# EdgeX 规则引擎教程 ## 概览 在 EdgeX Geneva 版本中, [EMQ X Kuiper - 基于 SQL 的轻量级流式数据处理软件](https://github.com/emqx/kuiper)与 EdgeX 进行了集成。在进入这篇教程之前，让我们先花一些时间来了解一些 Kuiper 的基本知识。EMQ X Kuiper 是 Golang 实现的轻量级物联网边缘分析、流式处理开源软件，可以运行在各类资源受限的边缘设备上。Kuiper 基于`源 (Source)`，`SQL (业务逻辑处理)`， `目标 (Sink)` 的方式来支持流式数据处理。 - 源（Source）：流式数据的数据源，例如来自于 MQTT 服务器的数据。在 EdgeX 的场景下，数据源就是 EdgeX 消息总线（EdgeX message bus），可以是来自于 ZeroMQ 或者 MQTT 服务器； - SQL：SQL 是你流式数据处理指定业务逻辑的地方，Kuiper 提供了 SQL 语句可以对数据进行抽取、过滤和转换； - 目标（Sink）：目标用于将分析结果发送到特定的目标。例如，将分析结果发送到另外的 MQTT 服务器，或者一个 HTTP Rest 地址； ![](../../resources/arch.png) 使用 Kuiper，一般需要完成以下三个步骤。 - 创建流，就是你定义数据源的地方 - 写规则 - 为数据分析写 SQL - 指定一个保存分析结果的目标 - 部署，并且运行规则 该教程描述如何使用 Kuiper 处理来自于 EdgeX 消息总线的数据。 ## Kuiper EdgeX 集成 在不同的微服务之间，EdgeX 使用[消息总线](https://github.com/edgexfoundry/go-mod-messaging)进行数据交换。它包含了一个抽象的消息总线接口，并分别实现了 ZeroMQ 与 MQTT，在不同的微服务之间信息交互的支持。Kuiper 和 EdgeX 的集成工作包含了以下三部分， - 扩展了一个 EdgeX 消息总线源，支持从 EdgeX 消息总线中接收数据 - 为了可以分析数据，Kuiper 需知道传入的数据流的格式。一般来说，用户最好在创建流的时候指定被分析的流数据的格式。如下所示，一个 ``demo`` 流包含了一个名为 ``temperature`` 的字段。这与在关系型数据库中创建表格定义的时候非常像。在创建了流定义以后，Kuiper 可以在编译或者运行时对进入的数据进行类型检查，相应错误也会报告给用户。 ```shell CREATE STREAM demo (temperature bigint) WITH (FORMAT="JSON"...) ``` 然而在 EdgeX 中，数据类型定义在 EdgeX ``Core contract Service`` 中已经指定，为了提升使用体验，用户可以在创建流的时候不指定数据类型。Kuiper 源会在初始化规则的时候，从 ``Core contract Service`` 中获取所有的 ``value descriptors`` 定义（所以如果有任何数据类型定义的变化，你需要重启规则）。当接收到来自于消息总线的数据的时候，会根规则转换为[相应的数据类型](../rules/sources/edgex.md)。 - 扩展支持 EdgeX 消息总线目标（sink），用于将处理结果写回至 EdgeX 消息总线。用户也可以选择将分析结果发送到 Kuiper 之前已经支持的 RestAPI 接口等。 ![](arch_light.png) ## 运行 EdgeX Docker 实例 打开 [EdgeX develop-scripts 项目](https://github.com/edgexfoundry/developer-scripts/tree/master/releases)，并且下载 Geneva 版本的 Docker compose file，然后启动所有的 EdgeX 容器。 ```shell # docker-compose -f ./docker-compose-nexus-redis-no-secty.yml up -d --build ``` 所有的容器启动完毕之后，请使用 ``docker ps`` 命令确定所有的容器已经正常启动。 ```shell $ docker ps CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 5618c93027a9 nexus3.edgexfoundry.org:10004/docker-device-virtual-go:master "/device-virtual --p…" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:49990->49990/tcp edgex-device-virtual fabe6b9052f5 nexus3.edgexfoundry.org:10004/docker-edgex-ui-go:master "./edgex-ui-server" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:4000->4000/tcp edgex-ui-go 950135a7041d emqx/kuiper:0.3.1 "/usr/bin/docker-ent…" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:20498->20498/tcp, 9081/tcp, 0.0.0.0:48075->48075/tcp edgex-kuiper c49b0d6f9347 nexus3.edgexfoundry.org:10004/docker-support-scheduler-go:master "/support-scheduler …" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:48085->48085/tcp edgex-support-scheduler 4265dcc2bb48 nexus3.edgexfoundry.org:10004/docker-core-command-go:master "/core-command -cp=c…" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:48082->48082/tcp edgex-core-command 4667160e2f41 nexus3.edgexfoundry.org:10004/docker-app-service-configurable:master "/app-service-config…" 37 minutes ago Up 37 minutes 48095/tcp, 0.0.0.0:48100->48100/tcp edgex-app-service-configurable-rules 9bbfe95993f5 nexus3.edgexfoundry.org:10004/docker-core-metadata-go:master "/core-metadata -cp=…" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:48081->48081/tcp, 48082/tcp edgex-core-metadata 2e342a3aae81 nexus3.edgexfoundry.org:10004/docker-support-notifications-go:master "/support-notificati…" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:48060->48060/tcp edgex-support-notifications 3cfc628e013a nexus3.edgexfoundry.org:10004/docker-sys-mgmt-agent-go:master "/sys-mgmt-agent -cp…" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:48090->48090/tcp edgex-sys-mgmt-agent f69e9c4d6cc8 nexus3.edgexfoundry.org:10004/docker-core-data-go:master "/core-data -cp=cons…" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:5563->5563/tcp, 0.0.0.0:48080->48080/tcp edgex-core-data 9e5091928409 nexus3.edgexfoundry.org:10004/docker-support-logging-go:master "/support-logging -c…" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:48061->48061/tcp edgex-support-logging 74e8668f892c redis:5.0.7-alpine "docker-entrypoint.s…" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:6379->6379/tcp edgex-redis 9b341bb217f9 consul:1.3.1 "docker-entrypoint.s…" 37 minutes ago Up 37 minutes 0.0.0.0:8400->8400/tcp, 8300-8302/tcp, 8301-8302/udp, 8600/tcp, 8600/udp, 0.0.0.0:8500->8500/tcp edgex-core-consul ed7ad5ae08b2 nexus3.edgexfoundry.org:10004/docker-edgex-volume:master "/bin/sh -c '/usr/bi…" 37 minutes ago Up 37 minutes edgex-files ``` ### 创建流 该步骤是创建一个可以从 EdgeX 消息总线进行数据消费的流。有两种方法来支持管理流，你可以选择喜欢的方式。 #### 方式1: 使用 Rest API 请注意: EdgeX 中的 Kuiper Rest 接口使用``48075``端口，而不是缺省的``9081``端口。所以在 EdgeX 调用 Kuiper Rest 的时候，请将文档中所有的 9081 替换为 48075。 请将 ``$kuiper_server`` 替换为本地运行的 Kuiper 实例的地址。 ```shell curl -X POST \ http://$kuiper_server:48075/streams \ -H 'Content-Type: application/json' \ -d '{ "sql": "create stream demo() WITH (FORMAT=\"JSON\", TYPE=\"edgex\")" }' ``` 关于其它 API，请参考[该文档](../restapi/overview.md). #### 方式2: 使用 Kuiper 命令行 使用以下命令，进入运行中的 Kuiper docker 实例。 ```shell docker exec -it kuiper /bin/sh ``` 使用以下命令，创建一个名为 ``demo`` 的流定义. ```shell bin/cli create stream demo'() WITH (FORMAT="JSON", TYPE="edgex")' ``` 其它命令行，请参考[该文档](../cli/overview.md)。 ------ 现在流已经创建好了，但是你可能好奇 Kuiper 是如何知道消息总线的地址和端口，因为此类信息在 ``CREATE STREAM`` 并未指定。实际上这些信息是在配置文件 ``etc/sources/edgex.yaml`` 中指定的，你可以在命令行窗口中输入 ``cat etc/sources/edgex.yaml`` 来查看文件的内容。如果你有不同的服务器、端口和服务的地址，请更新相应的配置。正如之前提到的，这些配置选项可以在容器启动的时候进行重写。 ```yaml #Global Edgex configurations default: protocol: tcp server: localhost port: 5566 topic: events serviceServer: http://localhost:48080 ..... ``` 更多关于配置文件的信息，请参考[该文档](../rules/sources/edgex.md). ### 创建规则 让我们创建一条规则，将分析结果发送至 MQTT 服务器，关于 MQTT 目标的相关配置，请参考[这个链接](../rules/sinks/mqtt.md)。与创建流的过程类似，你可以选择使用 REST 或者命令行来管理规则。 以下例子将选出所有 ``events`` 主题上所有的数据，分析结果将被 - 发布到公共的 MQTT 服务器 ``broker.emqx.io`` 的主题``result`` 上； - 打印至日志文件 #### 选项1: 使用 Rest API ```shell curl -X POST \ http://$kuiper_server:9081/rules \ -H 'Content-Type: application/json' \ -d '{ "id": "rule1", "sql": "SELECT * FROM demo", "actions": [ { "mqtt": { "server": "tcp://broker.emqx.io:1883", "topic": "result", "clientId": "demo_001" } }, { "log":{} } ] } ``` #### 选项2: 使用 Kuiper 命令行 你可以使用任意编辑器来创建一条规则，将下列内容拷贝到编辑器中，并命名为 ``rule.txt``。 ```json { "sql": "SELECT * from demo", "actions": [ { "mqtt": { "server": "tcp://broker.emqx.io:1883", "topic": "result", "clientId": "demo_001" } }, { "log":{} } ] } ``` 在运行的容器中，执行以下命令。 ```shell # bin/cli create rule rule1 -f rule.txt Connecting to 127.0.0.1:20498... Creating a new rule from file rule.txt. Rule rule1 was created successfully, please use 'cli getstatus rule rule1' command to get rule status. ``` ------ 如想将结果发送到别的目标，请参考 Kuiper 中支持的[其它目标](../rules/overview.md#actions)。你现在可以看一下在 ``log/stream.log``中的日志文件，查看规则的详细信息。 ``` time="2020-04-17T06:32:24Z" level=info msg="Serving kuiper (version - 0.3.1-4-g9e63fe1) on port 20498, and restful api on port 9081. \n" file="server.go:101" time="2020-04-17T06:32:24Z" level=info msg="The connection to edgex messagebus is established successfully." file="edgex_source.go:95" rule=rule1 time="2020-04-17T06:32:24Z" level=info msg="Successfully subscribed to edgex messagebus topic events." file="edgex_source.go:104" rule=rule1 time="2020-04-17T06:32:24Z" level=info msg="The connection to server tcp://broker.emqx.io:1883 was established successfully" file="mqtt_sink.go:161" rule=rule1 time="2020-04-17T06:32:25Z" level=info msg="Get 24 of value descriptors from service." file="edgex_source.go:223" time="2020-04-17T06:32:25Z" level=info msg="sink result for rule rule1: [{\"int32\":-697766590}]" file="log_sink.go:16" rule=rule1 time="2020-04-17T06:32:25Z" level=info msg="sink result for rule rule1: [{\"int8\":-47}]" file="log_sink.go:16" rule=rule1 time="2020-04-17T06:32:25Z" level=info msg="sink result for rule rule1: [{\"int16\":-318}]" file="log_sink.go:16" rule=rule1 time="2020-04-17T06:32:25Z" level=info msg="sink result for rule rule1: [{\"int64\":-8680421421398846880}]" file="log_sink.go:16" rule=rule1 time="2020-04-17T06:32:31Z" level=info msg="sink result for rule rule1: [{\"bool\":true}]" file="log_sink.go:16" rule=rule1 ``` ### 监控分析结果 因为所有的分析结果都被发布到``tcp://broker.emqx.io:1883``，你可以直接使用以下的 ``mosquitto_sub`` 命令来监听结果，你也可以参考别的 [MQTT 客户端工具](https://www.emqx.io/blog/mqtt-client-tools). ```shell # mosquitto_sub -h broker.emqx.io -t result [{"bool":true}] [{"bool":false}] [{"bool":true}] [{"randomvalue_int16":3287}] [{"float64":8.41326e+306}] [{"randomvalue_int32":-1872949486}] [{"randomvalue_int8":-53}] [{"int64":-1829499332806053678}] [{"int32":-1560624981}] [{"int16":8991}] [{"int8":-4}] [{"bool":true}] [{"bool":false}] [{"float64":1.737076e+306}] ... ``` 你也可以敲入以下的命令来查看规则执行的状态。相关的查看规则状态的 REST API 也有提供，请检查[相关文档](../restapi/overview.md). ```shell # bin/cli getstatus rule rule1 Connecting to 127.0.0.1:20498... { "source_demo_0_records_in_total": 29, "source_demo_0_records_out_total": 29, "source_demo_0_exceptions_total": 0, "source_demo_0_process_latency_ms": 0, "source_demo_0_buffer_length": 0, "source_demo_0_last_invocation": "2020-04-17T10:30:09.294337", "op_preprocessor_demo_0_records_in_total": 29, "op_preprocessor_demo_0_records_out_total": 29, "op_preprocessor_demo_0_exceptions_total": 0, "op_preprocessor_demo_0_process_latency_ms": 0, "op_preprocessor_demo_0_buffer_length": 0, "op_preprocessor_demo_0_last_invocation": "2020-04-17T10:30:09.294355", "op_filter_0_records_in_total": 29, "op_filter_0_records_out_total": 21, "op_filter_0_exceptions_total": 0, "op_filter_0_process_latency_ms": 0, "op_filter_0_buffer_length": 0, "op_filter_0_last_invocation": "2020-04-17T10:30:09.294362", "op_project_0_records_in_total": 21, "op_project_0_records_out_total": 21, "op_project_0_exceptions_total": 0, "op_project_0_process_latency_ms": 0, "op_project_0_buffer_length": 0, "op_project_0_last_invocation": "2020-04-17T10:30:09.294382", "sink_sink_mqtt_0_records_in_total": 21, "sink_sink_mqtt_0_records_out_total": 21, "sink_sink_mqtt_0_exceptions_total": 0, "sink_sink_mqtt_0_process_latency_ms": 0, "sink_sink_mqtt_0_buffer_length": 1, "sink_sink_mqtt_0_last_invocation": "2020-04-17T10:30:09.294423" ``` ### 总结 在本教程中，我们介绍了使用 EdgeX Kuiper 规则引擎的非常简单的例子，如果使用过程中发现任何问题，请到 EdgeX，或者 Kuiper Github 中报问题。 ### 更多练习 目前的规则没有过滤发送给 Kuiper 的任何数据，那么如何过滤数据呢？请使用[删除规则](../cli/rules.md)，然后试着更改一下 SQL 语句，完成更改后，重新部署规则。这时候如果监听 MQTT 服务的结果主题，检查一下相关的规则是否起作用？ #### 扩展阅读 - 阅读 [EdgeX 源](../rules/sources/edgex.md) 获取更多详细信息，以及类型转换等。 - [如何使用 meta 函数抽取在 EdgeX 消息总线中发送的更多信息？](edgex_meta.md) 设备服务往总线上发送数据的时候，一些额外的信息也随之发送，比如时间创建时间，id 等。如果你想在 SQL 语句中使用这些信息，请参考这篇文章。 - [EdgeX 消息总线目标](../rules/sinks/edgex.md). 该文档描述了如何使用 EdgeX 消息总线目标。如果你想把分析结果发送到消息总线中，你可能对此文章感兴趣。 如想了解更多的 EMQ X Kuiper 的信息，请参考以下资源。 - [Kuiper Github 代码库](https://github.com/emqx/kuiper/) - [Kuiper 参考指南](https://github.com/emqx/kuiper/blob/master/docs/zh_CN/reference.md)