Eclipse IoT: Een gegolfd, open-source pakket voor snelle IoT-ontwikkeling

Kai Hudalla

Kai Hudalla is al bij Bosch bezig met IoT-oplossingen voor slimme huizen, energiemanagement, e-mobility en automotive, lang voordat de term mainstream werd. Een kern-bijdrager aan diverse Eclipse IoT-projecten, inclusief Eclipse Hono, hij kampioent een open-source integratieplatform dat miljoenen apparaten met de cloud kan verbinden. Hij spreekt frequent op industry-conferenties en geniet van koken en golfen als het weer het toelaat.

Apparaten verbinden, digitale tweelingen managen en software-updates orchestreren zijn de drie pijlers die de meeste vendors in proprietaire IoT-aanbiedingen adresseren. Echter, veel organisaties willen zich niet vastketten aan een enkele vendor of een gesloten platform. Ze hebben vaak de noodzaak om IoT-cloud-services in hun eigen datacenters te embedden. Open-source-oplossingen zijn de meest flexibele manier om aan die eisen te voldoen.

Terwijl Eclipse IoT-projecten al de benodigde capaciteiten leveren – device-connectiviteit, digitale tweeling-beheer, en software-rollout – opereren elk component onafhankelijk. Het integreren ervan vereist significante inspanning, wat een steile leercurve creëert.

Om dit op te lossen, stellen we een pre-geïntegreerd, coherente pakket samen dat Eclipse Hono, Eclipse Ditto en Eclipse hawkBit bundelt. Door een ready-to-use, pre-geconfigureerde bundle te leveren, kunnen ontwikkelaars zich richten op applicatielogica in plaats van de individuele projecten te plumbsen, wat de drempel verlaagt en implementatie versnelt voor veelvoorkomende IoT-scenario's.

Een geïntegreerd IoT-pakket

Het doel is om een cloud-native IoT-stack te bieden gebouwd op Eclipse Hono, Eclipse Ditto en Eclipse hawkBit, deployeerbaar op Kubernetes-omgevingen.

Eclipse Hono: Unified device-connectiviteit

Eclipse Hono biedt een robuust, protocol-agnostisch interface voor het verbinden van miljoenen apparaten met back-end services. Het ondersteunt native HTTP, MQTT en AMQP, en exposeert API's voor cruciale IoT-communicatiepatronen: telemetrie- en event-rapportage, alsook command & control voor apparaatacties.

Thomas Jäckle

Thomas Jäckle is software developer bij Bosch sinds 2010. Sinds 2015 leidt hij de Bosch IoT Things-cloudservice, en sinds 2017 fungeert hij als committer en project lead voor Eclipse Ditto. Een bachelor in computer science en een master in application architecture van Hochschule Furtwangen University, hij is gepassioneerd over software craftsmanship en continu leren.

Eclipse Ditto: Digitale tweeling-beheer

Eclipse Ditto verenigt IoT-apparaten en hun digitale tweelingen, biedt state-management, metadata-zoeken, en een brug tussen fysieke apparaten en applicaties. Het ondersteunt AMQP 1.0, AMQP 0.9.1, MQTT, Apache Kafka en HTTP/WebSockets.

Eclipse hawkBit: Software-update-orchestratie

Eclipse hawkBit is een domein-onafhankelijke back-end die firmware- en applicatie-updates deployt naar edge-apparaten en gateways over IP. Het stelt veilige, up-to-date systemen in en opent nieuwe omzetmodellen, zoals feature-extensie-monetarisatie.

De high-level architectuur van het pre-geïntegreerde IoT-pakket bestaande uit Eclipse Hono, Eclipse Ditto en Eclipse hawkBit.

High-level architectuur van het IoT-pakket

Jeroen Laverman

Jeroen Laverman is sinds 2015 bij Bosch, beginnend in device-abstraction en semantiek voordat hij in software-updates ging. In 2018 werd hij product-owner van Bosch IoT Rollouts en project-lead van Eclipse hawkBit. Hij heeft een bachelor in computer engineering van Hochschule Furtwangen University en een master in information science van Pforzheim University Business School.

Eclipse Hono omvat een set protocol-adapters die apparaten toestaan te verbinden via MQTT, HTTP, AMQP en CoAP. Apparaten kunnen telemetrie en events uploaden, die Hono doorstuurt via zijn north-bound AMQP 1.0 API's. Applicaties gebruiken deze API's om commando's te sturen en antwoorden te ontvangen. Het pakket bevat ook een productie-klaar device-registry, die identiteiten en credentials beheert, en gebruikt enMasse voor schaalbare message-routing en brokering.

Eclipse Ditto benut Hono's north-bound API, verwerkt telemetrie, events en commando's. Het presenteert apparaten als digitale tweelingen die de laatste bekende staat weerspiegelen gerapporteerd via Hono. Applicaties kunnen direct met apparaten interacteren via Hono of tweeling-staat opvragen via de twin-API. Notificatie van staatveranderingen is beschikbaar via AMQP 1.0, AMQP 0.9.1, MQTT, Apache Kafka of HTTP.

Eclipse hawkBit activeert wanneer firmware- of applicatie-updates vereist zijn. IoT-applicaties communiceren met hawkBit via zijn RESTful management-API. hawkBit gebruikt Ditto als zijn device-inventory, wat filteren en groeperen mogelijk maakt op basis van opgeslagen eigenschappen en staat. Dit ondersteunt gestructureerde update-stromen, gecascadeerde deployment-groepen en noodafsluiting wanneer foutdrempels worden overschreden.

Wie werkt aan dit IoT-pakket?

Red Hat en Bosch deployen en bijdragen al aan Eclipse Hono, met een gemeenschappelijk doel om de developer-ervaring met Eclipse IoT-technologieën te verbeteren. We drijven actief de ontwikkeling van deze cloud-stack-package en nodigen collaborators uit die Hono, Ditto en hawkBit op hun eigen infrastructuur willen draaien.

Geïnteresseerde partijen kunnen contact opnemen via e-mail of GitHub. Het IoT-cloud-pakket zal ontwikkeld worden onder het Eclipse IoT Packages-project, dat zich richt op het integreren van bestaande Eclipse IoT-projecten. Het zal deployment-instructies en Helm-charts leveren voor het deployen van deze pakketten op Kubernetes-platforms.