架構物聯(lián)網(wǎng)：一種新的解決方案

quasiceo 2016-01-22

展開全文

幾周前我們在捷克的Linux大會“OpenAlt”上提出了這樣的觀點：物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是基于微服務的。我們打算覆蓋所有實現(xiàn)層級，將難題放到一起。也就是說，使用所有從邊緣設備中所收集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)集成與分析之后，得出完整的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)架構

下面的架構圖是對我們觀點的高度概括。其中，很容易找到與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關連接的所謂邊緣設備。

一般情況下，網(wǎng)關會將設備所傳輸?shù)娜魏斡布c供應商特定協(xié)議轉化為一致而更易集成的東西，方便在集成時使用，類似TCP和任何頂端的標準化信息協(xié)議之類的。

一直只有一個網(wǎng)關嗎？這個網(wǎng)關只使用硬件特定協(xié)議嗎？兩者的答案都是否定的。在不同位置上可能會有各種類型的多個網(wǎng)關，如果邊緣設備足夠智能的話，其中一些甚至使用的是TCP協(xié)議。更重要的是負責數(shù)據(jù)聚合的網(wǎng)關，其邏輯功能可能就是簡單的路由器與消息轉換器。

再來看集成組件，也是核心業(yè)務邏輯所在之處。這個架構類似于優(yōu)秀的經(jīng)典SOA（服務導向架構）。這里可以/應該使用SOA原則。

稍后，集成組件可以與復雜的系統(tǒng)（如JBoss業(yè)務流程管理系統(tǒng)）進行通訊，并進行決策與高等數(shù)據(jù)分析。
圖片描述

那么網(wǎng)關與集成組件之間具體有什么不同呢？我們在其原理中提過這種區(qū)別。不過在具體的實現(xiàn)上，是否有什么不同呢？

令人驚訝的是，并沒有區(qū)別。使用我們的辦法，通過Bulldog、Silverspoon和SilverWare所提供的微服務實現(xiàn)工具，兩者實現(xiàn)的基礎結構模塊完全相同。

想要區(qū)分特定微服務的含義，有多個維度的抽象。其中包括數(shù)據(jù)協(xié)議（低級硬件協(xié)議、簡單的信息傳遞、TCP等），服務層（也就是來自優(yōu)秀經(jīng)典SOA架構）以及特定服務所需的計算能力。

正是如此：微服務的目的及其規(guī)范是在系統(tǒng)創(chuàng)建時由開發(fā)者設定的?？梢哉f微服務就像是干細胞。微服務與干細胞一樣，是根據(jù)所使用的地方以及用法來發(fā)揮具體功用的。

概念

我們?yōu)槭裁磿J為自己的解決方案“正確”呢？

首先，我們希望覆蓋所有級別的抽象。我們有物聯(lián)網(wǎng)架構所有層面的組件與開發(fā)工具。將傳感器與Arduino相連很有趣，但下一步是什么呢？如何整合才能存儲大數(shù)據(jù)并執(zhí)行分析呢？

其次，我們是開放的，依靠現(xiàn)有標準，只是協(xié)助集成現(xiàn)有的解決方案。因此，無需學習全新的東西，只要理解單個結構模塊，任何人都可以馬上動手去開發(fā)復雜的系統(tǒng)。同時，我們嘗試避免供應商的封鎖。所有的相關組件、系統(tǒng)、設備等任何東西都可以很容易地替換。

最后，我們希望達到最簡，可以用簡單、容易理解的服務來構建復雜的系統(tǒng)。這些服務可以在基于ARM的設備上與云端小型虛擬機上運行。啟動更多服務實例可以讓性能更強，因此擴展也很簡單。

實現(xiàn)

我們的解決方案包括三個要素。

使用Bulldog庫來控制以及與邊緣設備通訊。這個庫提供了一定程度的抽象，允許開發(fā)者修改邊緣設備與ARM board而無需重構代碼。

為了將代碼轉化成有意義的協(xié)議，我們使用了Silverspoon——這是一套Apache Camel組件。這些提供了設備特定協(xié)議與外部世界間的網(wǎng)關。我們認為，鑒于其具有路由功能、可擴展性、集成性及發(fā)送消息的能力，Apache Camel非常適合扮演物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關。因此我們在Apache Camel中加入了Bulldog組件。

為了發(fā)展網(wǎng)關、集成與業(yè)務邏輯，我們創(chuàng)建了SilverWare——這是一個極簡的微服務平臺。微服務可以按照Apache Camel路由、CDI組件、信息隊列/主題、Vert.x 還有很多其他的（其中一些還沒有實現(xiàn)）來進行創(chuàng)建。因此在你的公司里，這些結構模塊的任何一個都可能已經(jīng)存在了，而且能夠很容易地轉換或直接按照微服務部署。讓我們受益的還有：簡單的Maven項目依賴、一些容易理解的注釋、小型可執(zhí)行jar文件、部署以創(chuàng)建Docker鏡像的能力。

為了方便分析，我們推薦用NoSQL或時序數(shù)據(jù)庫（比如InfluxDB）現(xiàn)代化分析工具（比如ElasticSearch、Grafana、Kibana）來進行集成。

此外，一個完整的系統(tǒng)肯定應當包含以業(yè)務流程與規(guī)則的形式存在的高級業(yè)務邏輯。為此，用JBoss業(yè)務流程管理系統(tǒng)來集成也是可行的。

應用架構如下圖，點擊查看源代碼：
圖片描述