke Energy y su Oficina de Tecnología Emergente (ETO) están comprometidos con la innovación en recursos de energía renovable, almacenamiento de energía, arquitecturas de redes inteligentes distribuidas, interoperabilidad máquina a máquina a través de estándares como OpenFMB y las mejores prácticas de ciberseguridad Zero Trust. En consecuencia, ETO ha creado un sistema de prueba de concepto denominado ZTAG, "Aplicaciones de confianza cero para la red".

ZTAG representa un esfuerzo de varios años para desarrollar la mejor arquitectura de su clase para la red de distribución. El sistema ahora se implementó en la ETO Mount Holly Microgrid usando OpenFMB. Cada nodo de OpenFMB es un dispositivo de campo con recursos informáticos como una PC industrial o una puerta de enlace. El sistema aprovisiona e implementa nodos, actualiza las aplicaciones de los nodos y automatiza la renovación de claves a través de PKI distribuida. La arquitectura aprovecha Docker para la creación de contenedores de aplicaciones, Kubernetes para la gestión de contenedores, SPIFFE/SPIRE con la gestión de identidades del módulo de plataforma segura (TPM) para la atestación de cargas de trabajo y NATS para comunicaciones seguras de publicación y suscripción. El sistema es escalable y seguro desde el centro de datos hasta los dispositivos de campo. El objetivo es que todos los dispositivos de campo adopten atributos de nodo.

El K3 s de SUSE es un componente crítico en la arquitectura ZTAG. Múltiples nodos OpenFMB distribuidos forman grupos lógicos que funcionan en pequeños grupos para implementar aplicaciones inteligentes distribuidas (DI) en el borde de la red eléctrica. Estos pequeños clústeres de "borde" se agrupan en una jerarquía de clústeres para realizar una funcionalidad de cuadrícula de nivel superior. K3s permite actualizaciones rápidas y seguras de cargas de trabajo/aplicaciones que proporcionan un entorno para el desarrollo de aplicaciones DI seguras.

El equipo de ZTAG también trabaja en estrecha colaboración con el equipo de Synadia, ya que NATS también es un componente clave de ZTAG. NATS proporciona flujos de datos de baja latencia, de rutas múltiples, asimétricos y controlados por eventos de dispositivo a dispositivo, de dispositivo a aplicación y de aplicación a aplicación en toda la arquitectura ZTAG  . NATS también proporciona seguridad distribuida que permite a los actores comunicarse solo con otros actores autorizados. Estas características permiten que la red eléctrica ya no esté limitada únicamente por los flujos de datos de norte a sur desde los dispositivos en el campo hasta los llamados sistemas de "cabecera" en la oficina administrativa. Esta nueva arquitectura de mensajería peer-to-peer de este a oeste habilitada por NATS es fundamental para las aplicaciones distribuidas en la futura red eléctrica.

Cómo utiliza PowerFlex K3s, Rancher y NATS en el borde

PowerFlex es un proveedor nacional líder de soluciones energéticas in situ inteligentes que respaldan la electrificación y el transporte libres de carbono. Como proveedor único de servicio completo, PowerFlex personaliza soluciones de tecnología limpia para ayudar a los clientes a alcanzar sus objetivos de energía y sustentabilidad. A través de la plataforma integral PowerFlex X , PowerFlex aprovecha el software inteligente patentado para controlar, monitorear y optimizar los recursos de energía distribuida de un cliente para reducir costos y maximizar el retorno de la inversión.  

El K3s de SUSE  es una parte fundamental de cómo PowerFlex construye y administra sistemas bare-metal altamente distribuidos en el perímetro. Cuando PowerFlex agregó Rancher a la mezcla, brindó una capa adicional de observabilidad al mismo tiempo que mantuvo seguros el hardware y el software. Los desarrolladores de PowerFlex pueden empezar a trabajar con K3S en hardware o en máquinas virtuales, y valoran el acceso que Rancher les brinda a los entornos de preproducción. El equipo de ingeniería de confiabilidad de PowerFlex Sight confía en su capacidad para abordar problemas en la producción gracias al acceso rápido y seguro que brinda Rancher.

Ted Lee, ingeniero de software principal de PowerFlex, y Robbie Hughes, desarrollador de software de pila completa en el equipo de PowerFlex Cloud X, están reemplazando los servicios REST heredados con una arquitectura basada en eventos con NATS en el centro. Ted dijo: "Estoy emocionado de que NATS brinde una conexión segura entre nuestra nube y los servicios perimetrales donde los mensajes están ahí". Robbie se hace eco de su entusiasmo y agrega que "la topología del nodo de hoja es sorprendente porque permite que nuestros sitios operen de manera independiente incluso cuando las redes se desconectan".

¿Está interesado en comenzar en Edge con NATS? Póngase en contacto con info@synadia.com Recursos adicionales sobre el uso de K3 y NATS:

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