构建高效边缘计算平台（Ubuntu边缘计算集群配置完整教程）

一、什么是边缘计算集群？

边缘计算集群由多个部署在靠近数据源（如工厂、基站、门店）的计算节点组成，这些节点运行轻量级操作系统（如 Ubuntu Server），协同处理本地数据，仅将必要结果上传至中心云。这种架构显著提升了响应速度并降低了带宽成本。

二、准备工作

在开始前，请确保你拥有以下资源：

• 至少 2 台物理机或虚拟机（建议 4 核 CPU / 8GB 内存 / 50GB 硬盘）
• 所有机器安装 Ubuntu Server 22.04 LTS
• 稳定的局域网连接，各节点可互相通信
• 一个具有 sudo 权限的用户账户

三、配置主机名与静态 IP（每台节点）

为便于管理，建议为每个节点设置唯一主机名和静态 IP。以主节点为例：

# 编辑 netplan 配置文件（路径可能因系统而异）sudo nano /etc/netplan/00-installer-config.yaml# 示例配置（请根据你的网络环境修改）network:  version: 2  ethernets:    eth0:      dhcp4: no      addresses:        - 192.168.1.10/24      gateway4: 192.168.1.1      nameservers:        addresses: [8.8.8.8, 1.1.1.1]# 应用配置sudo netplan apply# 设置主机名（例如 edge-master）sudo hostnamectl set-hostname edge-master

重复上述步骤为其他节点设置不同 IP 和主机名（如 edge-node1、edge-node2）。

四、配置 SSH 免密登录（主节点到工作节点）

集群管理需要主节点能无密码访问其他节点：

# 在主节点生成 SSH 密钥（一路回车）ssh-keygen -t rsa# 将公钥复制到各工作节点（替换 IP）ssh-copy-id ubuntu@192.168.1.11ssh-copy-id ubuntu@192.168.1.12# 测试免密登录ssh ubuntu@192.168.1.11

五、安装容器运行时（Docker）

边缘应用通常以容器形式部署。在所有节点安装 Docker：

# 更新系统sudo apt update && sudo apt upgrade -y# 安装依赖sudo apt install -y ca-certificates curl gnupg lsb-release# 添加 Docker 官方 GPG 密钥curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg# 添加仓库echo \  "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] \  https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null# 安装 Docker Enginesudo apt updatesudo apt install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io# 将当前用户加入 docker 组（避免每次用 sudo）sudo usermod -aG docker $USER# 重新登录或执行以下命令生效newgrp docker

六、部署集群编排工具（K3s）

K3s 是专为边缘和 IoT 优化的轻量级 Kubernetes 发行版，非常适合 Ubuntu边缘计算集群。

在主节点（edge-master）执行：

curl -sfL https://get.k3s.io | sh -# 查看节点状态（应显示 Ready）sudo kubectl get nodes# 获取加入令牌（用于工作节点加入）sudo cat /var/lib/rancher/k3s/server/node-token

在每个工作节点执行（替换 YOUR_MASTER_IP 和 TOKEN）：

curl -sfL https://get.k3s.io | \  K3S_URL=https://YOUR_MASTER_IP:6443 \  K3S_TOKEN=YOUR_TOKEN \  sh -

几分钟后，在主节点运行 sudo kubectl get nodes，应看到所有节点处于 Ready 状态。

七、验证集群功能

部署一个简单的 Nginx 服务测试集群：

# 创建 deploymentkubectl create deployment nginx --image=nginx# 暴露服务kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort# 查看服务kubectl get svc nginx

通过任意节点 IP + NodePort 即可访问 Nginx 欢迎页，说明你的 边缘节点管理 已成功建立！

八、后续优化建议

• 配置持久化存储（如 Longhorn）
• 集成监控系统（Prometheus + Grafana）
• 设置自动安全更新（unattended-upgrades）
• 使用 Helm 管理复杂应用

结语

通过本教程，你已成功搭建了一个基于 Ubuntu 的边缘计算集群。这套架构不仅适用于工业物联网、智能零售等场景，也为学习 边缘计算部署 提供了坚实基础。随着你对 K3s 和容器技术的深入，可进一步扩展集群能力，实现更复杂的边缘智能应用。

关键词回顾：Ubuntu边缘计算集群、边缘计算部署、Ubuntu集群配置、边缘节点管理。