Vereenvoudiging van IoT-ontwikkeling met Eclipse IoT

Kai Hudalla

Kai Hudalla heeft bij Bosch gewerkt aan oplossingen voor het internet der dingen in toepassingsgebieden zoals smart home, energiebeheer, e-mobility en automotive lang voordat de term zijn recente populariteit en alomtegenwoordigheid bereikte. Hij zet zich actief in voor verschillende Eclipse IoT-projecten, waaronder het Eclipse Hono-project, dat als doel heeft een integratieplatform te bieden om miljoenen apparaten met de cloud te verbinden. Kai spreekt regelmatig op conferenties en houdt van koken en golfen wanneer de weersomstandigheden het toelaten.

Het verbinden van apparaten met IoT-applicaties, het beheren van digitale tweelingen en het afhandelen van software-updateprocessen, zijn drie belangrijke mogelijkheden die door verschillende leveranciers worden aangepakt in hun eigen IoT-serviceaanbod. Naar onze mening is er ook een reële behoefte om deze functionaliteiten in een open source context aan te bieden.

Dit is gebaseerd op het simpele feit dat bedrijven niet uitsluitend op één enkele leverancier willen vertrouwen, of afhankelijk willen zijn van propriëtaire platforms van derden. Bovendien willen ze mogelijk gebruik maken van IoT-clouddiensten binnen hun eigen infrastructuur. In dat opzicht is het gebruik van open source-projecten voor IoT-oplossingen de beste manier om te gaan.

Als we kijken naar Eclipse IoT-projecten, is het duidelijk dat ze al vanuit technisch perspectief betrekking hebben op apparaatconnectiviteit, digitale tweelingen en software-implementaties. Maar deze projecten bestaan ​​los van elkaar en de integratie ervan vergt veel inspanning van de gebruikers. De toetredingsdrempel is relatief hoog.

We creëren een vooraf geïntegreerd, coherent IoT-pakket om dit probleem te verhelpen, door Eclipse Hono, Eclipse Ditto en Eclipse hawkBit samen te brengen. Dankzij het voorgeconfigureerde formaat hoeven ontwikkelaars zich geen zorgen meer te maken over de integratie van de verschillende open source-projecten. Dit verlaagt de toegangsdrempel en maakt het gemakkelijker om deze Eclipse IoT-projecten te gebruiken voor IoT-oplossingen, waardoor gebruikers sneller aan de slag kunnen en beter kunnen voldoen aan de vereisten van veelvoorkomende IoT-scenario's.

Een geïntegreerd IoT-pakket

Het doel is om een ​​cloudgebaseerd IoT-pakket te maken op basis van Eclipse Hono, Eclipse Ditto en Eclipse hawkBit dat eenvoudig kan worden geïmplementeerd en gebruikt in op Kubernetes gebaseerde omgevingen.

Eclipse Hono:een service voor interactie met aangesloten apparaten

Eclipse Hono biedt service-interfaces op afstand om grote aantallen IoT-apparaten op een back-end aan te sluiten en er op een uniforme manier mee te communiceren, ongeacht het communicatieprotocol van het apparaat. Het ondersteunt out-of-the-box apparaten die communiceren via gangbare IoT-protocollen zoals HTTP, MQTT en AMQP. Het biedt ook API's voor belangrijke IoT-communicatiepatronen:telemetrie- en gebeurtenisberichten kunnen door apparaten worden gebruikt om sensormetingen te rapporteren; applicaties kunnen command &control gebruiken om bewerkingen op apparaten te activeren.

Thomas Jäckle

Thomas Jäckle is softwareontwikkelaar en werkt sinds 2010 bij Bosch. Sinds 2015 bekleedt hij de functie van lead softwareontwikkelaar van de Bosch IoT Things cloudservice en sinds 2017 is hij committer en projectleider van het Eclipse Ditto-project. Hij is gepassioneerd door software vakmanschap; voortdurend leren drijft zijn motivatie. Thomas heeft een bachelor in computerwetenschappen en een master in applicatie-architectuur, beide van de Hochschule Furtwangen University in Duitsland.

Eclipse Idem:digitale tweelingen beheren

Eclipse Ditto is waar IoT-apparaten en hun digitale tweeling samenkomen. Met dit framework kunt u de status van digitale tweelingen beheren. Door een zoekfunctionaliteit te bieden op metagegevens en statusgegevens, stelt Eclipse Ditto u ook in staat om uw set digitale tweelingen te organiseren en een brug te slaan tussen real-world IoT-apparaten via hun digitale representaties en toepassingen. Daarbij maakt het gebruik van verschillende protocollen zoals AMQP 1.0, AMQP 0.9.1, MQTT, Apache Kafka of HTTP/WebSockets.

Eclipse hawkBit:software-updates beheren en controleren

Eclipse hawkBit is een domeinonafhankelijk back-end framework voor het uitrollen van software-updates naar minder krachtige edge-apparaten, maar ook naar controllers en gateways met hogere prestaties die zijn aangesloten op IP-gebaseerde netwerkinfrastructuur. Hierdoor kunt u de firmware, software en applicaties op uw apparaten up-to-date en veilig houden, terwijl u nieuwe inkomstenstromen opent, zoals het genereren van inkomsten met functie-uitbreidingen.

De architectuur op hoog niveau van het vooraf geïntegreerde IoT-pakket bestaande uit Eclipse Hono, Eclipse Ditto en Eclipse hawkBit.

Architectuur op hoog niveau van het IoT-pakket

Jeroen Laverman

Jeroen Laverman werkt sinds 2015 bij Bosch. Begonnen op het gebied van apparaatabstractie en semantiek, stapte hij over op het gebied van software-updates. In 2018 werd hij producteigenaar van Bosch IoT Rollouts en projectleider van het Eclipse hawkBit-project. Jeroen heeft een bachelor in computertechniek van de Hochschule Furtwangen University en een master in informatiewetenschappen van de Pforzheim University Business School.

Eclipse Hono bevat een set protocoladapters waarmee apparaten verbinding kunnen maken met Hono met behulp van populaire communicatieprotocollen zoals MQTT, HTTP, AMQP en CoAP. Apparaten kunnen telemetriegegevens en gebeurtenissen uploaden die worden doorgestuurd naar toepassingen die zijn verbonden met Hono's noordelijke, op AMQP 1.0 gebaseerde API's. Toepassingen kunnen deze API's gebruiken om opdrachten naar aangesloten apparaten te verzenden en reacties te ontvangen. Het pakket bevat ook een productieklaar apparaatregister voor het beheren van apparaatidentiteiten en referenties. Het zal enMasse gebruiken om schaalbare routering en tussenhandel van berichten tussen apparaten en applicaties te bieden.

Eclipse Ditto maakt gebruik van de noordelijke API van Eclipse Hono, verwerkt telemetrieberichten en -gebeurtenissen en verzendt opdrachten naar aangesloten apparaten. Het biedt dus een abstractielaag, die apparaten weergeeft als digitale tweelingen. De tweeling weerspiegelt de laatst bekende staat van de apparaten zoals gerapporteerd via Eclipse Hono-telemetrieberichten. Commando's gericht op aangesloten apparaten kunnen ook worden aangeroepen door de API van de overeenkomstige digitale tweeling aan te spreken. IoT-toepassingen kunnen ofwel rechtstreeks communiceren met de aangesloten apparaten via de Eclipse Hono-integratie, of kunnen de laatst gerapporteerde status opvragen via hun dubbele API. Bovendien kunnen applicaties op de hoogte worden gebracht van wijzigingen, met behulp van een protocol naar keuze uit de protocollen AMQP 1.0, AMQP 0.9.1, MQTT, Apache Kafka of HTTP.

Eclipse hawkBit komt in het spel wanneer firmware of software op apparaten moet worden bijgewerkt of wanneer toepassingen moeten worden geïmplementeerd. IoT-applicaties kunnen communiceren met Eclipse hawkBit met behulp van de RESTful management-API. Eclipse hawkBit zal Eclipse Ditto gebruiken als apparaatinventaris. Gebruikers kunnen hun apparaten filteren en groeperen op basis van de eigenschappen en status die daar zijn opgeslagen. Dit vergemakkelijkt een gestructureerd updateproces, een trapsgewijze start voor implementatiegroepen en – bovendien – een noodstop in het geval dat foutdrempels worden overschreden.

Wie werkt aan dit IoT-pakket?

Red Hat en Bosch maken al gebruik van en dragen bij aan Eclipse Hono en hebben een gemeenschappelijk belang bij het verbeteren van de ontwikkelaarservaring bij het gebruik van Eclipse IoT-technologie. We stimuleren actief de ontwikkeling van dit cloud-stackpakket en verwelkomen elke geïnteresseerde partij om zich bij ons aan te sluiten bij de realisatie van dit project. Dus als je geïnteresseerd bent om Hono, Ditto en hawkBit op je eigen infrastructuur te gebruiken en bereid bent om ons een handje te helpen, neem dan contact met ons op via e-mail of GitHub.

Het IoT-cloudpakket op basis van Eclipse Hono, Eclipse Ditto en Eclipse hawkBit wordt ontwikkeld in het kader van het Eclipse IoT Packages-project. Dit project draait om het combineren en integreren van bestaande Eclipse IoT-projecten met elkaar. Het Eclipse IoT Packages-project biedt implementatie-instructies en scripts voor het implementeren van pakketten van Eclipse IoT-projecten op op Kubernetes gebaseerde platforms met behulp van Helm-diagrammen.