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教程：使用 Dapr 和 MQTT 代理生成事件驱动应用

项目
11/20/2024

在本演练中，你会将 Dapr 应用程序部署到群集。 Dapr 应用程序使用发布到 MQTT 代理的模拟 MQTT 数据，应用开窗函数，然后将结果发布回 MQTT 代理。发布的输出表示如何在边缘聚合高量数据以减少消息频率和大小。 Dapr 应用程序是无状态的，并使用 MQTT 代理状态存储来缓存窗口计算所需的过去值。

Dapr 应用程序会执行以下步骤：

订阅有关传感器数据的 sensor/data 主题。
接收到有关该主题的数据时，数据将发布到 MQTT 代理状态存储。
它会每隔 10 秒从状态存储中提取一次数据，并计算过去 30 秒内添加时间戳的任何传感器数据的最小值、最大值、平均值、中位数和第 75 百分位值。
超过 30 秒的数据将会从状态存储区过期。
结果以 JSON 格式发布到 sensor/window_data 主题。

注意

本教程禁用 Dapr CloudEvents，这会支持它使用原始 MQTT 进行发布和订阅。

先决条件

已安装 Azure IoT 操作 - 快速入门：使用 K3s 在 GitHub Codespaces 中运行 Azure IoT 操作
已安装 MQTT 代理 Dapr 组件 - 安装 MQTT 代理 Dapr 组件

部署 Dapr 应用程序

此时可以部署 Dapr 应用程序。注册组件不会部署打包在容器中的关联二进制文件。若要连同应用程序一起部署二进制文件，可以使用部署将容器化 Dapr 应用程序和两个组件组合在一起。

首先，创建使用以下定义的 yaml 文件：

组件	说明
`volumes.mqtt-client-token`	用于通过 MQTT 中转站和状态存储对 Dapr 可插入组件进行身份验证的 SAT
`volumes.aio-internal-ca-cert-chain`	用于验证 MQTT 代理 TLS 证书的信任链
`containers.mq-event-driven`	预生成的 Dapr 应用程序容器。

将以下部署 yaml 保存到名为 app.yaml 的文件：

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: dapr-client
  namespace: azure-iot-operations
  annotations:
    aio-broker-auth/group: dapr-workload
---    
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mq-event-driven-dapr
  namespace: azure-iot-operations
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mq-event-driven-dapr
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mq-event-driven-dapr
      annotations:
        dapr.io/enabled: "true"
        dapr.io/inject-pluggable-components: "true"
        dapr.io/app-id: "mq-event-driven-dapr"
        dapr.io/app-port: "6001"
        dapr.io/app-protocol: "grpc"
    spec:
      serviceAccountName: dapr-client

      volumes:
      # SAT token used to authenticate between Dapr and the MQTT broker
      - name: mqtt-client-token
        projected:
          sources:
            - serviceAccountToken:
                path: mqtt-client-token
                audience: aio-internal
                expirationSeconds: 86400

      # Certificate chain for Dapr to validate the MQTT broker
      - name: aio-ca-trust-bundle
        configMap:
          name: azure-iot-operations-aio-ca-trust-bundle

      containers:
      - name: mq-event-driven-dapr
        image: ghcr.io/azure-samples/explore-iot-operations/mq-event-driven-dapr:latest

通过运行以下命令来部署应用程序：
```
kubectl apply -f app.yaml
```

确认应用程序已成功部署。 Pod 应报告所有容器在短间隔后准备就绪，如以下命令所示：

kubectl get pods -l app=mq-event-driven-dapr -n azure-iot-operations

返回以下输出：

NAME                         READY   STATUS              RESTARTS   AGE
mq-event-driven-dapr         3/3     Running             0          30s

部署模拟器

通过部署 Kubernetes 工作负载来模拟测试数据。它通过使用 sensor/data 主题上的 MQTT 客户端定期向 MQTT 中转站发送样本温度、振动和压力读数来模拟传感器。

从“浏览 IoT 操作”存储库部署模拟器：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/Azure-Samples/explore-iot-operations/main/tutorials/mq-event-driven-dapr/simulate-data.yaml

确认模拟器正在正确运行：

kubectl logs deployment/mqtt-publisher-deployment -n azure-iot-operations -f

返回以下输出：

Get:1 http://deb.debian.org/debian stable InRelease [151 kB]
Get:2 http://deb.debian.org/debian stable-updates InRelease [52.1 kB]
Get:3 http://deb.debian.org/debian-security stable-security InRelease [48.0 kB]
Get:4 http://deb.debian.org/debian stable/main amd64 Packages [8780 kB]
Get:5 http://deb.debian.org/debian stable-updates/main amd64 Packages [6668 B]
Get:6 http://deb.debian.org/debian-security stable-security/main amd64 Packages [101 kB]
Fetched 9139 kB in 3s (3570 kB/s)
...
Messages published in the last 10 seconds: 10
Messages published in the last 10 seconds: 10
Messages published in the last 10 seconds: 10

部署 MQTT 客户端

若要验证 MQTT 网桥是否正常工作，请将 MQTT 客户端部署到群集。

在名为 client.yaml 的新文件中，指定客户端部署：

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: mqtt-client
  namespace: azure-iot-operations
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mqtt-client
  namespace: azure-iot-operations
spec:
  serviceAccountName: mqtt-client
  containers:
  - image: alpine
    name: mqtt-client
    command: ["sh", "-c"]
    args: ["apk add mosquitto-clients mqttui && sleep infinity"]
    volumeMounts:
    - name: mqtt-client-token
      mountPath: /var/run/secrets/tokens
    - name: aio-ca-trust-bundle
      mountPath: /var/run/certs/aio-internal-ca-cert/
  volumes:
  - name: mqtt-client-token
    projected:
      sources:
      - serviceAccountToken:
          path: mqtt-client-token
          audience: aio-internal
          expirationSeconds: 86400
  - name: aio-ca-trust-bundle
    configMap:
      name: azure-iot-operations-aio-ca-trust-bundle

使用 kubectl 应用部署文件：

kubectl apply -f client.yaml

验证输出：

pod/mqtt-client created

验证 Dapr 应用程序输出

向 Mosquitto 客户端 Pod 打开 shell：

kubectl exec --stdin --tty mqtt-client -n azure-iot-operations -- sh

订阅 sensor/window_data 主题，以观察 Dapr 应用程序的已发布输出：
```
mosquitto_sub -L mqtt://aio-broker/sensor/window_data
```

验证应用程序是否每 10 秒为各种传感器输出滑动窗口计算：

{
    "timestamp": "2023-11-16T21:59:53.939690+00:00",
    "window_size": 30,
    "temperature": {
        "min": 553.024,
        "max": 598.907,
        "mean": 576.4647857142858,
        "median": 577.4905,
        "75_per": 585.96125,
        "count": 28
    },
    "pressure": {
        "min": 290.605,
        "max": 299.781,
        "mean": 295.521,
        "median": 295.648,
        "75_per": 297.64050000000003,
        "count": 28
    },
    "vibration": {
        "min": 0.00124192,
        "max": 0.00491257,
        "mean": 0.0031171810714285715,
        "median": 0.003199235,
        "75_per": 0.0038769150000000003,
        "count": 28
    }
}

可选 - 创建 Dapr 应用程序

此教程使用 Dapr 应用程序的预生成容器。要自行修改和生成代码，请执行以下步骤：

先决条件

Docker - 用于生成应用程序容器
容器注册表 - 用于托管应用程序容器

构建应用程序

克隆“浏览 IoT 操作”存储库：

git clone https://github.com/Azure-Samples/explore-iot-operations

更改为 Dapr 教程目录：

cd explore-iot-operations/tutorials/mq-event-driven-dapr/src

生成 Docker 映像：

docker build docker build . -t mq-event-driven-dapr

若要在 Kubernetes 群集中使用应用程序，需要将映像推送到容器注册表，例如 Azure 容器注册表。还可以推送到本地容器注册表，例如 minikube 或 Docker。
```
docker tag mq-event-driven-dapr <container-alias>
docker push <container-alias>
```
更新 app.yaml 以拉取新创建的映像。

故障排除

如果应用程序未启动，或者你看到了 CrashLoopBackoff 中的容器，则 daprd 容器日志通常包含有用的信息。

运行以下命令以查看 daprd 组件日志：

kubectl logs -l app=mq-event-driven-dapr -n azure-iot-operations -c daprd

后续步骤

在 MQTT 代理与 Azure 事件网格之间桥接 MQTT 数据

通过

教程：使用 Dapr 和 MQTT 代理生成事件驱动应用

先决条件

部署 Dapr 应用程序

部署模拟器

部署 MQTT 客户端

验证 Dapr 应用程序输出

可选 - 创建 Dapr 应用程序

先决条件

构建应用程序

故障排除

后续步骤

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其他资源