Eclipse IoT: Einheitliches Open-Source-Paket für schnelle IoT-Entwicklung

Kai Hudalla

Kai Hudalla entwickelt seit langem IoT-Lösungen bei Bosch für Smart Homes, Energiemanagement, E-Mobility und Automotive, bevor der Begriff Mainstream wurde. Kern-Contributor zu mehreren Eclipse IoT Projekten, einschließlich Eclipse Hono, championed er eine Open-Source-Integrationsplattform, die Millionen Geräte mit der Cloud verbinden kann. Er spricht häufig auf Branchenkonferenzen und genießt Kochen und Golfen, wann immer das Wetter erlaubt.

Geräte verbinden, Digital Twins managen und Software-Updates orchestrieren sind die drei Säulen, die die meisten Vendors in proprietären IoT-Angeboten adressieren. Doch viele Organisationen bevorzugen es, sich nicht in einen einzelnen Vendor oder eine geschlossene Plattform zu locken. Sie müssen oft IoT-Cloud-Services in ihren eigenen Rechenzentren einbetten. Open-Source-Lösungen sind der flexibelste Weg, diese Anforderungen zu erfüllen.

Während Eclipse IoT Projekte bereits die nötigen Capabilities liefern – Device Connectivity, Digital Twin Management, Software Rollout – operiert jede Komponente unabhängig. Ihre Integration verlangt signifikanten Aufwand, was eine steile Lernkurve schafft.

Um dies zu lösen, assemblieren wir ein vor-integriertes, kohärentes Paket, das Eclipse Hono, Eclipse Ditto und Eclipse hawkBit bündelt. Durch Auslieferung eines ready-to-use, vorkonfigurierten Bundles können Entwickler sich auf Applikationslogik fokussieren statt die einzelnen Projekte zusammenzuplumben, was die Eintrittsbarriere senkt und Deployment für gängige IoT-Szenarien beschleunigt.

Ein integriertes IoT-Paket

Ziel ist es, einen cloud-nativen IoT-Stack basierend auf Eclipse Hono, Eclipse Ditto und Eclipse hawkBit bereitzustellen, deploybar auf Kubernetes-Umgebungen.

Eclipse Hono: Einheitliche Gerätekonnektivität

Eclipse Hono bietet ein robustes, protokoll-agnostisches Interface für das Verbinden von Millionen Geräten mit Backend-Services. Es unterstützt nativ HTTP, MQTT und AMQP und exponiert APIs für Schlüssel-IoT-Kommunikationsmuster: Telemetrie- und Event-Reporting, sowie Command & Control für Device-Aktionen.

Thomas Jäckle

Thomas Jäckle ist seit 2010 Software Developer bei Bosch. Seit 2015 leitet er den Bosch IoT Things Cloud Service, und seit 2017 dient er als Committer und Project Lead für Eclipse Ditto. Bachelor in Informatik, Master in Application Architecture von Hochschule Furtwangen, leidenschaftlich für Software Craftsmanship und kontinuierliches Lernen.

Eclipse Ditto: Digital Twin Management

Eclipse Ditto vereint IoT Devices und ihre Digital Twins, bietet State Management, Metadata Search und eine Brücke zwischen physischen Devices und Applikationen. Es unterstützt AMQP 1.0, AMQP 0.9.1, MQTT, Apache Kafka und HTTP/WebSockets.

Eclipse hawkBit: Software Update Orchestrierung

Eclipse hawkBit ist ein domänen-unabhängiges Backend, das Firmware- und Applikations-Updates an Edge Devices und Gateways über IP deployed. Es ermöglicht sichere, up-to-date Systeme und eröffnet neue Erlösmodelle, wie Feature-Extension-Monetarisierung.

Die High-Level-Architektur des vor-integrierten IoT-Pakets bestehend aus Eclipse Hono, Eclipse Ditto und Eclipse hawkBit.

High-Level-Architektur des IoT-Pakets

Jeroen Laverman

Jeroen Laverman ist seit 2015 bei Bosch, startend in Device Abstraction und Semantik bevor er in Software Updates wechselte. 2018 wurde er Product Owner von Bosch IoT Rollouts und Project Lead von Eclipse hawkBit. Er hält einen Bachelor in Computer Engineering von Hochschule Furtwangen und einen Master in Information Science von Pforzheim University Business School.

Eclipse Hono umfasst eine Reihe Protokoll-Adapter, die Devices erlauben, via MQTT, HTTP, AMQP und CoAP zu verbinden. Devices können Telemetrie und Events uploaden, die Hono via seine Northbound AMQP 1.0 APIs weiterleitet. Applikationen nutzen diese APIs, um Commands zu senden und Responses zu empfangen. Das Paket incorporiert auch ein produktionsreifes Device Registry, das Identitäten und Credentials managed, und nutzt enMasse für skalierbares Message Routing und Brokering.

Eclipse Ditto nutzt Honos Northbound API, verarbeitet Telemetrie, Events und Commands. Es präsentiert Devices als Digital Twins, die den letzten bekannten State reflektieren, der durch Hono reported wurde. Applikationen können direkt mit Devices via Hono interagieren oder Twin State via Twin API abfragen. Notification von State Changes verfügbar über AMQP 1.0, AMQP 0.9.1, MQTT, Apache Kafka oder HTTP.

Eclipse hawkBit aktiviert, wenn Firmware- oder Applikations-Updates erforderlich sind. IoT Applikationen kommunizieren mit hawkBit via dessen RESTful Management API. hawkBit nutzt Ditto als Device Inventory, enabling Filtering und Grouping basierend auf gespeicherten Properties und State. Dies unterstützt strukturierte Update-Flows, kaskadierte Deployment-Gruppen und Emergency Shutdowns bei Error-Threshold-Breaches.

Wer arbeitet an diesem IoT Package?

Red Hat und Bosch deployen und contribuieren bereits zu Eclipse Hono, teilen das gemeinsame Ziel, Developer Experience mit Eclipse IoT Technologien zu verbessern. Wir treiben aktiv die Entwicklung dieses Cloud Stack Packages voran und laden Kollaborateure ein, die Hono, Ditto und hawkBit auf ihrer eigenen Infrastruktur laufen lassen wollen.

Interessierte Parteien können per Email oder GitHub Kontakt aufnehmen. Das IoT Cloud Package wird unter dem Eclipse IoT Packages Projekt entwickelt, das sich auf Integration bestehender Eclipse IoT Projekte fokussiert. Es wird Deployment-Instruktionen und Helm Charts für Deployment dieser Packages auf Kubernetes-Plattformen bereitstellen.