Simplificando o desenvolvimento de IoT com Eclipse IoT

Kai Hudalla

Kai Hudalla tem trabalhado na Bosch em soluções para a Internet das Coisas em domínios de aplicação como casa inteligente, gerenciamento de energia, e-mobilidade e automotivo muito antes de o termo atingir sua recente popularidade e onipresença. Ele é um committer ativo em vários projetos Eclipse IoT, um dos quais é o projeto Eclipse Hono, com o objetivo de fornecer uma plataforma de integração para conectar milhões de dispositivos à nuvem. Kai é palestrante regular em conferências e gosta de cozinhar e jogar golfe sempre que as condições climáticas permitirem.

Conectar dispositivos a aplicativos de IoT, gerenciar gêmeos digitais e lidar com processos de atualização de software são três recursos principais que estão sendo abordados por vários fornecedores em suas ofertas de serviços de IoT proprietários. Em nossa opinião, também há uma necessidade real de fornecer essas funcionalidades em um contexto de código aberto.

Isso se baseia no simples fato de que as empresas não querem depender exclusivamente de um único fornecedor ou depender de plataformas proprietárias de terceiros. Além do mais, eles podem querer usar os serviços de nuvem IoT em sua própria infraestrutura. Nesse sentido, aproveitar projetos de código aberto para soluções de IoT é o melhor caminho a seguir.

Dando uma olhada nos projetos Eclipse IoT, fica claro que eles já cobrem conectividade de dispositivo, gêmeos digitais e implementações de software de uma perspectiva técnica. Mas esses projetos existem independentemente uns dos outros e integrá-los envolve um grande esforço por parte dos usuários. A barreira de entrada é relativamente alta.

Estamos criando um pacote IoT pré-integrado e coerente para aliviar esse problema, reunindo Eclipse Hono, Eclipse Ditto e Eclipse hawkBit. Graças ao seu formato pré-configurado, os desenvolvedores não precisam mais se preocupar em integrar os diferentes projetos de código aberto. Isso diminui a barreira de entrada e torna mais fácil aproveitar esses projetos Eclipse IoT para soluções IoT, permitindo que os usuários comecem mais rapidamente e atendam melhor aos requisitos de cenários comuns de IoT.

Um pacote IoT integrado

O objetivo é criar um pacote IoT baseado em nuvem baseado em Eclipse Hono, Eclipse Ditto e Eclipse hawkBit que pode ser facilmente implantado e usado em ambientes baseados em Kubernetes.

Eclipse Hono:um serviço para interagir com dispositivos conectados

O Eclipse Hono fornece interfaces de serviço remoto para conectar um grande número de dispositivos IoT a um back end e interagir com eles de maneira uniforme - independentemente do protocolo de comunicação do dispositivo. Ele suporta dispositivos que se comunicam por meio de protocolos IoT comuns, como HTTP, MQTT e AMQP prontos para uso. Ele também fornece APIs para padrões de comunicação IoT importantes:mensagens de telemetria e eventos podem ser usadas por dispositivos para relatar leituras de sensores; os aplicativos podem usar o comando e controle para acionar operações nos dispositivos.

Thomas Jäckle

Thomas Jäckle é desenvolvedor de software e trabalha na Bosch desde 2010. Desde 2015, ele ocupa o cargo de desenvolvedor de software líder do serviço de nuvem Bosch IoT Things e, desde 2017, é committer e líder de projeto do projeto Eclipse Ditto. Ele é apaixonado por software artesanal; a aprendizagem contínua impulsiona sua motivação. Thomas é bacharel em ciência da computação e mestre em arquitetura de aplicativos, ambos pela Hochschule Furtwangen University, na Alemanha.

Eclipse Idem:Gerenciando gêmeos digitais

Eclipse Ditto é onde os dispositivos IoT e seus gêmeos digitais se encontram. Esta estrutura permite que você gerencie o estado de gêmeos digitais. Ao fornecer uma funcionalidade de pesquisa em metadados e dados de estado, o Eclipse Ditto também permite que você organize seu conjunto de gêmeos digitais, construindo uma ponte entre os dispositivos IoT do mundo real por meio de suas representações e aplicativos digitais. Ao fazer isso, ele aproveita vários protocolos como AMQP 1.0, AMQP 0.9.1, MQTT, Apache Kafka ou HTTP / WebSockets.

Eclipse hawkBit:gerenciamento e controle de atualizações de software

Eclipse hawkBit é uma estrutura de back-end independente de domínio para distribuir atualizações de software para dispositivos de borda menos poderosos, bem como controladores e gateways de alto desempenho conectados à infraestrutura de rede baseada em IP. Isso permite que você mantenha o firmware, software e aplicativos em seus dispositivos atualizados e seguros, enquanto abre novos fluxos de receita, como a monetização de extensões de recursos.
A arquitetura de alto nível do pacote IoT pré-integrado que consiste em Eclipse Hono, Eclipse Ditto e Eclipse hawkBit.

Arquitetura de alto nível do pacote IoT

Jeroen Laverman

Jeroen Laverman trabalha com a Bosch desde 2015. Começando no campo da abstração e semântica de dispositivos, ele passou para o domínio das atualizações de software. Em 2018, ele se tornou product owner da Bosch IoT Rollouts e líder do projeto Eclipse hawkBit. Jeroen é bacharel em engenharia da computação pela Hochschule Furtwangen University e tem mestrado em ciência da informação pela Pforzheim University Business School.

O Eclipse Hono inclui um conjunto de adaptadores de protocolo que permitem que dispositivos se conectem ao Hono usando protocolos de comunicação populares como MQTT, HTTP, AMQP e CoAP. Os dispositivos podem fazer upload de dados e eventos de telemetria que são encaminhados para aplicativos conectados ao limite norte de Hono, APIs baseadas em AMQP 1.0. Os aplicativos podem usar essas APIs para enviar comandos a dispositivos conectados e receber respostas. O pacote também incluirá um registro de dispositivo pronto para produção para gerenciar identidades e credenciais de dispositivo. Ele vai empregar o enMasse para fornecer roteamento e intermediação escalonáveis ​​de mensagens entre dispositivos e aplicativos.

O Eclipse Ditto utiliza a API Northbound do Eclipse Hono, processando mensagens e eventos de telemetria e enviando comandos para dispositivos conectados. Assim, fornece uma camada de abstração, representando os dispositivos como gêmeos digitais. Os gêmeos refletem o último estado conhecido dos dispositivos, conforme relatado por meio de mensagens de telemetria do Eclipse Hono. Comandos direcionados a dispositivos conectados também podem ser invocados endereçando a API do gêmeo digital correspondente. Os aplicativos IoT podem interagir diretamente com os dispositivos conectados por meio da integração do Eclipse Hono ou podem consultar o último estado relatado por meio de sua API gêmea. Além disso, os aplicativos podem ser notificados sobre as alterações, usando um protocolo de sua escolha entre os protocolos AMQP 1.0, AMQP 0.9.1, MQTT, Apache Kafka ou HTTP.

O Eclipse hawkBit entra em ação quando o firmware ou software dos dispositivos deve ser atualizado ou quando os aplicativos devem ser implantados. Os aplicativos IoT são capazes de interagir com o Eclipse hawkBit usando sua API de gerenciamento RESTful. O Eclipse hawkBit fará uso do Eclipse Ditto como seu inventário de dispositivos. Os usuários podem filtrar e agrupar seus dispositivos com base nas propriedades e estados armazenados lá. Isso facilita um processo de atualização estruturado, um início em cascata para grupos de implantação e, além disso, um desligamento de emergência caso os limites de erro sejam excedidos.

Quem está trabalhando neste pacote IoT?

A Red Hat e a Bosch já estão usando e contribuindo com o Eclipse Hono e têm um interesse comum em melhorar a experiência do desenvolvedor ao utilizar a tecnologia Eclipse IoT. Estamos conduzindo ativamente o desenvolvimento deste pacote de pilha em nuvem e agradecemos qualquer parte interessada em se juntar a nós na realização deste projeto. Portanto, se você estiver interessado em executar Hono, Ditto e hawkBit em sua própria infraestrutura e estiver disposto a nos ajudar, entre em contato pelo correio ou pelo GitHub.

O pacote de nuvem IoT baseado em Eclipse Hono, Eclipse Ditto e Eclipse hawkBit será desenvolvido no contexto do projeto Eclipse IoT Packages. Este projeto tem tudo a ver com a combinação e integração de projetos Eclipse IoT existentes entre si. O projeto Eclipse IoT Packages fornecerá instruções de implantação e scripts para a implantação de pacotes de projetos Eclipse IoT em plataformas baseadas em Kubernetes usando gráficos Helm.