Automatización de infraestructura para orquestación, gestión y monitorización de aplicaciones basadas en contenedores en el dominio IoT Edge y despliegue continuio de software

Resumen

Internet of Things (IoT) puede definirse como la interconexión de múltiples dispositivos u objetos físicos que, a través de sensores y software, intercambian datos con otros dispositivos o sistemas mediante una red (privada o abierta a Internet), con el fin de reaccionar a la información provista del mundo físico o virtual y proveer servicios inteligentes a los usuarios. Estos dispositivos u objetos pueden ser de cualquier tipo, desde dispositivos de entornos industriales como la automoción, logística, ciudades inteligentes, fábricas inteligentes, hasta dispositivos más cotidianos como electrodomésticos, relojes o pulseras inteligentes, etc. A medida que se desarrollan más y más aplicaciones en el ámbito de IoT, y a medida que estas aplicaciones compiten en el mercado, las compañías que las desarrollan se ven obligadas a acelerar la entrega de sus actualizaciones para poder innovar y competir. Si nos centramos en aquellas aplicaciones IoT con inteligencia en el borde (IoT Edge), las necesidades de las compañías son: 1) que las actualizaciones y el software desarrollado se desplieguen lo más rápidamente posible en los dispositivos u objetos físicos; 2) que este software pueda ser monitorizado para comprobar que el servicio está garantizado; y 3) que se soporte experimentación continua para la mejora de las aplicaciones. Estas necesidades coinciden con los principios básicos de la cultura DevOps que promueve la colaboración de los equipos que desarrollan el software y los equipos que despliegan, operan y monitorizan ese software con el fin de acelerar la entrega de software de forma fiable y frecuente. En la cultura DevOps, una palanca fundamental es la automatización de todas aquellas fases del ciclo de vida de aplicaciones que permitan acelerar la entrega de software (flujos de integración continua y entrega continua de software (CI/CD) así como la automatización de la infraestructura sobre la que se despliega el software. Otra palanca fundamental de la cultura DevOps es la monitorización para detectar fallos en el sistema o aplicación mucho antes de que el usuario final sea impactado. Analizadas las necesidades, esta tesis fin de master (TFM) persigue la automatización de la infraestructura necesario para la gestión del ciclo de vida de aplicaciones (ALM) en el ámbito de IoT Edge. Este TFM se basa en la tecnología de contenedores como estándar de empaquetado y distribución de aplicaciones, y se centra en tres aspectos claves del ALM: 1) la orquestación y gestión de clústeres de contenedores, 2) la monitorización de la salud de los contenedores, 3) la definición de pipelines de despliegue automático de software sobre los distintos dispositivos que compongan la aplicación IoT Edge.
Abstract:
Internet of Things (IoT) can be defined as the interconnection among multiple devices or physical objects, which, through sensors and software, share data with others devices or systems in a net (private or open to Internet), to be able to react to the information given by the physical or virtual world and give intelligent services to the user. These devices or objects can be of any type, from industrial environment devices as motor companies, logistic, smart cities, and smart factories to day-to-day devices such as clocks or smart bracelets, etc.
As soon as IoT applications get more complicated and companies compete against each other, these companies are being obligated to develop releases faster to get to innovate. If we focus on IoT environment applications with Smart edge (IoT Edge), the companies’ needs are: 1) that the developed updates and software be deployed as fast as possible in devices or physical objects; 2) that the developed software could be monitored to guarantee that the service will work and its reliability; and last but least 3) Continuous experimentation would be supported for the applications to improve. These needs match with DevOps culture basic principles, which promotes the teams collaboration between develop team and operations team looking for the deployment of the releases to be faster, reliable and more frequent. In DevOps culture, automation of all the phases which belong to the application’s life-cycle that allow the acceleration of the software delivery (Continuous Integration and Continuous Delivery flows, CI/CD1) is a fundamental pillar, as the automation of the infrastructure deployment. Another fundamental pillar of DevOps culture is monitoring the system to detect mistakes or errors before the user gets affected. Analyzed these needs, this final master thesis (TFM) looks for the infrastructure deployment automation needed for the application’s life-cycle management (ALM) in IoT Edge environment. This final master’s project is based on container’s technology as standard of packing and distributing applications, and it’s focused in 3 ALM’s key aspects: 1) the orchestration and management of container’s clusters, 2) The container’s health monitoring, 3) the definition of pipelines’ automatic deployment of software over the different types of devices which compose the IoT Edge application.