Improving Far-Edge Device Management in IoT Applications Using Kubernetes

Carlos Resende

doi:10.1109/OJIES.2025.3581076

2025-01-01

DOI：10.1109/OJIES.2025.3581076

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物联网（IoT）驱动的数字化正将数据处理转移到边缘，减轻了持续云通信的负担。资源受限的基于微控制器的物联网设备（如用于网络物理生产系统）的进步，使其能够协助计算卸载，将边缘计算扩展到所谓的远边缘，该边缘包括此类设备。然而，更新这些设备通常需要人工干预、完整的固件更新或专有工具，导致潜在的应用停机。为了充分利用远边缘增强的计算能力，必须将远边缘设备与云编排工具集成，简化从云到远边缘连续体的服务管理和部署。现有方法忽视了这些设备的计算能力及其托管服务的潜力，仅支持从云到边缘的物联网连续体编排。本文介绍了远边缘物联网设备管理（FITA），这是首个将远边缘设备集成到基于Kubernetes的基础设施中的平台。FITA提供了一个符合开放容器倡议的远边缘容器类解决方案。它扩展了Kubernetes，以无缝支持在异构远边缘设备上部署服务，并提供了一种创建远边缘设备虚拟表示的方法，以向Kubernetes调度程序暴露其独特能力。我们的评估显示，在包含500个服务和100个设备的集群上，平均部署时间约为600毫秒，设备注册时间约为1080毫秒，CPU和内存消耗分别约为23毫核和1500 MB。总体而言，FITA提高了服务连续性、部署速度和应用韧性，支持物联网的未来发展，特别是在工业领域。

Keyword:

Internet of Things (IoT) orchestration

constrained embedded systems

IoT heterogeneity

service-oriented systems engineering

standard-based

far-edge IoT device management (FITA)