IoT-szolgáltatásarchitektúra definiálása

  • 12 perc

Az Adatum felügyeleti csapata az IoT-képességeket szeretné használni az ügyfeleknek nyújtott szolgáltatások hatókörének kibővítésére, beleértve az automatizált monitorozást, a riasztást és az intelligens berendezések önkiszolgáló karbantartását. A fejlesztői csapat úgy tervezi, hogy egy robusztus és funkciógazdag IoT-folyamat implementálásával biztosítja a kívánt funkciókat úgy, hogy az megfeleljen a natív felhőbeli alkalmazások alapvető tervezési alapelveinek. A cél elérése érdekében úgy dönt, hogy megvizsgálja az IoT-szolgáltatások architektúrájának alapelveit.

Mi az IoT-szolgáltatások architektúrája?

A dolgok internete (IoT) kifejezés az érzékelő által létrehozott telemetriai adatok létrehozásában, feldolgozásában vagy tárolásában részt vevő összekapcsolt eszközök hálózatát jelöli. Magas szinten az IoT-megoldás két elsődleges összetevőcsoportból áll:

  • Eszközoldali. Ez a csoport olyan eszközöket tartalmaz, amelyek elsősorban telemetriai forrásokként szolgálnak, de a kezdeti telemetriai feldolgozást és elemzést is elvégezhetik.
  • Felhőoldali. Ez a csoport olyan felhőalapú szolgáltatásokat tartalmaz, amelyek adatgyűjtésre, adatmegőrzésre és elemzésre vannak optimalizálva.

A tervezett kialakításban az intelligens hűtők az eszközoldalt képviselik, az Azure IoT Central és az Azure Cosmos DB pedig az adatgyűjtést, a megőrzést és az elemzést.

Sample high-level architecture of IoT services that includes Azure IoT Central and Cosmos DB.

Az IoT-szolgáltatások architektúrájának egy másik megközelítése a Dolgok, Elemzések és Műveletek elemre osztja. A dolgok olyan IoT-eszközöket jelölnek, amelyek telemetriát hoznak létre, amelyek Elemzések-alapú elemzés révén műveletekké alakulnak, amelyek jelentős üzleti előnyöket biztosítanak. Vegyük például az intelligens hűtőben lévő érzékelőt (a dolgot), amely hőmérsékleti adatokat küld. Az adatok szolgálnak annak kiértékelésének alapjául, hogy a hűtőszekrény teljes mértékben működőképes-e (a megállapítás). Az elemzés viszont aktiválhat egy riasztást, amely egy frissített karbantartási ütemezéshez (a művelethez) vezet.

Az Azure IoT-architektúra részletesebb figyelembe vétele lehetővé teszi, hogy különbséget tüntessék fel az alapvető és az opcionális összetevők között. Az alapvető összetevők a következők:

  • Olyan IoT-eszközök, amelyek biztonságosan regisztrálhatnak a felhőben, és támogatják az adatok küldését és fogadását.
  • Egy felhőalapú átjárószolgáltatás, amely egy központ szerepét szolgálja ki, adatokat továbbít az eszközökről, és eszközfelügyeleti képességeket biztosít.
  • Streamfeldolgozók, amelyek felhasználják az eszközadatokat, integrálhatók az adatfeldolgozási összetevőkkel, és adatokat szolgáltatnak a tárolóba.
  • Adatmegőrzést és összesítést biztosító adattárak széles köre. A tárolás része lehet a meleg vagy meleg útvonalnak, vagy a hideg útvonalnak. A gyakori vagy meleg elérési út a közel valós idejű jelentéskészítéshez és vizualizációhoz szükséges adatokból áll. A hideg elérési út hosszabb ideig tárolt és kötegelt feldolgozásra használt adatokból áll.
  • Elemzési szolgáltatások, amelyek nyers telemetriai adatokból nyernek megállapításokat, és integrálhatók üzleti folyamatokkal és rendszerekkel, például ügyfélkapcsolat-kezeléssel (CRM).
  • Programozási és felügyeleti felületek, amelyek leegyszerűsítik az IoT-megoldások felügyeletét.

Választható összetevők:

  • IoT Edge-eszközök, amelyek közvetítőként szolgálnak az IoT-eszközök felügyeletéhez és adatfolyamaihoz, amikor a felhővel való közvetlen kommunikáció korlátozott vagy nem lehetséges. Szerepet játszhatnak például az eszközök kiépítésében, az adatszűrésben, az összesítésben, a pufferelésben, a protokollfordításban vagy az eseményszabályok feldolgozásában.
  • Bejövő feladatokat, például protokollfordítást, adatátalakítást és adatösszesítést végző adatátalakítási szolgáltatások.
  • Egy felhasználói felügyeleti alrendszer, amely szerepköralapú hozzáférés-vezérlést (RBAC) implementál, és lehetővé teszi a felügyeleti feladatok delegálását.
  • Olyan gépi tanulás, amely telemetriai adatokat elemez a trendek és korrelációk észleléséhez, és olyan funkciókat biztosít, mint a prediktív elemzés.
  • Tömeges eszközkiépítési szolgáltatások, amelyek nagy léptékű üzembe helyezést igénylő forgatókönyveket foglalnak magukban.

High-level architecture of IoT services that includes Azure IoT Hub. The illustration depicts an approach to IoT services architecture that includes Things, Insights, and Actions.

IoT-szolgáltatások adatfolyama

Az eszköz által generált adatok általában több szakaszból állnak, többek között a következőkből:

  • Tárhely. Ez a szakasz magában foglalja az adatok rövid vagy hosszabb távú megőrzését, olyan technológiákra támaszkodva, mint a memóriabeli gyorsítótárak, az ideiglenes üzenetsorok, az adatbázisok és a data lake-ek.
  • Útválasztás. Ebben a szakaszban egy vagy több tárolási végpontnak, elemzési folyamatnak és műveletnek kell adatokat szolgáltatnia.
  • Elemzés. Ez a szakasz az adatrekordok testre szabható feltételek alapján történő kiértékelését és feldolgozását foglalja magában.
  • Művelet. Ebben a szakaszban testre szabható szabályokra kell válaszolni az összegyűjtött adatok állapota vagy értéke által jelzett feltételek kezelése érdekében.

Azure IoT-szolgáltatások és -technológiák

A Microsoft olyan szolgáltatások átfogó portfólióját kínálja, amelyek különböző típusú IoT-funkciókat biztosítanak, többek között az alábbiakat:

  • Azure IoT Central. Ez a szolgáltatás számos IoT-képességet valósít meg, beleértve a telemetriai adatgyűjtést, a feldolgozást, az elemzést és a biztonságos eszközkezelést. Az Azure IoT Central a következő funkciókat tartalmazza.
    • Segít minimalizálni az egyéni fejlesztési erőfeszítéseket és a rendszergazdai többletterhelést.
    • Lehetővé teszi a felhő rugalmasságának és méretezhetőségének használatát.
    • Támogatja a beépített integrációt számos más Azure-szolgáltatással.
    • Leegyszerűsíti az egyéni IoT-megoldások fejlesztését és implementálását, és támogatja az alkalmi tesztelést beépített modelleszközökkel.
    • Integrálható a Time Series Elemzések, és meghatározhatja a riasztások létrehozására vonatkozó szabályokat. Ez az integráció segíthet megszüntetni a dedikált streamfeldolgozási szolgáltatások, például a Stream Analytics szükségességét.
  • Azure IoT Hub. Ez a szolgáltatás az IoT-eszközök és a felhőszolgáltatások közötti megbízható és biztonságos kétirányú kommunikációra van optimalizálva. Az Azure IoT Centralhoz hasonlóan a Device Provisioning Service (DPS) is segédszolgáltatásként szolgál az IoT-eszközök tömeges, érintésmentes, igény szerinti kiépítéséhez.
  • Azure Time Series Insights. Ez a nagy teljesítményű elemzési, tárolási és vizualizációs szolgáltatás az idősoradatokhoz olyan képességeket biztosít, mint a szűrés és az összesítés. Vizualizációs képességei közé tartozik a különböző idősorok átfedéseinek támogatása, az irányítópult-összehasonlítások, az akadálymentes táblázatos nézetek és a hőtérképek támogatása. Az Azure Time Series egy JavaScript-vezérlőtárat is kínál, amely megkönnyíti az idősordiagramok egyéni alkalmazásokba való beágyazását. A szolgáltatás olyan forgatókönyvekhez van optimalizálva, amelyek nagy adathalmazokon keresztül összesítést igényelnek.

Az Azure emellett számos lehetőséget kínál az adatelemzéshez, az eseménykezeléshez és a tároláshoz, amelyek mindegyike könnyen integrálható az IoT-összetevőkkel.