部署一個端到端的IoT應用
實驗概述：
本實驗的目的是將終端設備安全的連接到 IoT Core平臺上，還展示了用戶如何在設備和IoT Core之間使用MQTT協議發布／訂閱消息。本次實驗絕大部分使用命令行，當然你也可以使用控制臺界面完成。本實驗還會利用規則引擎構建 IoT 應用程序，將消息收集、處理和分析并針對數據執行操作，且無需管理任何基礎設施。
最終架構如下：
當Sensor發出消息，通過規則引擎（rule engine）過濾數據并觸發 Simple Notification Service以郵件的方式提醒用戶溫度和濕度異常。同時通過另外一條規則引擎存儲過濾后的數據并通過Kibana進行展現。
前提條件：
使用具有 admin 權限的用戶登陸AWS控制臺。
啟動一臺 Linux EC2 實例作為模擬的IoT設備。在 EC2 實例上使用 Configure 命令配置好默認 Region 為 cn-north-1。在 Console 上賦予這臺 EC2 實例一個具有足夠權限的 Role，測試中可以直接用admin權限。
實驗涵蓋：
創建一個Thing
創建證書和策略
部署 Device SDK
部署和執行應用程序
創建規則引擎Rule Engine
創建Simple Notification Service（SNS）
添加SNS推送通知
創建Elasticsearch Service
設計Kibana報表
實驗說明：
涉及組件：
IoT Core
EC2
S3
Simple Notification Service
Elasticsearch Service
實驗流程
環境準備
在 上創建 IoT Thing
運行 IoT 設備端程序
驗證消息訂閱發布是否成功
創建并配置 Simple Notification Service
創建并配置 Elasticsearch Service
報表Kibana設計
環境準備：
1.登陸 EC2 實例，下載應用程序和device-SDK包。
$?aws?configure?#輸入你的AK，SK?Default?region:cn-north-1 $?wget?https://lqtestota02.s3.cn-north-1.amazonaws.com.cn/sensor-emulator.zip $?unzip?-o?-d?/home/ec2-user?sensor-emulator.zip
2.安裝 node.js
$?curl?-o-?https://raw.githubusercontent.com/nvm-sh/nvm/v0.34.0/install.sh?|?bash $?.?~/.nvm/nvm.sh $?nvm?install?node
創建 IOT thing：
1.創建 IoT thing:
$?aws?iot?create-thing?--thing-name?aws-iot-demo #記錄下輸出中的?thingArn,后面會用到。 { ????"thingArn":?"arn:aws-cn:iot:cn-north-1:408221054609:thing/aws-iot-demo?",? ????"thingName":?"?aws-iot-demo",? ????"thingId":?"35e3e6ab-da11-489f-8375-196427cb61f4" }
2.下載? IoT 根證書，創建 IoT 設備證書和密鑰，記錄下生成的 certificateArn:
$?pwd /home/ec2-user/ $?cd?utils $?rm?root-CA.crt $?wget?https://www.amazontrust.com/repository/AmazonRootCA1.pem $?mv?AmazonRootCA1.pem?root-CA.crt $?aws?iot?create-keys-and-certificate?\???? ????--certificate-pem-outfile?"certificate.pem.crt"?\???? ????--public-key-outfile?"public.pem.key"?\???? ????--private-key-outfile?"private.pem.key" #從上一步的命令輸出中記錄下自己的證書Arn,?后面的命令中會用到 #example:? "certificateArn":?"arn:aws-cn:iot:cn-north-1:408221054609:cert/661bdfb4f083bf58607ac1a54904162e0f91f542e9969b58ee10136ded565925"
3.創建一個 IoT Policy，掛載給證書并激活證書:
$?cd?..? $?pwd /home/ec2-user/ #?編寫一個?policy?文檔，復制以下JSON格式的策略并保存為?iot-policy.json?文件 $?vi?iot-policy.json?? { ??"Version":?"2012-10-17", ??"Statement":?[ ????{ ??????"Effect":?"Allow", ??????"Action":?[ ????????"iot:Publish", ????????"iot:Subscribe", ????????"iot:Connect", ????????"iot:Receive" ??????], ??????"Resource":?[ ????????"*" ??????] ????} ??] } #?創建?iot?policy $?aws?iot?create-policy?--policy-name?IoTdemo-policy?--policy-document?file://iot-policy.json #?掛載?policy?到之前創建的?IoT?設備證書上，注意這里的?--target?替換成自己的證書Arn $?aws?iot?attach-policy?\???? ????--policy-name?IoTdemo-policy?\???? ????--target?"arn:aws-cn:iot:cn-north-1:408221054609:cert/661bdfb4f083bf58607ac1a54904162e0f91f542e9969b58ee10136ded565925"??? #?激活證書，注意?--certificate-id?替換成自己證書的id $?aws?iot?update-certificate?--certificate-id?661bdfb4f083bf58607ac1a54904162e0f91f542e9969b58ee10136ded565925?--new-status?ACTIVE #?Attach?thing?到證書，其中?--principal?是自己證書的?Arn $?aws?iot?attach-thing-principal?--thing-name?aws-iot-demo?--principal?arn:aws-cn:iot:cn-north-1:408221054609:cert/661bdfb4f083bf58607ac1a54904162e0f91f542e9969b58ee10136ded565925
4.配置并執行Emulator的js程序:
#?查看自己的IoT?Endpoint $?aws?iot?describe-endpoint?--endpoint-type?iot:Data-ATS{ ????"endpointAddress":?"a1hk0pcc0rk07l.ats.iot.cn-north-1.amazonaws.com.cn"} #?更新自己的iot-properties.file的證書路徑和其他信息 $?cd?utils nano?iot-properties.file host?=?a25d8uxf2d5pq.ats.iot.cn-north-1.amazonaws.com.cn port?=?8883clientId?=?aws-iot-demo thingName?=?aws-iot-demo caPath?=?./utils/root-CA.crt certPath?=?./utils/certificate.pem.crt keyPath?=?./utils/private.pem.key region?=?cn-north-1#?保存退出 Ctrl+X Y Enter #?執行Emulator?Node.js?應用程序 $?cd?/home/ec2-user? $?node?temp-sensor.js #?執行后的輸出類似于：
5.訂閱一個主題Topic
轉到 IoT管理控制臺，選擇測試，訂閱主題為：temp_readings
Code Review：
可以通過修改參數和變量來控制發送數據的維度和間隔時間：默認是 每間隔3秒（3000）發送4個維度的3條數據。
var?awsIot?=?require('aws-iot-device-sdk');var?Faker?=?require('Faker');var?PropertiesReader?=?require('properties-reader'); var?properties?=?PropertiesReader('./utils/iot-properties.file');??const?device?=?awsIot.device({ ??"host":???????properties.get('host'), ??"port":???????properties.get('port'), ??"clientId":???properties.get('clientId'), ??"thingName":??properties.get('thingName'), ??"caPath":?????properties.get('caPath'), ??"certPath":???properties.get('certPath'), ??"keyPath":????properties.get('keyPath'), ??"region":?????properties.get('region')});???? device.on('connect',?function()?{??console.log('\n===========Emulating?Sensor?Data=================\n');? ??setInterval(function?()?{ ?????????for?(i=2;?i>=0;?i--)?{ ????????????//Generate?Random?Sensor?Data???????? ????????????var?temperature?=?Math.floor((Math.random()?*?110)?+?1); ????????????var?deviceId?=?Math.floor((Math.random()?*?5000)?+?1); ????????????var?IP?=??Faker.Internet.ip(); ????????????var?humidity?=?Math.floor((Math.random()?*?100)?+?1);?????? ????????????console.log('deviceId=?'?+?deviceId?+?'?temperature=?'?+?temperature?+?'?humidity='?+?humidity?+?'?IP='?+?IP?);? ????????????device.publish('temp_readings',?JSON.stringify?(?? ??????????????????????????{??"deviceId"?:?deviceId,? ?????????????????????????????"temperature"?:?temperature,?????????? ?????????????????????????????"deviceIP"?:?IP, ?????????????????????????????"humidity"?:?humidity????????? ??????????????????????????}???????????? ????????????));????? ???????}?? ???},?3000); ?????});
在實際生產環境中MCU或SoC多數都是以C語言開發為主，所以您可以使用device SDK 基于embedded-C 去進行設備端應用開發，請參考：
現在我們成功模擬設備端通過MQTT安全的將消息發布到平臺，下一步我們將利用 IoT的托管服務與其他數據服務集成，實現消息的展現，處理與分析。
創建并配置Simple Notification Service
1.在 控制臺中搜索SNS服務，創建一個名為 IoTDemo的主題，并創建一個訂閱，訂閱協議為email,終結點為email地址。
郵件驗證通過后，您會收到一個訂閱的郵件，請點擊訂閱。這里就不再贅述。
2.在 IoT控制臺的導航窗格中，選擇行動Act。
3.創建Email的規則，如下圖：
定義規則查詢語句，select * from ‘temp_readings’ where temperature > 60 and humidity < 30。
這個查詢語句您也可以自定義，SELECT
在設置一個或多個操作中添加SNS推送通知，確保該角色有足夠的權限。
添加操作并創建規則
4.返回到模擬設備的EC2，執行js 應用程序
# 執行Emulator Node.js 應用程序?$ cd /home/ec2-user $ node temp-sensor.js?# 執行后的輸出類似于：
5.驗證郵件通知，你會收到滿足規則所定義的溫度大于60濕度小于30的郵件通知。select * from ‘temp_readings’ where temperature > 60 and humidity < 30
6.停止模擬程序的運行，不然會收到太多的郵件。
創建并配置Amazon Elasticsearch Service
1.在控制臺搜索elasticsearch Service并創建配置集群。由于是測試，就選擇開發和測試環境就好。
2.配置集群選擇默認配置就好，取一個Elasticsearch 域名，比如awsiotdemo01。
3.設置訪問權限，網絡配置要設置為 公有訪問權限。因為Elasticsearch 規則操作不支持 VPC Elasticsearch 集群。如下圖：
4.通過 IoT規則引擎添加規則，具體方法與設置Email規則類似，不再贅述。
這里，將溫度大于60的消息都存儲到ElasticSearch中。
select * from ‘temp_readings’ where temperature > 60
5.設置或多個操作中，添加操作 ElasticSearch，如下：
6.設計和配置Kibana報表，在設計報表之前，先回到 IoT控制臺 行動Act中禁用Email的規則（為避免收到大量郵件，另外一會兒要通過Kibana Get topic/_search驗證數據是否成功接收到）。
7.在EC2的模擬器中執行js 應用程序。
8.找到Kibana入口，
9.驗證數據是否接收成功，在Console輸入以下代碼并執行：
GET?temp_readings/_search { ??"query":?{ ????"match_all":?{} ??} }
10.設置index為topic的名字
11.在visualize中設計報表，消息的維度一共是四個，分別為deviceId、temperature、deviceIP、humidity。根據個人喜好定義維度所在的X和Y軸即可。
總結：
您可以充分利用托管服務，將數據ETL和展現與托管服務 DynamoDB、Lambda、 Elastic Search、 SNS 和? S3 等輕松集成進來。而 IoT 規則由 SQL SELECT 語句、主題篩選條件和規則操作組成。設備通過將消息發布到 MQTT 主題來向? IoT 發送信息。利用 SQL SELECT 語句，您可以從傳入的 MQTT 消息提取數據。后面我們會有更多Hands on的Blog。比如如何通過Job進行OTA升級，如何通過設備管理來管理設備，如何集成智能語音服務Alexa，如何利用邊緣計算服務GreenGrass與Machine Learning結合等等。
軟件開發 人工智能 云計算 機器學習
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