前言
近年来，物联网技术与人工智能、云计算等技术的结合，为人们的生活带来了极大的改变。物联网云平台作为物联网的重要组成部分，为企业和个人提供了一个云端的、集成的、可扩展的及易于管理的物联网数据中心。然而，开发一套物联网云平台不是一件容易的事情，需要考虑很多问题，例如高可用性、数据安全、流量控制等。本文将介绍如何通过 Serverless 架构，从零开始构建一套一站式物联网云平台。
什么是 Serverless 架构
Serverless 架构是一种基于云计算的 Web 应用程序架构方式，它的特点是开发者无需关心服务器的状态，也不需要维护服务器的操作系统、运行环境等，可以把更多的精力集中在业务逻辑上。Serverless 可以协调服务组件，构建分布式系统，为开发人员提供便利和高可用性。
构建物联网云平台
构建架构图
上图是我们要构建的物联网云平台的架构图，该系统的主要功能有：
- 设备管理：支持设备的注册、绑定、解绑、在线状态查询、设备信息查询等操作。
- 数据管理：支持设备数据的采集、存储、查询、可视化展示等操作。
- 规则引擎：支持通过规则引擎对设备数据进行处理和分析。
- 服务接口：通过 API 网关提供设备管理、数据管理等服务。
为了实现以上功能，我们使用 Serverless 架构编写了一系列的服务组件，如下：
- 数据库服务：使用云数据库存储设备信息和数据。
- 认证服务：使用 Auth0 认证机制鉴权，并管理用户权限。
- 规则引擎服务：使用 AWS Lambda 实现规则引擎功能。
- 设备管理服务：使用 AWS Lambda 实现设备的注册、绑定、解绑、状态查询、信息查询等操作。
- 数据管理服务：使用 AWS Lambda 实现设备数据的采集、存储等操作。
- API 网关：使用 AWS API Gateway 来管理服务端点，并将请求转发给相应的 Lambda 函数。
设备管理服务
先来看看我们如何实现设备管理的服务。
首先，需要创建一个由 AWS Lambda 和 API Gateway 共同构成的服务，我们称其为设备管理服务，其中 AWS Lambda 用于执行服务的逻辑，API Gateway 用户访问服务端点。
随后，在 AWS Lambda 中，我们需要安装相关的依赖，它们分别是 aws-sdk 和 uuid。其中 aws-sdk 用于与云数据库进行通信，uuid 用于生成设备 ID。
安装依赖后，我们就可以开始编写 Lambda 函数了，具体的代码实现如下所示。
-- -------------------- ---- -------
----- --- - -------------------
----- ---- - ----------------
-- -- --- ---
------------------- ------- ----------- ---
-- -- -------- ---
----- --------- - --- ------------------------------
----- ----- - ---------
-- ----
----------------------------- - ------- -------- --------- -- -
----- -------- - ----------
----- ------ - -
---------- ------
----- -
--- ---------
----- ----------------
------------ -----------------------
------- ------------------------------------
-------- -----------
--
--
--------------------- ----- ----- -- -
-- ----- -
-------------------
--------------
- ---- -
------------------
----- -------- - -
----------- ----
----- ----------------
---------
---
--
-------------- ----------
-
---
--
-- ----
------------------------- - ------- -------- --------- -- -
----- -------- - -------------------------------------
----- ------ - -
---------- ------
---- -
--- ---------
--
----------------- ---- --------- - ------------
-------------------------- -
------------- --------------------------------------
--
------------- --------------
--
------------------------ ----- ----- -- -
-- ----- -
-------------------
--------------
- ---- -
------------------
----- -------- - -
----------- ----
----- ----------------
-------- ------- ----- --------------
---
--
-------------- ----------
-
---
--
-- ------
------------------------------ - ------- -------- --------- -- -
----- -------- - -------------------------------------
----- ------ - -
---------- ------
---- -
--- ---------
--
--
--------------------- ----- ----- -- -
-- ----- -
-------------------
--------------
- ---- -
------------------
----- -------- - -
----------- ----
----- ----------------
------- -----------------
---
--
-------------- ----------
-
---
--
-- ------
---------------------------- - ------- -------- --------- -- -
----- -------- - -------------------------------------
----- ------ - -
---------- ------
---- -
--- ---------
--
--
--------------------- ----- ----- -- -
-- ----- -
-------------------
--------------
- ---- -
------------------
----- -------- - -
----------- ----
----- ----------------
----- ---------------
------------ ----------------------
---
--
-------------- ----------
-
---
--上述代码实现了设备的注册、绑定、状态查询和信息查询等功能。具体来说，我们使用了 AWS SDK 中的 DynamoDB 客户端 DocumentClient 来存储设备数据，同时在 Lambda 函数中实现了相应的业务逻辑。
需要注意的是，我们还使用了 Auth0 来对请求进行鉴权和权限控制。具体来说，需要为此 Lambda 函数添加 API Gateway Authorizer，并在请求中带上有效的 JWT Token。
数据管理服务
数据管理服务实现的是设备数据的采集、存储等操作。该服务的实现与设备管理服务类似，只不过我们需要使用 Kinesis Data Streams 来存储设备数据。
具体的代码实现如下所示。
-- -------------------- ---- -------
----- --- - -------------------
-- -- --- ---
------------------- ------- ----------- ---
-- -- ------- ---
----- ------- - --- --------------
-- ----
------------------------ - ------- -------- --------- -- -
-----------------------------------
----- -------- - ---------------
----- ---- - -
------------ ------------------
--------- ---------------
---------- --- -----------------
--
----- ------ - -
----- ---------------------
------------- ---------
----------- ---------------------
--
------------------------- ----- ----- -- -
-- ----- -
-------------------
--------------
- ---- -
------------------
----- -------- - -
----------- ----
----- ----------------
-------- ----- ------ --------------
---
--
-------------- ----------
-
---
--上述代码实现了数据的存储操作。需要注意的是，我们将数据存储在 Kinesis Data Streams 中，同时为了提高系统的可用性，我们还需要使用 Kinesis Data Firehose 来将数据备份到 S3 存储桶中。
规则引擎服务
规则引擎服务的主要功能是根据预设的规则对设备数据进行计算、处理和分析，并在满足条件的情况下触发相应的操作。本文将以 AWS Lambda 为例，演示如何通过 Serverless 架构搭建规则引擎服务。
具体的代码实现如下所示。
-- -------------------- ---- -------
----- --- - -------------------
-- -- --- ---
------------------- ------- ----------- ---
-- -- -------- ---
----- --------- - --- ------------------------------
-- ----
------------------------- - ------- -------- --------- -- -
-----------------------------------
----- -------- - ---------------
----- ------ - -
---------- --------------
---- -
---------
--
--
--------------------- ----- ----- -- -
-- ----- -
-------------------
--------------
- ---- -
------------------
----- ---- - ---------------
----- ----------- - ------------------
----- -------- - ---------------
----- --------- - ----------------
-- ----
--- ------ - ------
-----------
-- -------- -
-- -------
----- ------ - -----------------
--------------------
-
----- -------- - -
----------- ----
----- ----------------
-------- ----- --------- --------------
---
--
-------------- ----------
-
---
--上述代码实现了规则引擎的核心逻辑。我们使用了 DynamoDB 客户端 DocumentClient 来获取设备预设的规则，并在 Lambda 函数中计算规则并触发相应的操作。
需要注意的是，由于任意代码执行可能带来潜在的安全风险，因此在实际开发中，建议使用更安全的方法来实现规则引擎，例如使用服务器端的解释器来计算规则。
API 网关
为了让用户能够访问设备管理、数据管理等服务，我们需要使用 API Gateway 来管理服务端点，并将请求转发给相应的 Lambda 函数。下面是一个简单的设备管理服务的 API 定义，其中包含了 4 个端点，分别是设备注册、设备绑定、设备状态查询和设备信息查询：
-- -------------------- ---- -------
------
-----------------
-----
-------- -------- - --- ------
------------ -------- - --- ------ ---- --- ------
-----------
- ----- ----
------------ ------ ----
--- ----
--------- ----
-------
----- ------
- ----- -----------
------------ ------ -----------
--- ----
--------- -----
-------
----- ------
----------
------
------------ ------ ---------- ------------
--------
-----------------
-------
----- ------
-----------
---------
----- ------
------
------------ ------------
-------------
-----
-------- ---- - ------ -- - -------
------------ ---- - ------ -- - -------
-----------
- ----- --------
------------ ------ --
--- -----
--------- ----
-------
----- ------
- ----- ---------
------------ ------- --
--- -----
--------- ----
-------
----- ------
----------
------
------------ ------ ----- ------------
------
------------ ------------
-------------------
----
-------- --- ------ ------
------------ --- --- ------ -- - ------
-----------
- ----- --------
------------ ------ --
--- -----
--------- ----
-------
----- ------
----------
------
------------ ------ ------ --------- ------------
--------
-----------------
-------
----- ------
-----------
-------
----- ------
------
------------ ------------
-----------------
----
-------- --- ------ ----
------------ --- --- ----------- -- - ------
-----------
- ----- --------
------------ ------ --
--- -----
--------- ----
-------
----- ------
----------
------
------------ ------ ---- --------- ------------
--------
-----------------
-------
----- ------
-----------
-----
----- ------
------------
----- ------
------
------------ ------------以上代码定义了设备注册、设备绑定、设备状态查询和设备信息查询等服务端点，它们通过 API Gateway 与相应的 Lambda 函数绑定实现服务的功能。
总结
本文介绍了如何通过 Serverless 架构构建一套物联网云平台，并以 AWS Lambda 为例，讲解了设备管理、数据管理、规则引擎和 API 网关等服务的具体实现。Serverless 架构可以有效地解决维护服务器和运行环境的问题，同时提供便利和高可用性，适用于大规模物联网平台的开发。
来源：JavaScript中文网 ，转载请注明来源 https://www.javascriptcn.com/post/64926ac148841e9894038870