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當(dāng)我們在使用 Shifu 采集數(shù)據(jù)的時候，通常會出現(xiàn)從設(shè)備所采集到的數(shù)據(jù)，與我們所需要的數(shù)據(jù)格式不同的情況。為解決此問題，我們可以使用 Shifu + WasmEdge 實現(xiàn)把 Shifu 采集到的數(shù)據(jù)通過 WasmEdge 進(jìn)行處理后再返回給我們的應(yīng)用程序。

簡介

本文將簡單介紹如何將 WasmEdge 集成到 Shifu 中，從而實現(xiàn)從IoT設(shè)備上采集的數(shù)據(jù)的清洗。

以下為基本架構(gòu)：

以下為本項目的數(shù)據(jù)流：

Shifu 簡介

Shifu 為用戶提供全場景設(shè)備托管與一體化軟件開發(fā)的透明框架。開發(fā)者通過使用 Shifu，可以更簡單地連接、監(jiān)視和控制任何物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

Shifu 的創(chuàng)新優(yōu)勢是通過透明框架內(nèi)的數(shù)字孿生技術(shù)，為設(shè)備賦予有思考能力的 “數(shù)字大腦”。數(shù)字孿生將反映設(shè)備的實時狀態(tài)，對其進(jìn)行開發(fā)操作等同于操作設(shè)備本身。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入到 Shifu 中便會生成標(biāo)準(zhǔn)化接口，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)互動，通過平臺層對場景內(nèi)所有設(shè)備、機(jī)器進(jìn)行北向數(shù)據(jù)收集和南向指令管控。

Shifu 是基于Kube.NETes的云原生架構(gòu)，創(chuàng)造性地將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對應(yīng)為Kubernetes中的Pod，釋放了物聯(lián)網(wǎng)平臺在邊緣場景的設(shè)備管理能力以及云邊端協(xié)同能力。云原生架構(gòu)為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用開發(fā)提供了超高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，并提供給開發(fā)者僅運(yùn)維一套架構(gòu)實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)的平臺級維護(hù)。

Shifu 官方網(wǎng)站：https://shifu.run

WasmEdge 簡介

WasmEdge 是輕量級、安全、高性能、符合 OCI 標(biāo)準(zhǔn)的軟件容器與運(yùn)行環(huán)境。目前是 CNCF 沙箱項目。WasmEdge 被應(yīng)用在 Servrless SaaS、云原生，service mesh、邊緣云、邊緣設(shè)備、智能合約等領(lǐng)域。

WasmEdge 作為輕量級的容器，footprint 只有幾兆，能夠在資源受限的環(huán)境提供安全且不損失性能的運(yùn)行環(huán)境。

嵌入式 Runtime 是 WasmEdge 的一個典型應(yīng)用場景，WasmEdge 提供了 C/C++、Rust、 Golang 等 SDK，方便開發(fā)者將 WasmEdge 嵌入到 現(xiàn)有的應(yīng)用軟件中，從而將幾乎任何應(yīng)用軟件變成可擴(kuò)展的開發(fā)者平臺。WasmEdge 作為嵌入到 Shifu 的輕量級容器，為 Shifu 提供了安全運(yùn)行第三方不受信任代碼的環(huán)境。

了解 WasmEdge 相關(guān)信息：

https://github.com/WasmEdge/WasmEdge

步驟

準(zhǔn)備

kubectl v1.24.2

Docker 20.10.16

kind v0.14.0

git 2.36.1

部署

為了方便您更快的了解本篇文章，您可以通過以下命令從GitHub上拉取本項目。

git clone https://github.com/Edgenesis/wasm-shifu-demo.git
cd wasm-shifu-demo

創(chuàng)建 kind 集群

使用以下命令創(chuàng)建 Kind 集群。

$ kind delete cluster && kind create cluster
Creating cluster "kind" ...
 ? Ensuring node image (kindest/node:v1.24.0) 
 ? Preparing nodes   
 ? Writing configuration  
 ? Starting control-plane ? 
 ? Installing CNI  
 ? Installing StorageClass  
Set kubectl context to "kind-kind"
You can now use your cluster with:
kubectl cluster-info --context kind-kind
Have a question, bug, or feature request? Let us know! https://kind.sigs.k8s.io/#community 

構(gòu)建 Shifu 鏡像

使用以下命令構(gòu)建 Shifu 鏡像。

$ make -f shifu/Makefile build-image-deviceshifu
$ kind load docker-image edgehub/deviceshifu-http-http:v0.0.6
$ docker images | grep edgehub/deviceshifu-http-http 
edgehub/deviceshifu-http-http                v0.0.6    1d6b3544b8ad   54 minutes ago   36.1MB

運(yùn)行虛擬設(shè)備

為了方便您的體驗，這里我們使用虛擬設(shè)備進(jìn)行模擬。安裝并運(yùn)行虛擬設(shè)備，設(shè)備的端口號為8099。

$ docker build -f mockDevice/dockerfile -t mockdevice:v0.0.1 .
$ docker run -p 8099:8099 -itd mockdevice:v0.0.1 
$ docker ps | grep mockdevice
bdfd2b1323be   mockdevice:v0.0.1      "./mockDevice"           19 seconds ago      Up 18 seconds      0.0.0.0:8099->8099/tcp      admiring_feistel

編寫規(guī)則，編譯wasm

您可以通過使用 JAVAScript 編寫規(guī)則。如果您不熟悉 JavaScript，您可以直接使用默認(rèn)規(guī)則。
規(guī)則文件路徑：
wasmEdge/js-func/src/js/run.js 您可以通過修改該規(guī)則實現(xiàn)不同的功能。

$ docker build -t wasm:v0.0.1 -f wasmEdge/js.dockerfile  .
$ kind load docker-image wasm:v0.0.1
$ kubectl Apply -f wasmEdge/k8s

您可以通過以下命令檢查 WasmEdge 的 pod 運(yùn)行情況。

$ kubectl get pod -n wasmedge
NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
wasm-deployment-fbc9564d8-td428   1/1     Running   0          1s

安裝并運(yùn)行 Shifu

使用以下命令安裝 shifu。

$ kubectl apply -f shifuConfig/shifu_install.yml
$ kubectl get pod -n shifu-crd-system
NAME                                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
shifu-crd-controller-manager-5bbdb4d786-s6h4m   2/2     Running   0          1s

安裝 deviceShifu 與 mockDeivce 進(jìn)行連接。在此之前，請先將
shifuConfig/task3/task3.yaml 文件中的 address 修改成您電腦的IP。

spec:
  sku: "E93"
  connection: Ethernet
  address: "192.168.14.163:8099" #修改此處IP地址

通過一下命令，部署運(yùn)行 deviceShifu 。

$ kubectl apply -f shifuConfig/task3
$ kubectl get pod -n deviceshifu
NAME                                                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE
deviceshifu-demodevice-deployment-5589b55569-l5nb2   1/1     Running   0          4s

體驗

您可以啟動一個 Nginx 與 deviceShifu 進(jìn)行通信。

$ kubectl run nginx --image=nginx:1.21
$ kubectl get pod 
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx   1/1     Running   0          3s

通過以下命令，您即可與設(shè)備的數(shù)字孿生進(jìn)行交互，從而實現(xiàn)從IoT設(shè)備上采集的數(shù)據(jù)的清洗。

$ kubectl exec -it nginx -- curl -v  http://deviceshifu-demodevice-service.deviceshifu.svc.cluster.local/get_info;echo

[
   {
      "code":375287,
      "name":"大氣溫度",
      "val":"24.56",
      "unit":"℃",
      "exception":"溫度過高"
   },
   {
      "code":375287,
      "name":"大氣濕度",
      "val":"81.63",
      "unit":"%RH",
      "exception":"濕度過高"
   }
]

同時我們可以使用以下命令查看IoT設(shè)備所產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)。

$ curl localhost:8099/getInfo

{
   "statusCode":"200",
   "message":"success",
   "entity":[
      {
         "dateTime":"2022-09-09 09:46:45",
         "eUnit":"℃",
         "eValue":"23.87",
         "eKey":"e1",
         "eName":"大氣溫度",
         "eNum":"101"
      },
      {
         "dateTime":"2022-09-09 09:46:45",
         "eUnit":"%RH",
         "eValue":"80.62",
         "eKey":"e2",
         "eName":"大氣濕度",
         "eNum":"102"
      }
   ],
   "deviceId":950920,
   "deviceName":"950920",
   "deviceRemark":"2022-09-09 09:46:45"
}

比較兩個輸出，我們成功地將數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行清洗，從而得到我們想要的數(shù)據(jù)。