架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)：一種新的解決方案

　　本文將通過對幾個項目的介紹，讓讀者完全了解并掌握如何架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)。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(wù)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(shè)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(gòu)

　　下面的架構(gòu)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(guān)連接的所謂邊緣設(shè)備。

　　一般情況下，網(wǎng)關(guān)會將設(shè)備所傳輸?shù)娜魏斡布c供應(yīng)商特定協(xié)議轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)化信息協(xié)議之類的。

　　一直只有一個網(wǎng)關(guān)嗎？這個網(wǎng)關(guān)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(guān)，如果邊緣設(shè)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(fù)責(zé)數(shù)據(jù)聚合的網(wǎng)關(guān)，其邏輯功能可能就是簡單的路由器與消息轉(zhuǎn)換器。

　　再來看集成組件，也是核心業(yè)務(wù)邏輯所在之處。這個架構(gòu)類似于優(yōu)秀的經(jīng)典SOA（服務(wù)導(dǎo)向架構(gòu)）。這里可以/應(yīng)該使用SOA原則。

　　稍后，集成組件可以與復(fù)雜的系統(tǒng)（如JBoss業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)）進(jìn)行通訊，并進(jìn)行決策與高等數(shù)據(jù)分析。

　　那么網(wǎng)關(guān)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(wù)實現(xiàn)工具，兩者實現(xiàn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模塊完全相同。

　　想要區(qū)分特定微服務(wù)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(wù)層（也就是來自優(yōu)秀經(jīng)典SOA架構(gòu)）以及特定服務(wù)所需的計算能力。

　　正是如此：微服務(wù)的目的及其規(guī)范是在系統(tǒng)創(chuàng)建時由開發(fā)者設(shè)定的。可以說微服務(wù)就像是干細(xì)胞。微服務(wù)與干細(xì)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(rèn)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(gòu)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(biāo)準(zhǔn)，只是協(xié)助集成現(xiàn)有的解決方案。因此，無需學(xué)習(xí)全新的東西，只要理解單個結(jié)構(gòu)模塊，任何人都可以馬上動手去開發(fā)復(fù)雜的系統(tǒng)。同時，我們嘗試避免供應(yīng)商的封鎖。所有的相關(guān)組件、系統(tǒng)、設(shè)備等任何東西都可以很容易地替換。

　　最后，我們希望達(dá)到最簡，可以用簡單、容易理解的服務(wù)來構(gòu)建復(fù)雜的系統(tǒng)。這些服務(wù)可以在基于ARM的設(shè)備上與云端小型虛擬機(jī)上運行。啟動更多服務(wù)實例可以讓性能更強(qiáng)，因此擴(kuò)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(shè)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(shè)備與ARM board而無需重構(gòu)代碼。

　　為了將代碼轉(zhuǎn)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(shè)備特定協(xié)議與外部世界間的網(wǎng)關(guān)。我們認(rèn)為，鑒于其具有路由功能、可擴(kuò)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(guān)。因此我們在Apache Camel中加入了Bulldog組件。

　　為了發(fā)展網(wǎng)關(guān)、集成與業(yè)務(wù)邏輯，我們創(chuàng)建了SilverWare——這是一個極簡的微服務(wù)平臺。微服務(wù)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(jìn)行創(chuàng)建。因此在你的公司里，這些結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換或直接按照微服務(wù)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(jìn)行集成。

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

　　應(yīng)用架構(gòu)如下圖：