Упрощение разработки IoT с помощью Eclipse IoT

Кай Худалла

Кай Худалла работал в Bosch над решениями для Интернета вещей в таких областях приложений, как умный дом, управление энергопотреблением, электронная мобильность и автомобилестроение, задолго до того, как этот термин стал популярным и повсеместным. Он является активным участником нескольких проектов Eclipse IoT, одним из которых является проект Eclipse Hono, цель которого - предоставить платформу интеграции для подключения миллионов устройств к облаку. Кай регулярно выступает на конференциях, любит готовить и играть в гольф, когда позволяют погодные условия.

Подключение устройств к приложениям IoT, управление цифровыми двойниками и обработка процессов обновления программного обеспечения - это три ключевые возможности, которые используются различными поставщиками в их собственных предложениях услуг IoT. На наш взгляд, существует реальная необходимость в предоставлении этих функций в контексте открытого исходного кода.

Это основано на том простом факте, что компании не хотят полагаться исключительно на одного поставщика или зависеть от проприетарных сторонних платформ. Более того, они могут захотеть использовать облачные сервисы IoT в своей собственной инфраструктуре. В этом отношении использование проектов с открытым исходным кодом для решений Интернета вещей - лучший способ.

Если взглянуть на проекты Eclipse IoT, становится ясно, что они уже охватывают подключение устройств, цифровых двойников и развертывание программного обеспечения с технической точки зрения. Но эти проекты существуют независимо друг от друга, и их интеграция требует больших усилий со стороны пользователей. Барьер для входа относительно высок.

Чтобы решить эту проблему, мы создаем предварительно интегрированный согласованный пакет IoT, объединив Eclipse Hono, Eclipse Ditto и Eclipse hawkBit. Благодаря предварительно настроенному формату разработчикам больше не нужно беспокоиться об интеграции различных проектов с открытым исходным кодом. Это снижает барьер для входа и упрощает использование проектов Eclipse IoT для решений IoT, позволяя пользователям быстрее приступить к работе и лучше соответствовать требованиям общих сценариев IoT.

Интегрированный пакет Интернета вещей

Цель состоит в том, чтобы создать облачный пакет IoT на основе Eclipse Hono, Eclipse Ditto и Eclipse hawkBit, который можно легко развернуть и использовать в средах на основе Kubernetes.

Eclipse Hono:сервис для взаимодействия с подключенными устройствами

Eclipse Hono предоставляет интерфейсы удаленного обслуживания для подключения большого количества устройств IoT к серверной части и единообразного взаимодействия с ними - независимо от протокола связи устройства. Он поддерживает устройства, обменивающиеся данными через распространенные протоколы IoT, такие как HTTP, MQTT и AMQP, из коробки. Он также предоставляет API-интерфейсы для важных шаблонов связи IoT:устройства могут использовать телеметрию и сообщения о событиях для сообщения показаний датчиков; приложения могут использовать команды и управление для запуска операций на устройствах.

Томас Джекле

Томас Якле (Thomas Jäckle) - разработчик программного обеспечения, работает в Bosch с 2010 года. С 2015 года он занимает должность ведущего разработчика программного обеспечения облачного сервиса Bosch IoT Things, а с 2017 года он является комментатором и руководителем проекта Eclipse Ditto. Он увлечен созданием программного обеспечения; непрерывное обучение движет его мотивацией. Томас имеет степень бакалавра компьютерных наук и степень магистра архитектуры приложений в Hochschule Furtwangen University в Германии.

Eclipse Ditto:управление цифровыми близнецами

Eclipse Ditto - это место, где встречаются устройства Интернета вещей и их цифровые двойники. Эта структура позволяет вам управлять состоянием цифровых двойников. Предоставляя функцию поиска по метаданным и данным о состоянии, Eclipse Ditto также позволяет вам организовать набор цифровых двойников, создавая мост между реальными устройствами IoT через их цифровые представления и приложения. При этом он использует различные протоколы, такие как AMQP 1.0, AMQP 0.9.1, MQTT, Apache Kafka или HTTP / WebSockets.

Eclipse hawkBit:управление и контроль обновлений программного обеспечения

Eclipse hawkBit - это не зависящая от домена серверная структура для развертывания обновлений программного обеспечения на менее мощных периферийных устройствах, а также на более высокопроизводительных контроллерах и шлюзах, подключенных к сетевой инфраструктуре на основе IP. Это позволяет поддерживать прошивку, программное обеспечение и приложения на ваших устройствах в актуальном состоянии и в безопасности, открывая при этом новые источники дохода, такие как монетизация расширений функций.

Архитектура высокого уровня предварительно интегрированного пакета IoT, состоящего из Eclipse Hono, Eclipse Ditto и Eclipse hawkBit.

Архитектура высокого уровня пакета IoT

Джерун Лаверман

Йерун Лаверман работает с Bosch с 2015 года. Начав с области абстракции и семантики устройств, он перешел в сферу обновлений программного обеспечения. В 2018 году он стал владельцем продукта Bosch IoT Rollouts и руководил проектом Eclipse hawkBit. Йерун имеет степень бакалавра компьютерной инженерии в Hochschule Furtwangen University и степень магистра информатики в бизнес-школе Pforzheim University.

Eclipse Hono включает набор адаптеров протокола, которые позволяют устройствам подключаться к Hono с использованием популярных протоколов связи, таких как MQTT, HTTP, AMQP и CoAP. Устройства могут загружать данные телеметрии и события, которые перенаправляются в приложения, подключенные к северной границе Hono, API на основе AMQP 1.0. Приложения могут использовать эти API для отправки команд подключенным устройствам и получения ответов. Пакет также будет включать готовый к работе реестр устройств для управления идентификаторами и учетными данными устройств. Он будет использовать enMasse для обеспечения масштабируемой маршрутизации и обмена сообщениями между устройствами и приложениями.

Eclipse Ditto использует северный API Eclipse Hono, обрабатывая телеметрические сообщения и события, а также отправляя команды на подключенные устройства. Таким образом, он обеспечивает уровень абстракции, представляющий устройства как цифровых двойников. Близнецы отражают последнее известное состояние устройств, о котором сообщается в телеметрических сообщениях Eclipse Hono. Команды, предназначенные для подключенных устройств, также можно вызывать, обращаясь к API соответствующего цифрового двойника. Приложения IoT могут либо напрямую взаимодействовать с подключенными устройствами через интеграцию Eclipse Hono, либо могут запрашивать последнее сообщенное состояние через свой сдвоенный API. Кроме того, приложения могут получать уведомления об изменениях, используя протокол по своему выбору среди протоколов AMQP 1.0, AMQP 0.9.1, MQTT, Apache Kafka или HTTP.

Eclipse hawkBit вступает в игру, когда необходимо обновить прошивку или программное обеспечение на устройствах или когда необходимо развернуть приложения. Приложения Интернета вещей могут взаимодействовать с Eclipse hawkBit, используя его API управления RESTful. Eclipse hawkBit будет использовать Eclipse Ditto в качестве инвентаря устройств. Пользователи могут фильтровать и группировать свои устройства на основе сохраненных в них свойств и состояния. Это упрощает структурированный процесс обновления, каскадный запуск групп развертывания и, кроме того, аварийное завершение работы в случае превышения пороговых значений ошибок.

Кто работает над этим пакетом Интернета вещей?

Red Hat и Bosch уже используют и вносят свой вклад в Eclipse Hono и имеют общий интерес в улучшении опыта разработчиков при использовании технологии Eclipse IoT. Мы активно ведем разработку этого пакета облачного стека и приветствуем любую заинтересованную сторону, которая присоединится к нам в реализации этого проекта. Поэтому, если вы заинтересованы в запуске Hono, Ditto и hawkBit в своей собственной инфраструктуре и готовы помочь нам, свяжитесь с нами по почте или через GitHub.

Облачный пакет IoT на основе Eclipse Hono, Eclipse Ditto и Eclipse hawkBit будет разработан в контексте проекта Eclipse IoT Packages. Этот проект посвящен объединению и интеграции существующих проектов Eclipse IoT друг с другом. Проект Eclipse IoT Packages предоставит инструкции по развертыванию и сценарии для развертывания пакетов проектов Eclipse IoT на платформах на базе Kubernetes с использованием диаграмм Helm.