物联网云原生云边协同

文章目录

    • 一、物联网平台设计
      • 1.物联网平台设计
      • 2.物联网平台实现
    • 二、部署环境
      • 1.节点配置
      • 2.版本信息
    • 三、物联网平台部署
      • 1.部署 Kubernetes 集群
      • 2.部署 KubeEdge
      • 3.部署 ThingsBoard 集群
      • 4.部署 ThingsBoard Edge
        • 4.1.创建 Edge 实例
        • 4.2.部署 PostgreSQL
        • 4.3.创建数据库
        • 4.4.部署 ThingsBoard Edge
    • 四、物联网设备接入
      • 1.创建设备
      • 2.MQTTX 工具
      • 3.上传遥测
      • 4.上传属性

  • 物联网
# ThgingsBoardhttps://iothub.org.cn/docs/iot/
https://iothub.org.cn/docs/iot/tb-edge/edge-iot/

一、物联网平台设计

1.物联网平台设计

IoT 平台总体设计:

  • 物联网平台(IoT)部署在云上,物联网设备通过边缘计算节点接入物联网平台
  • 物联网平台采用云原生设计,应用容器化部署,在云端实现容器的调度编排
  • 物理网平台实现云边协同,云作为控制平面,边作为计算平台
  • 云端物联网平台选择开源物联网平台 ThingsBoard 社区版
  • 边缘计算节点选择 ThingsBoard Edge 接入物联网设备

在这里插入图片描述

IoT 云边协同设计:

  • Kubernetes 在云端部署 ThingsBoard 平台
  • KubeEdge 在边缘节点部署 ThingsBoard Edge
  • IoT 设备通过 MQTT 协议接入边缘计算节点
  • 通过 Kubernetes 、KubeEdge 实现云边协同

2.物联网平台实现

物联网平台(IoT)具体实现:

  1. 部署 Kubernetes 集群
  2. 部署 KubeEdge
  3. 部署 ThingsBoard 集群
  4. 部署 ThingsBoard Edge 边缘节点
  5. IoT 设备通过 MQTT 链接 ThingsBoard Edge
  6. MQTTX 工具模拟物联网设备

在这里插入图片描述

二、部署环境

1.节点配置

主机名IP地址角色
k8s-master192.168.202.201master
k8s-node1192.168.202.202node
k8s-node2192.168.202.203node
edge-1192.168.202.211edge

在这里插入图片描述

2.版本信息

信息版本备注
K8sv1.23.12
centos7.8# cat /etc/redhat-release
KubeEdgev1.13.4
ThingsBoardv3.5.1
ThingsBoard Edge3.5.1EDGE

三、物联网平台部署

1.部署 Kubernetes 集群

部署 Kubernetes 集群参考

# 部署 Kubernetes 集群https://iothub.org.cn/docs/kubernetes/pro/deploy-kubernetes/
[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes
NAME         STATUS   ROLES                  AGE    VERSION
k8s-master   Ready    control-plane,master   27d    v1.23.12
k8s-node1    Ready    <none>                 27d    v1.23.12
k8s-node2    Ready    <none>                 10d    v1.23.12

在这里插入图片描述

2.部署 KubeEdge

部署 KubeEdge 参考

# 部署 KubeEdgehttps://iothub.org.cn/docs/kubeedge/deploy/deploy/
[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes
NAME         STATUS   ROLES                  AGE    VERSION
edge-1       Ready    agent,edge             4d4h   v1.23.17-kubeedge-v1.13.4
k8s-master   Ready    control-plane,master   27d    v1.23.12
k8s-node1    Ready    <none>                 27d    v1.23.12
k8s-node2    Ready    <none>                 10d    v1.23.12[root@k8s-master ~]# kubectl get all -n kubeedge
NAME                               READY   STATUS    RESTARTS        AGE
pod/cloud-iptables-manager-592m5   1/1     Running   3 (3d22h ago)   4d5h
pod/cloud-iptables-manager-pg4pl   1/1     Running   3 (3d22h ago)   4d5h
pod/cloudcore-5959c5986f-8hsc4     1/1     Running   3 (3d22h ago)   4d5hNAME                TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)                                                                           AGE
service/cloudcore   NodePort   10.110.71.216   <none>        10000:30976/TCP,10001:31372/TCP,10002:31922/TCP,10003:30163/TCP,10004:31927/TCP   4d5hNAME                                    DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE
daemonset.apps/cloud-iptables-manager   2         2         2       2            2           <none>          4d5hNAME                        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/cloudcore   1/1     1            1           4d5hNAME                                   DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/cloudcore-5959c5986f   1         1         1       4d5h

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3.部署 ThingsBoard 集群

部署 ThingsBoard 参考

# ThingsBoard 单机部署
https://iothub.org.cn/docs/iot/deploy/deploy-single/# ThingsBoard 集群部署
https://iothub.org.cn/docs/iot/deploy/deploy-cluster/

备注:考虑测试环境资源有限,部署单机代替云端 ThingsBoard 集群
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4.部署 ThingsBoard Edge

4.1.创建 Edge 实例

在 ThingsBoard 服务端上配置 Edge
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

# ThingsBoard 服务器地址
82.157.166.86# 边缘键
1d2952e8-227e-b019-7eab-d29664b605c1# 边缘密钥
iihb0i793etbqct62gpf
4.2.部署 PostgreSQL

postgresql.yaml

[root@k8s-master kubeedge]# vim postgresql.yaml apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: postgresql
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: postgresqltemplate:metadata:labels:app: postgresqlspec:nodeName: edge-1    #调度到指定机器hostNetwork: true   # 使用主机网络containers:- name: postgresqlimage: postgres:12env:- name: LANGvalue: "C.UTF-8"- name: TZvalue: "Asia/Shanghai"      - name: POSTGRES_DBvalue: "postgres"- name: POSTGRES_USERvalue: "postgres"- name: POSTGRES_PASSWORDvalue: "postgres"
[root@k8s-master thingsboard]# kubectl apply -f postgresql.yaml 
deployment.apps/postgresql created[root@k8s-master thingsboard]# kubectl get all
NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/postgresql-867f894fd4-tthq8   1/1     Running   0          31sNAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   84dNAME                         READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/postgresql   1/1     1            1           31sNAME                                    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/postgresql-867f894fd4   1         1         1       31s

在这里插入图片描述

访问PostgreSQL

# 访问地址192.168.202.211
5432
postgres/postgres

在这里插入图片描述

4.3.创建数据库

在边缘节点创建数据库 tb-edge
在这里插入图片描述

4.4.部署 ThingsBoard Edge

tb-edge.yaml

[root@k8s-master kubeedge]# vim tb-edge.yaml apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: tb-edge
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: tb-edgetemplate:metadata:labels:app: tb-edgespec:nodeName: edge-1    #调度到指定机器containers:- name: tb-edgeimage: thingsboard/tb-edge:3.5.1EDGEports:- containerPort: 1883hostPort: 11883- containerPort: 8080hostPort: 18080env:- name: SPRING_DATASOURCE_URLvalue: "jdbc:postgresql://192.168.202.211:5432/tb-edge"          - name: SPRING_DATASOURCE_USERNAMEvalue: "postgres"- name: SPRING_DATASOURCE_PASSWORDvalue: "postgres"- name: CLOUD_ROUTING_KEYvalue: "1d2952e8-227e-b019-7eab-d29664b605c1"     - name: CLOUD_ROUTING_SECRETvalue: "iihb0i793etbqct62gpf"     - name: CLOUD_RPC_HOSTvalue: "82.157.166.86"- name: CLOUD_RPC_PORTvalue: "7070"- name: CLOUD_RPC_SSL_ENABLEDvalue: "false"
[root@k8s-master thingsboard]# kubectl apply -f tb-edge.yaml 
deployment.apps/tb-edge created[root@k8s-master thingsboard]# kubectl get all
NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/postgresql-867f894fd4-tthq8   1/1     Running   0          14m
pod/tb-edge-67f4b7c8-xbpjg        1/1     Running   0          2m34sNAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   84dNAME                         READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/postgresql   1/1     1            1           14m
deployment.apps/tb-edge      1/1     1            1           2m34sNAME                                    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/postgresql-867f894fd4   1         1         1       14m
replicaset.apps/tb-edge-67f4b7c8        1         1         1       2m34s

在这里插入图片描述

访问 ThingsBoard Edge

# 访问地址http://192.168.202.211:18080/login
tenant@thingsboard.org
tenant

在这里插入图片描述
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#  参考
docker run -d --network host --name tb-edge --restart=always \
-e "SPRING_DATASOURCE_URL=jdbc:postgresql://192.168.202.166:5432/tb-edge" \
-e "SPRING_DATASOURCE_USERNAME=postgres" \
-e "SPRING_DATASOURCE_PASSWORD=postgres" \
-e "CLOUD_ROUTING_KEY=672b5ad6-cf07-c8af-e7cf-ac8a85114902" \
-e "CLOUD_ROUTING_SECRET=tuhk87tqb4l1463revxf" \
-e "CLOUD_RPC_HOST=82.157.166.86" \
-e "CLOUD_RPC_PORT=7070" \
-e "CLOUD_RPC_SSL_ENABLED=false" \
-v ~/.mytb-edge-data:/data \
-v ~/.mytb-edge-logs:/var/log/tb-edge \
thingsboard/tb-edge:3.5.1EDGE

四、物联网设备接入

1.创建设备

在 Edge 端创建设备 iot-device
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在服务端查看设备
在这里插入图片描述

# 访问令牌
1ThJ4grl3mXxxw7egHNo

2.MQTTX 工具

192.168.202.211
11883
1ThJ4grl3mXxxw7egHNo

在这里插入图片描述

3.上传遥测

v1/devices/me/telemetry{"temperature": 42.2, "humidity": 70,"hvacEnabled": true,"hvacState": "IDLE","configuration": {"someNumber": 42,"someArray": [1,2,3],"someNestedObject": {"key": "value"}}
}

在这里插入图片描述
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4.上传属性

v1/devices/me/attributes{"attribute1": "value1","attribute2": true,"attribute3": 42.0,"attribute4": 73,"attribute5": {"someNumber": 42,"someArray": [1, 2, 3],"someNestedObject": {"key": "value"}}
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

  • 物联网
# ThgingsBoardhttps://iothub.org.cn/docs/iot/
https://iothub.org.cn/docs/iot/tb-edge/edge-iot/

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