EdgeX Foundry试运行

2024-01-28 22:39:58

EdgeX Foundry试运行

简介

EdgeX Foundry是一个由Linux基金会发起的，且厂商中立的开源IoT边缘计算项目。它可以采集来自多个源的数据，并将这些数据转发到一个*系统。EdgeX Foundry支持多种IoT设备使用的协议，如BACNET、OPC-UA、MQTT和REST。EdgeX Foundry由一系列运行在容器中的微服务构成，微服务之间使用REST API接口进行交互。

可以将EdgeX 作为一个上层服务和设备之间的媒介，例如，某个设备使用了BACNET协议，但上层服务并不支持该协议，此时可以使用EdgeX 将上层服务的REST API转换为设备期望的协议和格式。

可以使用EdgeX 提供的规则功能，基于输入创建动作触发逻辑，如当值A大于X式，执行一个pre-set命令。

通常会把EdgeX Foundry 安装在离传感器或产生数据较近的位置，如一个边缘网关应用附近。因此可能会安装上千个EdgeX，每个EdgeX负责各自数据的采集、转换和转发工作。

更完整的介绍，参见官方文档

安装

版本发布

可以在wiki上查看EdgeX的发布情况，当前最新版本名为Hanio，下一个版本名为Ireland。本次使用的版本为Hanio。

最好使用已经发布的版本，官方的master分支可能不大稳定

部署

官方提供了使用docker-compose的安装方式。官方git仓库提供了所有版本的docker-compose文件，使用分支名区分：

EdgeX 提供了两个可视化工具：portainer和edgex-ui-go。portainer相当于一个简单的容器管理平台，edgex-ui-go相当于一个设备管理平台。

下载并运行docker-compose.yml即可，结果如下，最后两个就是可视化工具portainer和edgex-ui-go

查看设备

执行如下命令查看已有的设备：

# curl http://127.0.0.1:48082/api/v1/device

更多参见EdgeX的官方API文档。

创建设备

下面创建两种设备：

传感器集群：生成温度和湿度数据
一般设备：使用REST接口，支持命令

后续使用两种方式创建设备：

手动方式：使用单独的REST命令创建传感器集群
脚本方式：使用Python脚本创建一般设备

EdgeX使用设备配置文件作为添加新设备的简单方法。设备配置文件是一个描述设备、数据格式以及支持的命令的模板，它是一个文本文件，以YAML的格式上传到EdgeX，并在后续创建新设备时引用。一种设备类型只能有一个配置文件。

传感器集群

使用EdgeX Foundry REST APIs手动创建该设备，也可以使用脚本方式创建。下面使用Postman发送REST 请求，步骤如下：

创建值描述信息
上传设备配置文件
创建设备

每一步操作都会用一个相同的主机IP地址，以及一个端口号。不同的端口号代表不同的微服务，例如：

48080：edgex-core-data
48081：edgex-core-metadata
48082：edgex-core-command

创建值描述信息

值描述信息会告诉EdgeX转发的数据格式以及数据的标签。本例中，值描述信息分别给出了温度和湿度的值。

首先创建与湿度有关的值描述，可以看到最后返回了一个id

# curl -X POST http://127.0.0.1:48080/api/v1/valuedescriptor -d '{
   "name": "humidity",
   "description": "Ambient humidity in percent",
   "min": "0",
   "max": "100",
   "type": "Int64",
   "uomLabel": "humidity",
   "defaultValue": "0",
   "formatting": "%s",
   "labels": [
     "environment",
     "humidity"
   ]
}'
83d8ba2c-d12e-4531-99e6-213c3c84a895

创建与温度有关的值描述：

# curl -X POST http://127.0.0.1:48080/api/v1/valuedescriptor -d '{
   "name": "temperature",
   "description": "Ambient temperature in Celsius",
   "min": "-50",
   "max": "100",
   "type": "Int64",
   "uomLabel": "temperature",
   "defaultValue": "0",
   "formatting": "%s",
   "labels": [
     "environment",
     "temperature"
   ]
}'
0a8f5637-db7d-4108-8f48-03a116ad8726

可以使用curl http://127.0.0.1:48080/api/v1/valuedescriptor|jq查看已创建的值描述。

上传设备配置文件

下载设备配置文件并上传，可以看到也返回了一个Id'

# curl --location --request POST 'http://127.0.0.1:48081/api/v1/deviceprofile/uploadfile' --form 'file=@"/home/sensorClusterDeviceProfile.yaml"'
01373409-433d-4775-b7e1-4ede47daab80

可以使用curl http://127.0.0.1:48081/api/v1/deviceprofile|jq查看上传的设备配置文件：

创建设备

在创建设备之前需要注意以下两点：

设备(REST设备)依赖名为"edgex-device-rest"的设备服务
创建设备时使用的profile.name字段必须与上传的设备配置文件中的name字段"SensorCluster"相同

执行如下命令创建设备：

# curl -X POST http://127.0.0.1:48081/api/v1/device -d '{
  "name": "Temp_and_Humidity_sensor_cluster_01",
  "description": "Raspberry Pi sensor cluster",
  "adminState": "unlocked",
  "operatingState": "enabled",
  "protocols": {
    "example": {
      "host": "dummy",
      "port": "1234",
      "unitID": "1"
    }
  },
  "labels": [
    "Humidity sensor",
    "Temperature sensor",
    "DHT11"
  ],
  "location": "Tokyo",
  "service": {
    "name": "edgex-device-rest"
  },
  "profile": {
    "name": "SensorCluster"
  }
}'
a687ea40-13ca-4ed3-bb00-140ae84344a1

向EdgeX Foundry发送数据

向EdgeX Foundry发送温度和湿度数据：

# curl --request POST 'http://127.0.0.1:49986/api/v1/resource/Temp_and_Humidity_sensor_cluster_01/temperature' --header 'Content-Type: text/plain' --data-raw '23'

# curl --request POST 'http://127.0.0.1:49986/api/v1/resource/Temp_and_Humidity_sensor_cluster_01/humidity' --header 'Content-Type: text/plain' --data-raw '33'

使用curl http://127.0.0.1:48080/api/v1/event/count/Temp_and_Humidity_sensor_cluster_01查看该设备上的事件数：

读取传入的数据

# curl -X GET http://localhost:48080/api/v1/reading/device/Temp_and_Humidity_sensor_cluster_01/100|jq
[
  {
    "id": "b72e2fde-fe8c-41ed-baa4-dab0155bc53d",
    "created": 1622629900723,
    "origin": 1622629900721518000,
    "device": "Temp_and_Humidity_sensor_cluster_01",
    "name": "humidity",
    "value": "33",
    "valueType": "Int64"
  },
  {
    "id": "07b596c3-248a-4800-b0f6-6d5cb58964b6",
    "created": 1622629813141,
    "origin": 1622629813139238100,
    "device": "Temp_and_Humidity_sensor_cluster_01",
    "name": "temperature",
    "value": "23",
    "valueType": "Int64"
  },
...
]

到此为止，数据已经传入到EdgeX Foundry，短时间内会保存在Redis DB中。由于数据不会在边缘设备中保存太久，因此需要配置如何导出数据。

导出数据

EdgeX 为多种云服务和应用提供了exporters，为了简化，下面使用社区提供的配置将EdgeX的数据发送到公开的MQTT broker(基于Hive MQ)。

下载docker-compose.yml并运行，按照前面的方式添加设备(可能需要清除docker volume)。操作步骤可以见exporting-data。这样在公开的MQTT broker上就可以看到自己发送的数据。

可以在consul的Key/Value中设置

执行docker logs -f edgex-app-service-configurable-rules就可以查看数据发送日志：

level=DEBUG ts=2021-06-02T14:54:39.641349729Z app=AppService-rules-engine source=runtime.go:59 msg="Processing message: 1 Transforms"
level=DEBUG ts=2021-06-02T14:54:39.642895079Z app=AppService-rules-engine source=outputdata.go:38 msg="Setting output data"
level=DEBUG ts=2021-06-02T14:54:42.359115397Z app=AppService-rules-engine source=runtime.go:59 msg="Processing message: 1 Transforms"
level=DEBUG ts=2021-06-02T14:54:42.359264279Z app=AppService-rules-engine source=outputdata.go:38 msg="Setting output data"
level=DEBUG ts=2021-06-02T14:55:36.565067194Z app=AppService-rules-engine source=runtime.go:59 msg="Processing message: 1 Transforms"
level=DEBUG ts=2021-06-02T14:55:36.565268032Z app=AppService-rules-engine source=outputdata.go:38 msg="Setting output data"

总结

EdgeX后续的Roadmap如下，其中下个版本Ireland将会把API从v1升级为v2：

'Barcelona': October 2017
'California': July 2018
'Delhi': November 2018
'Edinburgh':  July 2019
'Fuji': November 2019
'Geneva': ~ April 2020
'Hanoi': ~ October 2020
'Ireland': ~ June 2021
'Jakarta': ~ November 2021
'Kamakura': ~ April 2022

本文只是一个EdgeX的试用，并没有深入讲解内部实现。总体上看EdgeX可以看作是运行在边缘设备周边的适配器，负责协议转换和数据的临时存储等。后续如果有机会涉及此方面工作再深入研究。

感谢Linux基金会以及该项目的贡献者。

参考

Edgex Foundry教程

码农公寓