IoT architecture mit Microsoft Azure, Design Patterns und Best Practices

1. Internet of Things with
Azure
Christian Waha
cwlabs software design and architecture

2. Agenda
 Aktueller Stand des Internet ofThings
 Heutige Architektur
 Patterns undAnti-Patterns
 Demo
 ZukünftigeArchitektur

3. Ist das Internet of Things etwas neues?
Abhängig wem du frägst:
Nix neues
„Das machen wir schon
Mindestens seit 30 Jahren“
Ein Zauberwesen!
Magisch und wird
bald alles
verändern.

4. IoT Lösungen heute
Device Komplexität
Die meisten frühen erfolgreichen IoT
Entwicklungen waren entweder …
Für sehr komplexe und teuere Devices,
wo es akzeptabel war wenn die extra
angefertigte Hardware/Software
Lösung die Kosten der Devices
rechtfertigte.
Der andere Fall sind hohe Stückzahlen,
von gleichen Geräten, bei welchen die
Software Anforderungen ziemlich
einfach waren….

5. Microsoft Azure IoT Services
Devices Device Connectivity Storage Analytics Presentation & Action
Event Hubs SQL Database
Machine
Learning
App Service
Service Bus
Table/Blob
Storage
Stream Analytics Power BI
External Data
Sources
DocumentDB HDInsight
Notification
Hubs
External Data
Sources
Data Factory Mobile Services
BizTalk Services
{ }

6. Pattern: Think big. Start small
 Entwickle mit einer Architektur die skaliert, aber
starte beim Prototyping mit einer kleinen Anzahl
von Geräten.
 Es ist schwierig herauszufinden welche Daten einen
Wert haben – welche Bedeutung, welcher Sensor
und welches Gerät sind notwendig – bis man einmal
angefangen hat etwas zu bauen.
 Es ist viel einfacher Geräte IDs, Management /
Updates und Sicherheit bei einer kleinen Zahl von
Geräten zu überschauen
Think big, aber
starte erstmal klein
Experimentiere,
Lerne und
Verbessere.

7. IoT Architektur Anforderungen
 Handhabung von extremer Hardware und Software Heterogenität.
 Niedrigere Startbarriere: Bewerten -> Prototype -> Einsetzen.
 Hot-path und Cold-path Analyse vorhalten und antworten.
 Baue für Hyper-scale und ermögliche niedrige Latenz.
 Sicherheit by design; Unterstütze dieVerteidigung in derTiefe.

8. Pattern: Telemetry first
 Es ist sehr schwer vorherzusagen welche Daten
nützlich sein werden.
 Es ist verlockend, aber häufig ineffizient im ersten
Schritt die BusinessTransformationion zu
implementieren.
 Denke nicht nur über Gerätetelemetrie, sondern
auch über Diagnosetelemtrie nach.
 Privatspähre und Sicherheitsprobleme der
Telemetrie ist grundsätzlich weniger als für
Command & Control.
Start mit Telemetrie.
Die wichtigen Daten
können nicht die sein
die du erwartest.
Beachte erst
Privatsphäre,
Sicherheit und
Managebarkeit, bevor
man mit Command &
Control beginnt.

9. Telemetrie Aktuell
 High scale Daten Aufnahme mit
Event Hub.
 High scale stream processing mit
Stream Analytics (or HDInsight
/Storm)
 Speicher für cold-path Analyse
 Bearbeitung für hot-path Analyse

10. Event Hubs und Stream Analytics
 Cloud-scale telemetry aufnahme über Websites,Apps, und Devices
 Kompatibel mit mehr als einer Million Hersteller unterstützt HTTP, AMQP und MQTT
 Aufnahme von millionen von Events pro Sekunde
 SAS basierende Sicherheit, mit unique token pro Publisher
 Konfigurierbare Daten Speicherung (1-30Tage)
 Geringe Latenz (<10 ms für volatile Daten)
 Verknüpfbar mit anderen Cloud services wie etwa Stream Analytics
 Real-time Analyse für Internet ofThings Lösungen
 Stream Millionen von Events pro Sekunde
 Mission kritische Zuverlässigkeit,Geschwindigkeit und vorhersehbare Ergebnise
 Schnelle Entwicklung durch eine SQL-basierender ähnlicher Sprache

11. Demo anlegen eines Event-Hub

12. Pattern: Unterbreche nicht den Fast-Path
Erzeuge keine Prozess-
Bottlenecks aus versehen.
(Bedenke genau was du
tust, bevor du zwischen
High-Performance
Komponenten eingreifst.
Verbrenne dir nicht die
Finger solange du nicht
genau weißt was du hier
tust.
 ImTelemetrie Beispiel ist keine
Unterbrechung des
Datenflußes zwischen Event
Hub und Stream Analytics

13. Pattern: Sicherheit tief verwurzeln
Die gesamte Organisation muss auf Sicherheit fokusiert sein, und
dieser Fokus muss der ganze Produkt Lifecycle verinnerlichen.
Denke über
Sicherheit, Identäten
und Management
gleich am Anfang
nach!
Sicherheit ist eine auf
den Kunden und
Azure verteilte
Aufgabe.
Anforderungen
Design &
Umsetzung
Verification &
Release
Rückmeldung
Physikalische
Sicherheit,
Angriffssicherh
eit
Hardware &
Firmware
Sicherheit,
Secure Boot
Netzwerk,
Protokoll &
Applikationssic
herheit
Identity
management
für Devices und
Benutzer
Datenschutz
Sicherheit und
Kontrolle

14. Azure IoT Suite
 Plane und budgetiere appropriately mit einem einleuchtenden und einfachem
Business Model
 Wachse und erweitere Lösungen um Millionen von Szenarios zu unterstützen.
 Beschleunige Zeit zu Ergebnis durch einfaches deployen von IoT applications für die
meisten allgemeinen Szenarien, wie Remote Monitoring, Asset Management, und
Predictive maintenance

15. Azure IoT Referenz Architektur
Solution PortalProvisioning API
Identity & Registry Stores
Stream Event Processor
Analytics/
Machine
Learning
Daten
Visualisierung und
Präsentation
Device State Store
Gateway
Storage
IP basierende
Devices
Vorhandene IoT
Devices
Low power
Devices
PräsentationDevice und Event Processing
Daten
Transport
Devices und
Daten Quellen
Cloud
Gate-
way
Agent
Libs
Agent
Libs
Control System Worker Role
Agent
Libs

16. Pattern: Baue nach der Referenz Archtektur
 Die IoT Suite hilft bei der Implementierung, dem Design und dem Deployment für
IoT Applikationen in den meisten Fällen.
 Portable Client libraries welche einfache Cloud Connection für Geräte und
Gateways unterstützen.
 IoT Hub erweitert das Event Hubs um DevicesVersorgung, Identitäten, Command
& Control und Management.
 Aufbauend auf der Referenz Architektur wird es einfach sein die Azure IoT Suite zu
benutzen. (Momentan ist nur das Remote Monitoring verfügbar)

17. Zusammenfassung
 Think big (Architektur), aber klein beginnen (Experiment, lernen und verbessern).
 Start mitTelemetrie. Bedenke Privatsphäre, Sicherheit und Managementbarkeit
bevor man zu Command und Control wechselt.
 Greife nicht in die Fast Path Kommunikation ein und produziere dadurch
Bottlenecks.
 Denke an Sicherheit, Identität undVerwaltung von Anfang an und über die ganze
Laufzeit des Produktes.
 Baue jetzt schon basierend auf der Referenz Architektur um später einfach zur
Azure IoT Suite wechseln zu können.

18. Sprecher
Christian Waha
Twitter: @cwaha
Facebook: www.facebook.com/christian.waha
Blog: blog.cwlabs.eu