serverless IoT-applications

Softwareentwickler sehen sich heutzutage mit einer Vielzahl von Anforderungen konfrontiert. Bereits das Verstehen der Domäne für die Implementierung der Geschäftslogik kann beliebig komplex werden. Hinzu kommen nun immer mehr Themen wie Skalierung und Ausfallsicherheit. Ganz zu schweigen von Benutzerauthentifizierung und -autorisierung oder Logging, Monitoring und Betrieb der Anwendung. Im IoT-Umfeld bereiten uns zusätzlich noch die Anbindung von Geräten über unsichere und instabile Verbindungen Kopfzerbrechen.

Andererseits bieten mittlerweile viele der großen Cloud-Plattformen zusätzlich zu Datenbanken und Messaging-Systemen auch ein reiches Portfolio an Diensten, die speziell auf die Bedürfnisse von IoT-Applikationen zugeschnitten sind. In Kombination mit serverlosen Funktionen lassen sich so bereits in einigen Tagen bis wenigen Wochen erste Konzepte praktisch erproben oder sogar komplett umsetzen. Darüber hinaus kann durch den Verzicht auf eigene Backend-Services ein Großteil der typischen Betriebsthemen entfallen.

Dieser Vortrag zeigt am Beispiel von Amazon Web Services (AWS), wie sich Geräte schnell und sicher an eine Cloud-Plattform anbinden lassen. Außerdem lernen die Teilnehmer, wie sie durch Kombination der vorhandenen Dienste und einiger weniger serverloser Funktionen zu einer produktiv einsetzbaren IoT-Applikation kommen.

Transcript

1. serverless IoT-Applications BED-Con 2017 Niko Will, innoQ @n1ko_w1ll
2. @n1ko_w1ll about me > Developer since 2005 > living in a Smarthome since 2012 > became an IoT Geek > before: worked on Bosch IoT Suite for 2 years > now: Consultant at innoQ > follow me on Twitter: @n1ko_w1ll
3. @n1ko_w1ll agenda > microservices approach > AWS, Lambda & IoT > use-cases > JITR | on-boarding | pairing > list / search things | command & control | telemetry > connected / disconnected / LWT > encrypted file transfer | firmware update
4. @n1ko_w1ll microservice approach
5. @n1ko_w1ll microservices approach > fault tolerance > scalability > agility > visibility > security > cost-efficiency
6. @n1ko_w1ll microservices approach thing mobile client browser IoT-application API Gateway MQTT Broker database Users Devices Policies Rules Analytics …
7. @n1ko_w1ll microservices approach API Gateway MQTT Broker database Devices … microservices Devices Devices … … Message Broker Service Discovery IAM Keystore API Gateway API Gateway MQTT Broker MQTT Broker Service Discovery Service Discovery Message Broker Message Broker IAM IAM Keystore HSM docker / kubernetes
8. @n1ko_w1ll microservices approach Devices microservices docker / kubernetes Alert Manager prometheus Grafana fluentd Kibana elasticsearch operations (DevOps) logging monitoring alerting
9. @n1ko_w1ll source: https://www.memecenter.com/fun/5802169/what-could-possibly-go-wrong
10. @n1ko_w1ll AWS
11. @n1ko_w1ll AWS Amazon S3 Amazon Elasticsearch Amazon Kinesis Amazon SNS Amazon SQS Amazon DynamoDB Amazon Cognito Amazon API Gateway AWS Lambda Amazon CloudWatch AWS IoT State Fast Data
12. @n1ko_w1ll AWS Lambda
13. @n1ko_w1ll AWS Lambda > Functions-as-a-Service (FaaS) > serverless > „small“ functions > stateless compute containers > event-driven
14. @n1ko_w1ll AWS Lambda > advantages > scalable > pay-per-execution / pay-as-you-go > no upfront capacity planning > significantly reduce operational cost
15. @n1ko_w1ll AWS Lambda > disadvantages > vendor lock-in > startup latency > testing > debugging > execution duration
16. @n1ko_w1ll
17. @n1ko_w1ll AWS IoT
18. @n1ko_w1ll AWS IoT > managed service > message broker > rules engine > shadows > registry > security
19. @n1ko_w1ll message broker > topic based > publish / subscribe > topic wildcards > protocols > MQTT > MQTT + WebSockets > HTTP $aws/events/presence/connected/clientId $aws/events/presence/disconnected/clientId $aws/things/thingName/shadow/update $aws/things/thingName/shadow/update/delta
20. @n1ko_w1ll rules engine > SQL-like syntax > augument or filter data > rule actions > state stores > fast data pipelines > CloudWatch > Lambda > republish SELECT *, newuuid() AS requestId, clientId() AS clientId, timestamp() AS timestamp, topic(2) AS deviceId, topic(4) AS sensorId FROM 'device/+/sensor/+/v1' WHERE temperature > 50 AND color <> 'red'
21. @n1ko_w1ll shadows > JSON document > current state of thing > connection independent > supports client tokens > supports versioning > MQTT topics > RESTful API { "state" : { "desired" : { "color" : "RED" }, "reported" : { "color" : „GREEN" } }, "metadata" : { "desired" : { "color" : { "timestamp" : 12345 } }, "reported" : { "color" : { "timestamp" : 12345 } } }, "version" : 10, "clientToken" : "UniqueClientToken", "timestamp": 123456789 }
22. @n1ko_w1ll registry > manage your things > physical device or sensor > logical entity > attributes > thing types { "version": 3, "thingName": "MyLightBulb", "defaultClientId": "MyLightBulb", "thingTypeName": "LightBulb", "attributes": { "model": "123", "wattage": "75" } }
23. @n1ko_w1ll security > mutual authentication with X509 certificates + TLS 1.2 > or SigV4 for HTTPS and WebSockets > bring your own certificate > JITR > Atmel ECC508 > policy based access with dynamic values > role based rules action execution
24. @n1ko_w1ll use-cases
25. @n1ko_w1ll just in time registration (JITR) thing AWS IoT Device Registry $aws/events/certificates/ registered/caCertificateID IoT Policy IoT Rule AWS Lambda
26. @n1ko_w1ll on-boarding thing AWS IoT AWS Lambda custom/clientId/register IoT Rule IoT Policy Device Shadow Amazon DynamoDB
27. @n1ko_w1ll thing IoT Policy Device Shadow mobile client AWS Lambda Amazon Cognito Amazon API Gateway AWS IoT thing pairing exchange OAuth token for AWS credentials
28. @n1ko_w1ll list / search things things mobile client AWS Lambda Amazon Cognito Amazon API Gateway AWS IoT Amazon DynamoDB
29. @n1ko_w1ll command & control thing mobile client AWS Lambda Amazon Cognito Amazon API Gateway AWS IoT Device Shadow
30. @n1ko_w1ll command & control thing mobile client Amazon Cognito AWS IoT Device Shadow
31. @n1ko_w1ll command & control thing Amazon Cognito AWS IoT Amazon Echo AWS Lambda Alexa Skill Device Shadow
32. @n1ko_w1ll telemetry AWS IoT things Amazon Kinesis Amazon DynamoDB telemetry rule telemetry topic Amazon EMR
33. @n1ko_w1ll { "state": { "reported": { "connected": true } } } { "state": { "reported": { "connected": true } } } connected / disconnected / LWT Device Shadow thing AWS IoT shadow update topic
34. @n1ko_w1ll { "state": { "reported": { "connected": true } } } { "state": { "reported": { "connected": false } } } { "state": { "reported": { "connected": false } } } connected / disconnected / LWT Device Shadow thing AWS IoT shadow update topic
35. @n1ko_w1ll { "state": { "reported": { "connected": true } } } { "state": { "reported": { "connected": false } } } connected / disconnected / LWT Device Shadow thing AWS IoT LWT rule custom LWT topic LWT { "state": { "reported": { "connected": false } } } shadow update topic republish
36. @n1ko_w1ll encrypted file transfer Amazon S3 thing AWS IoT AWS Lambda AWS KMS
37. @n1ko_w1ll firmware update Device Shadow AWS Lambda thing AWS IoT Amazon S3 Amazon DynamoDB
38. @n1ko_w1ll summary > scalable plattform > common IoT use-cases > w/o own infrastructure > w/o upfront capacity planning > very secure > very extensible
39. @n1ko_w1ll Thank you. Questions? Comments @n1ko_w1ll Niko Will niko.will@innoq.com innoQ Deutschland GmbH Krischerstr. 100 40789 Monheim am Rhein Germany Phone: +49 2173 3366-0 innoQ Schweiz GmbH Gewerbestr. 11 CH-6330 Cham Switzerland Phone: +41 41 743 0116 www.innoq.com Ohlauer Straße 43 10999 Berlin Germany Phone: +49 2173 3366-0 Ludwigstr. 180E 63067 Offenbach Germany Phone: +49 2173 3366-0 Kreuzstraße 16
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