IoT-apparaten upgraden en configureren met AWS Jobs: Een praktische gids

Amazon Web Services (AWS) staat onder de toonaangevende cloudplatforms voor het Internet of Things (IoT), gerenommeerd alleen door Microsoft Azure en Google Cloud IoT. Slimme apparaten verbinden met AWS via het internet, meestal gebruikmakend van het MQTT-protocol, en interacteren met een rijke set clouddiensten. Naast apparaatcommunicatie biedt AWS robuuste data-opslag, analytics (inclusief AI), toegangscontrole en vele andere mogelijkheden die end-to-end IoT-oplossingen mogelijk maken.

Voor datapersistentie levert AWS de Simple Storage Service (S3), een schaalbaar, hiërchisch bestandssysteem. Elk object in S3 kan worden aangesproken met een unieke URL die, met de juiste permissies, publiekelijk toegankelijk is via een webbrowser. Wanneer een object een HTML-pagina bevat, kan de ingesloten JavaScript AWS API's aanroepen, wat interactieve dashboards en directe apparaatcontrole vanuit de browser mogelijk maakt.

Lambda-functies

Lambda laat je code draaien zonder servers te provisioneren. Je kunt functies schrijven in Python, Java, C# of Node.js, ze in de cloud opslaan, en ze activeren via HTTP-verzoeken, andere Lambda-aanroepen of MQTT-berichten van apparaten. Lambda fungeert als middleware, die apparaatdata vertaalt naar database-operaties, of antwoorden weergeeft aan gebruikersinterfaces (zie Figuur 1).

Figuur 1. Architectuur van AWS-componentinteractie (Bron: Auriga)

AWS stelt limieten op Lambda: maximum uitvoeringstijd per verzoek, geheugengebruik en pakketgrootte. Als een functie een limiet overschrijdt, wordt de uitvoering beëindigd, en de limieten kunnen tijdens deployment geconfigureerd worden, maar nooit de harde caps die door AWS zijn ingesteld overschrijden.

IoT-apparaten vestigen typisch een TCP-verbinding met het AWS IoT Core-eindpunt. TCP garandeert dataintegriteit en buffering, wat zorgt dat berichten verzonden worden zelfs over intermittente links. AWS bouwt op TCP met een eigen herverbindingslogica, zodat het apparaat automatisch herverbindt na een netwerkstoring.

Omdat MQTT unidirectioneel is voor commando's, beïnvloeden connectiviteitshiccups zelden Lambda-invokaties. Een Lambda kan een MQTT-commando naar een apparaat publiceren en direct terugkeren; elk antwoord wordt afgehandeld door een afzonderlijke Lambda die geabonneerd is op het onderwerp van het apparaat.

AWS Jobs

AWS Jobs is een service ontworpen om langdurige taken op één of veel IoT-apparaten te plannen, lanceren en monitoren. Hoewel nieuwer dan veel AWS-services, integreert het naadloos met de console en SDKs.

Apparaatzijde operaties worden blootgelegd via MQTT. Functies zoals GetPendingJobExecutions, StartNextPendingJobExecution, UpdateJobExecution en DescribeJobExecution staan een apparaat toe om te polen voor pending jobs, voortgang te bevestigen en voltooiing te rapporteren.

Administratieve operaties gebruiken HTTPS en zijn bedoeld voor webclients, Lambda-code of interactief gebruik. Deze omvatten CreateJob, DeleteJob, DescribeJob, ListJobs en ListJobExecutionsForThing.

Elke job wordt gedefinieerd door een JSON job-document dat naar het doelapparaat wordt getransporteerd. Het document bevat typisch een operatienaam en een of meer URLs die naar job-parameters wijzen. Deze URLs kunnen vooraf ondertekend worden door een AWS-gebruiker, wat het apparaat tijdelijke, gescopetoegang geeft tot objecten die het anders niet zou kunnen ophalen. Pre-signed URLs verlopen automatisch, wat beveiliging verbetert.

Een job-document kan dynamisch worden aangemaakt wanneer de job gedefinieerd wordt of opgeslagen als S3-object, waarnaar tijdens job-creatie verwezen wordt.

Job-attributen

• Doel: een enkel apparaat of een groep. Als een groep gespecificeerd is, draait de job op alle huidige leden.
• Job-type: Snapshot jobs zijn voltooid na uitvoering op de geselecteerde apparaten. Continuous jobs blijven actief en zullen automatisch draaien op elk apparaat dat later aan de groep wordt toegevoegd.

Tijdens uitvoering volgt een job een finite state machine. Geldige statussen omvatten QUEUED, IN_PROGRESS, FAILED, SUCCESS, CANCELED, REJECTED en REMOVED. Het apparaat werkt de status bij via UpdateJobExecution, of een administrator kan het wijzigen via API-aanroepen zoals CancelJob. Typisch gaat een job over naar IN_PROGRESS tijdens uitvoering, dan naar SUCCESS of FAILED bij voltooiing.

Figuur 2. Diagram van statussen tijdens AWS Jobs-uitvoering (Bron: Auriga)