IoT

1、边缘计算EdgeX-启动与试用

2019-11-14  本文已影响0人  小石头成长记

前言：

本文来自对edgex实际操作的记述以及对edgexfoundry的部分原文翻译和对文档的理解，已务求描述的准确性和可操作性，如有错误或建议请留言。

开发文档原文请参阅：[https://github.com/edgexfoundry/edgex-docs/ 此官方文档更新比较差，实际操作会有问题，仅用来做理解性参考是可以的]

边缘计算的开源框架比较多，比较有代表性的是针对物联网设备服务的edgexfoundry，以及针对云的能力扩展的kubeedge。

这两个项目都是开源的，采用golang进行开发。

edgexfoundry的源代码：https://github.com/edgexfoundry/edgex-go

kubeedge的源代码：https://github.com/kubeedge/kubeedge

1、EdgeX的运行方式之一：采用docker,docker-compose

注：这里假定docker，docker-compose都已安装好。需要注意docker-compose需要是较新的版本，否则后面docker-compose.yml的语法可能不支持，会报错。

1.1 新建一个目录如edgex

mkdir edgex_docker

1.2 下载该文件：
wget https://raw.githubusercontent.com/edgexfoundry/developer-scripts/master/releases/edinburgh/compose-files/docker-compose-edinburgh-1.0.1.yml

并另存为： docker-compose.yml

1.3 执行命令下载镜像 ：
docker-compose pull


image.png

1.4 执行命令启动edgex微服务（如果后台有mongod进程，该服务需要提前停掉，否则运行失败）：
docker-compose up -d


image.png

1.5 执行命令查看启动的微服务：
docker-compose ps


image.png

记住微服务提供服务的端口号比较重要，有利于后续操作理解，是在操作那个服务的api。

另外通过访问consul[edgex的服务注册组件]，可以看到已注册的服务。


image.png

2、EdgeX的运行方式之二：直接编译源码启动

EdgeX的编译依赖zeromq（微服务组件默认的通讯方案），需要提前安装；

运行时需要mangodb，需要提前安装，否则运行会报错。

2.1 下载源码
git clone git@github.com:edgexfoundry/edgex-go.git
2.2 编译
cd edgex-go
make build
可以看到，所有编译完的微服务位于edgex-go/cmd目录。

image.png
2.3 运行
make run
或者
cd bin
./edge-launch.sh

在这里预留一个问题，在采用方式二运行时【EdgeX的运行方式之二：直接编译源码启动】并没有启动consul，但服务仍然可以正常运行，原因待后续分析【可能有默认的机制】。

3、用edgex连接一个设备（随机数发生器）

有两种方式运行该设备
3.1 源码运行
源码能址：git clone https://github.com/edgexfoundry/device-random
下载后执行 make，编译完成的可执行文件在cmd目录，可以直接运行。需要注意的是，如果是源码编译直接运行，需要edgex本身也采用二进制代码运行的方式（EdgeX的运行方式之二：直接编译源码启动），否则可能由于网络配置原因导致服务连接失败。

3.2 容器运行
修改edgex_docker下的docker-compose.yml文件，去掉下列内容的注释：

device-random:
  image: edgexfoundry/docker-device-random-go:1.0.1
  ports:
    - "49988:49988"
  container_name: edgex-device-random
  hostname: edgex-device-random
  networks:
    - edgex-network
  volumes:
    - db-data:/data/db
    - log-data:/edgex/logs
    - consul-config:/consul/config
    - consul-data:/consul/data
  depends_on:
    - data
    - command

然后再执行：
docker-compose up -d

可以在consul后台，发现多了一个服务：


image.png

这个设备容器可能运行错误，通过docker-compose logs device-random 查到可能是数据库数据冲突问题[原始mangodb镜像中有数据]。可以登录mongodb，删除coredata,metadata表之后，可以运行正常。

3.3 查询新增设备信息
在终端执行：
curl http://localhost:48080/api/v1/event/device/Random-Integer-Generator01/10
可以查询到设备信息。48080是core-data的服务端口。

推荐使用Postman查询，可以得到结构化数据：


image.png

4 转发设备消息到一个云应用（以MQTT Broker为例）

本例通过48071（export_client）注册一个客户端，转发消息到一个MQTT Broker，本例采用HiveMQ（这是一个公开的可访问的MQTT Broker），类似的MQTT Broker比较多，如mosquitto, EMQ,HMQ等。

在终端执行下列指令：

curl -X POST -d '{
    "name":"QuickStartExportSMG",
    "addressable":{
        "name":"HiveMQBroker",
        "protocol":"tcp",
        "address":"broker.hivemq.com",
        "port":1883,
        "publisher":"EdgeXExportPublisher",
        "topic":"EdgeXQuickStartGuideSMG"
    },
    "format":"JSON",
    "filter":{
        "deviceIdentifiers":["Random-Integer-Generator01"]
    },
    "enable":true,
    "destination":"MQTT_TOPIC"
}' http://localhost:48071/api/v1/registration

然后打开一个MQTT client连接broker.hivemq.com，订阅EdgeXQuickStartGuideSMG主题。本例通过一个mqtt的web客户端来定阅，其地址为：http://www.hivemq.com/demos/websocket-client/
完成定阅后，将会持续性收到随机数发生器发送的消息：

image.png

采用mosquitto可以完成相同的消息定阅：
mosquitto_sub -h broker.hivemq.com -p 1883 -t EdgeXQuickStartGuide

5、控制这个设备

设备注册到edgex时，需要提供一个device profile，这是一个文本描述，描述了从设备读取数据的方式，也描述了对设备的操控的方法。
上述例子中注册的随机数发生器Random-Integer-Generator01也在注册时提供了一个device profile,这个profile定义了读数据的有效范围，以及对设备控制的一些指令描述。

5.1 通过core-command(48082)来查询设备的可用指令
curl http://localhost:48082/api/v1/device/name/Random-Integer-Generator01
(建议通过Postman)

{
    "id": "ca1caf0c-dfa7-4ac8-bee3-8dfcd1df32f9",
    "name": "Random-Integer-Generator01",
    "adminState": "UNLOCKED",
    "operatingState": "ENABLED",
    "lastConnected": 0,
    "lastReported": 0,
    "labels": [
        "device-random-example"
    ],
    "location": null,
    "commands": [
        {
            "created": 1573721988576,
            "modified": 1573721988576,
            "id": "f0d0f546-e3a6-4808-99a1-1b3f3012df4f",
            "name": "GenerateRandomValue_Int8",
            "get": {
                "path": "/api/v1/device/{deviceId}/GenerateRandomValue_Int8",
                "responses": [
                    {
                        "code": "503",
                        "description": "service unavailable"
                    }
                ],
                "url": "http://edgex-core-command:48082/api/v1/device/ca1caf0c-dfa7-4ac8-bee3-8dfcd1df32f9/command/f0d0f546-e3a6-4808-99a1-1b3f3012df4f"
            },
            "put": {
                "path": "/api/v1/device/{deviceId}/GenerateRandomValue_Int8",
                "parameterNames": [
                    "Min_Int8",
                    "Max_Int8"
                ],
                "url": "http://edgex-core-command:48082/api/v1/device/ca1caf0c-dfa7-4ac8-bee3-8dfcd1df32f9/command/f0d0f546-e3a6-4808-99a1-1b3f3012df4f"
            }
        },
        {
            "created": 1573721988593,
            "modified": 1573721988593,
            "id": "06bf3bad-4040-44d2-a62a-7dd867dcdb62",
            "name": "GenerateRandomValue_Int16",
            "get": {
                "path": "/api/v1/device/{deviceId}/GenerateRandomValue_Int16",
                "responses": [
                    {
                        "code": "503",
                        "description": "service unavailable"
                    }
                ],
                "url": "http://edgex-core-command:48082/api/v1/device/ca1caf0c-dfa7-4ac8-bee3-8dfcd1df32f9/command/06bf3bad-4040-44d2-a62a-7dd867dcdb62"
            },
            "put": {
                "path": "/api/v1/device/{deviceId}/GenerateRandomValue_Int16",
                "parameterNames": [
                    "Min_Int16",
                    "Max_Int16"
                ],
                "url": "http://edgex-core-command:48082/api/v1/device/ca1caf0c-dfa7-4ac8-bee3-8dfcd1df32f9/command/06bf3bad-4040-44d2-a62a-7dd867dcdb62"
            }
        },
        {
            "created": 1573721988593,
            "modified": 1573721988593,
            "id": "c9f02fe1-1311-4e9a-8dbb-09e39bc45711",
            "name": "GenerateRandomValue_Int32",
            "get": {
                "path": "/api/v1/device/{deviceId}/GenerateRandomValue_Int32",
                "responses": [
                    {
                        "code": "503",
                        "description": "service unavailable"
                    }
                ],
                "url": "http://edgex-core-command:48082/api/v1/device/ca1caf0c-dfa7-4ac8-bee3-8dfcd1df32f9/command/c9f02fe1-1311-4e9a-8dbb-09e39bc45711"
            },
            "put": {
                "path": "/api/v1/device/{deviceId}/GenerateRandomValue_Int32",
                "parameterNames": [
                    "Min_Int32",
                    "Max_Int32"
                ],
                "url": "http://edgex-core-command:48082/api/v1/device/ca1caf0c-dfa7-4ac8-bee3-8dfcd1df32f9/command/c9f02fe1-1311-4e9a-8dbb-09e39bc45711"
            }
        }
    ]
}

注意：url中的deviceid和commandid是不同的，是edgex自动生成的。
get描述了读设备内容的方法。
put描述了写设备的操作方法。

5.2 对设备的读操作
curl http://localhost:48082/api/v1/device/5c0e8a259f8fc20001a5d230/command/5c0e8a259f8fc20001a5d22b
读操作会返回：

{
    "device": "Random-Integer-Generator01",
    "origin": 1573722396641,
    "readings": [
        {
            "origin": 1573722396640,
            "device": "Random-Integer-Generator01",
            "name": "RandomValue_Int8",
            "value": "66"
        }
    ]
}

5.3 对设备的控制操作

curl -X PUT -d '[
    {"Min_Int8": "0", "Max_Int8": "50"}
]'  http://localhost:48082/api/v1/device/ca1caf0c-dfa7-4ac8-bee3-8dfcd1df32f9/command/f0d0f546-e3a6-4808-99a1-1b3f3012df4f

执行上述指令后，会把随机数生成器的生成范围从默认的-128至127，修改为0至50;

6 总结

通过一些简单的操作可以看出
1、edgex采用consul做服务注册、发现；采用mongodb(可替换)做数据及配置存贮；采用zeromq做消息中间件。
2、edgex是一组微服务（基础服务），每个微服务都独立提供http形式的api供外部调用，微服务组件之间有互相调用关系。
3、应用基于edgex的api和数据定义做二次开发，应用也是一个微服务组件（可以分为设备接入应用和功能应用）。

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