4.2.2016 Infrastructure as Code ­ /ch/open OBL vom 4. Februar 2016, Copyright (c) 2016, Marcel mc­b Bernet, Zürich

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Infrastructure as Code (Docker,Vagrant und Co. im Einsatz)

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Über Marcel mc­b BernetNach langen Jahren als Stabstelle und Technologie Vordenker beidiversen Firmen und der öffentlichen Verwaltung und Mitglied indiversen Expertenkommissionen widmet sich Marcel Bernet heutehauptsächlich der Beratung und Schulung.

Als ehemaliger /ch/open Präsident und heutiges Ehrenmitgliedentwickelt und fördert er Open Source und setzt diese in seinenProjekten ein.

ProjekteIoTKit (C/C++, Open Hardware)3D Druck (Open Manufacturing)microHOME (C/C++, Smart Home)microSRCP (C/C++, Open Hardware/Manufacturing)

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AgendaInternet der Dinge (IoT)

IoT Infrastruktur

Infrastructure as Code (Umsetzung)

Services & Frameworks (Docker)Host und Plattformen (Vagrant und Packer)

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Internet der Dinge (IoT)

Das «Internet der Dinge» vereint die physische mit der digitalenWelt und bietet so die Möglichkeit für neue Geschäftsmodelle.

Neue Geschäftsmodelle brauchen Services & Frameworks.Services & Frameworks brauchen Infrastruktur.

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IoT Ecosystem (Ökosystem)

Industrie 4.0 ("intelligente Fabrik" oder Smart Factory)

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Architektur: IoT Netzwerk Layer

Little Data ­ IoT GeräteDevice Server ­ IoT Geräte Orchestrieren. Interoperabilätzwischen Geräteprotokollen und REST herstellen.Big Data ­ Services & Frameworks: zum Sammeln undAuswerten von Daten.

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IoT Infrastruktur

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Infrastruktur: IoT HardwareFRDM K64F Mikrocontrollerboard IoTKit SMD Shield

ca. 20 Verschiedene Funktionen (Licht, Hall, Temperator­Sensoren, Schritt­ DC­Motoren, Servo ...)Vielzahl von Bus Systemen (Ethernet, Bluetooth, WLAN,ZigBee, I2C, SPI, UART, Funk, Infrarot ...)Einbindung > 80 externe Sensoren und Aktoren (SeeedstudioGrove)

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Infrastruktur: IoT Services & FrameworksSmart Home

openHAB2 (Eclipse SmartHome) ­ (Dockerfile)FHEM ­ (Dockerfile)

Big DataThingSpeak ­ (Dockerfile)LAM Server ­ (Dockerfile)Cloud: Amazon, IBM, ...NoSQL (in Plannung)

Industrie 4.0LWM2M (Eclipse Leshan ­ CoAP Protokoll) ­ (Dockerfile)Mosquitto (MQTT Broker) ­ (Dockerfile)

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Infrastruktur: IoT ToolsMikrocontrollerboard: IDE und Buildserver

Codebox, Jenkins, GCC4ARM, Yotta ­ (Dockerfile)Smartphone (Web)­App: IDE und Buildserver

Codebox, Jenkins, Android SDK, Apache Cordova(PhoneGap) ­ (Dockerfile)

(Java) Device Server: IDE und BuildserverCodebox, Jenkins, Maven ­ (Dockerfile)

Shell Prompt (Tests) curl, wget, wetty ­ (Dockerfile)

GIT Repository

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Infrastruktur: IoT Host und Plattform(en)Ubuntu­ oder XUbuntu­Host als USB­Stick, VM (lokal) oder in derCloud

Beinhaltet:

Apache als Reverse Proxy ­ (Konfiguration)HTML StartseiteDocker­Enginenur XUbuntu: Eclipse C++ IDE, FreeCAD, Fritzing, Arduino­IDE

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Infrastruktur: IoT Demo

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Infrastructure as CodeDie IT­Infrastruktur programmieren zu können eröffnetUnternehmen ein bislang ungeahntes Mass an Flexibilität.

Das gilt nicht nur für die Bereitstellung der Services, sondern auchfür Versionierung, Tests und Reproduktion.

Quelle: Computerwoche.de

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DockerDocker ist eine Open­Source­Software, die bei linuxoidenBetriebssystemen dazu verwendet werden kann, Anwendungenmithilfe von Betriebssystemvirtualisierung in Containern zu isolieren

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Docker: Funktionsweise und Konzepte

Image ­ ein Image ist bei Docker eine portable Abbildung einesContainers.Container ­ ein Container ist ein lauffähiges, virtuellesBetriebssystem.Dockerfile ­ eine Textdatei, die Befehle enthält, um ein Imageden eigenen Anforderungen anzupassen.Docker Hub ­ ein Online­Dienst, der eine Registry für Docker­Images und Repositorys beinhaltetImage erstellen: Container starten: 

Beispiel: LWM2M Server (leshan)

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Docker + make

make (englisch für machen, erstellen) ist ein Build­Management­Tool, das Kommandos in Abhängigkeit von Bedingungen ausführt.Es wird hauptsächlich bei der Softwareentwicklung alsProgrammierwerkzeug eingesetzt.

Vereinfachung Docker CLIAbhängigkeiten zwischen Docker ContainernAusbaubar mit Tests (z.B. sind alle Container gestartet)Verminderte Abhängigkeit von Docker Tools

Beispiel: LWM2M Server (leshan)

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Docker: Lessons Learned

Getestete Container wie Produkte behandeln und in HubablegenGleichartige Services & Frameworks und Tools in einemContainer kombinieren (z.B. IDE und Build Server)Viele Einträge im Dockerfile bremsen den Build (vor allem in derCloud), siehe z.B. mbed IDE DockerfileProzesse in Container nicht als root laufen lassen (Security!)Docker Container eigen sich hervorragend um Tools (SDK's)voneinnander zu trennen (z.B. Android SDK von ARM)

Beispiel

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Infrastruktur: Host und Plattform(en)IoT USB Stick (für die Kurse) mit GUI, Eclipse, LibreOffice etc.IoT Server ­ lauffähig in VirtualBox (für Demos)IoT Cloud Server (Produktiv)

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VagrantVagrant ist eine freie­ und Open­Source Ruby­Anwendung zumErstellen und Verwalten von virtuellen Maschinen.

Vagrant ermöglicht einfaches Deployment insbesondere in derSoftware­ und Webentwicklung und dient als Wrapper zwischenVirtualisierungssoftware wie VirtualBox, VMware und Hyper­V undSoftware­Configuration­Management­Anwendungenbeziehungsweise Systemkonfigurationswerkzeugen wie Chef,Saltstack und Puppet.

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Vagrant: Funktionsweise und Konzepte

Projektinitialisierung eine Datei Vagrantfile wird erstellt.

BoxenBoxen sind bei Vagrant vorkonfigurierte (Vorlagen) VirtuelleMaschinen:  , 

KonfigurationDie gesamte Konfiguration erfolgt im Vagrantfile

ProvisioningProvisioning bedeutet bei Vagrant die Anweisung an einanderes Programm, zumeist SCM­Software, aber auchgrundlegende Anwendungen wie die Shell

Sitzung beginnen: Verbinden: Sitzung beenden: 

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Vagrant: Beispiele

IoT USB Stick ­ (Vagrantfile)XUbuntu, IoTKit Sourcen, C++ for ARM, Eclipse, FreeCAD,Links als Desktop Icons

IoT Server ­ (Vagrantfile)Ubuntu, IoTKit Sourcen, Docker Container

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Vagrant: offene Punkte

Grundimage mit vorinstallierter Software (Docker­Engine, ...),bei Wechsel OS Version: Ubuntu 14.x vs. 15.xCloudCH Tastatur

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PackerPacker ist ein Tool zur Erstellung von Images für die Plattformenvon Amazon AWS, OpenStack, VMWare, Virtualbox, Docker undweitere.

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Packer Funktionsweise und Konzepte

Artefakte ­ sind gebaute Virtuelle MaschinenBuild ­ beschreibt den Prozess welche ein Artefakt für eine odermehrere Plattformen baut: Commands ­ sind Sub­Befehle wie das Artefakt gebaut werdensollProvisioners ­ bereiten das Artefakt für eine bestimmtePlattform aufTemplates ­ sind JSON Dateien welche die verschiedenenBuild­Abläufe von Packer beschreiben

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Packer: Beispiele

Ubuntu Server (VirtualBox)JSON TemplateArtefakt

XUbuntu USB StickJSON TemplateArtefakt

AWS CloudJSON Template

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Plattform: IoT USB StickBootable USB Stick mit XUbuntu, C++ for ARM, Eclipse, FreeCADetc.

Erzeugt aus einem VirtualBox DiskBenötigt QEMU Tools und dd (Windows: Win32 DiskImager)Beispiel:

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ZusammenfassungPacker dient zum Erstellen von Grundimages, sogenannteArtefakteVagrant instanziert diese (mit Zusatzsoftware)Docker Images eignen sich für Services & Frameworks undToolsModularisierung verbessert die Wiederverwendbarkeit

Infrastructure as Code vermindert:

Mühsame TypearbeitManuelle NachbearbeitungNachträgliche Fehlersuche

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LinksKurse ­ Internet der Dinge für Implementierer (EB­Zürich)

GrundlagenAufbau 1 ­ Komplexe AnwendungenAufbau 2 ­ «Dinge» und die CloudAufbau 3 ­ Raspberry Pi und Co. als Server(Kompakt für Entwickler/innen)

Internet der Dinge für Manager / Integratoren ­ in PlannungInfrastructure as Code ­ in PlannungBig Data / NoSQL Datenbanken ­ in PlannungTools

DockerAtlas (Packer, Vagrant)

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