M2Mqtt e GnatMQ : il progetto MQTT per la piattaforma .Net ha un sito ufficiale ! 

Posted by Paolo Patierno Monday, May 05, 2014 9:00:24 AM
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Cattura

Finalmente, il progetto M2Mqtt, che include la libreria client ed il broker GnatMQ, ha il suo sito ufficiale !

Oltre ad un blog dedicato, è disponibile una ricca sezione di documentazione che attualmente contiene la descrizione dell’architettura della libreria client, i principali vantaggi nell’utilizzarla ed un semplice esempio di applicazione. Per quanto riguarda il broker, sono riportate le principali funzionalità implementate e quelle future.

Inoltre, nella sezione download sono elencati tutti i link da cui scaricare i progetti (CodePlex, Nuget e Microsoft Code Gallery).

Il mio obiettivo è quello di aggiungere una sezione relativa ai “case study” con esempi applicativi, hobbistici e professionali, e/o demo di coloro che stanno utilizzando la libreria e/o il broker. Ovviamente, chiunque voglia parteciparvi può contattare attraverso la sezione Contact !

GnatMQ nel Cloud : un broker MQTT su Microsoft Azure 

Posted by Paolo Patierno Wednesday, April 30, 2014 8:56:36 AM
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Nel corso di questo post, vedremo come sia semplice eseguire GnatMQ, il broker MQTT per il .Net Framework, nel Cloud utilizzando la piattaforma Microsoft Azure. L’esecuzione del broker può essere avviata attraverso un Worker Role che rientra tra i “Cloud Services” offerti da Microsoft.

Creazione del Cloud Service

Nel “Server Explorer”, clicchiamo con il tasto destro su “Windows Azure” e su “Connect to Windows Azure…” ed eseguiamo il login utilizzando le nostre credenziali di accesso di Azure (quelle che usiamo nel management portal online).

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Il “Server Explorer” si aggiorna e visualizza tutti i servizi “Windows Azure” attualmente attivi con il nostro account (Cloud Services per web role e worker role, Service Bus con relativi namespace, Virtual Machines e così via).

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Poiché il nostro obiettivo è quello di eseguire il broker GnatMQ in un worker role, dobbiamo creare un nuovo “Cloud Services”, cliccando con il tasto destro su di esso e selezionando “Create Cloud Service…”. Selezioniamo la subscription a cui associare il nuovo servizio, il nome e la regione in cui esso sarà eseguito.

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La creazione di un nuovo “Cloud Services” può essere eseguita anche online utilizzando il management portal nella sezione “Compute”, “Cloud Service” e “Quick Create”; le informazioni richieste sono le medesime di Visual Studio a meno della sottoscrizione che è implicita avendo fatto il login online.

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Creazione del Worker Role

Utilizzando Visual Studio, creiamo un nuovo progetto di tipo “Windows Azure Cloud Service” incluso nel template “Cloud”, assegnandogli un nome (es. AzureGnatMQ).

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Un “Cloud Service” può ospitare uno o più servizi tra Web Role, per applicazioni ASP.NET e servizi WCF, e Worker Role tipicamente per operazioni di backend talvolta strettamente legate anche al Service Bus. Nel nostro caso, aggiungiamo solo un Worker Role assegnandogli il nome GnatMQWorkerRole e creiamo il corrispondente progetto.

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La prima operazione da fare consiste nello scaricare da CodePlex i sorgenti del broker GnatMQ in modo da aggiungere il progetto MqttBroker all’interno della solution appena generata e successivamente come reference al progetto GnatMQWorkerRole; nulla vieta di compilare il broker separatamente e poi aggiungere direttamente un riferimento all’assembly.

La solution AzureGnatMQ sarà costituita dai seguenti progetti :

  • AzureGnatMQ con tutte le impostazioni relative al “Cloud Service” necessarie per il deploy su Azure;
  • GnatMQWorkerRole con il Worker Role che dovrà ospitare il broker MQTT;
  • MqttBroker che implementa GnatMQ;

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GnatMQ in esecuzione nel Worker Role

Apriamo il file sorgente relativo al Worker Role e creiamo un campo privato di tipo MqttBroker; nel metodo OnStart() istanziamo la classe MqttBroker ed eseguiamo su di essa il metodo Start(). Con questi due semplicissimi step abbiamo creato ed avviato l’esecuzione di GnatMQ nel Worker Role !

   1: public override bool OnStart()
   2: {
   3:     // Set the maximum number of concurrent connections 
   4:     ServicePointManager.DefaultConnectionLimit = 12;
   5:  
   6:     // For information on handling configuration changes
   7:     // see the MSDN topic at http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=166357.
   8:  
   9:     this.broker = new MqttBroker();
  10:     this.broker.Start();
  11:  
  12:     return base.OnStart();
  13: }

Come sappiamo, il broker MQTT utilizza la porta 1883 per accettare le connessioni TCP in ingresso (non SSL); per questo motivo, dobbiamo renderlo accessibile dall’esterno aggiungendo un EndPoint al Worker Role.

Per farlo, apriamo le proprietà del Worker Role stesso (non il progetto ma l’istanza che si trova nella sottocartella “Roles” di “AzureGnatMQ”) e la tab “Endpoints”. Aggiungiamo un nuovo EndPoint con le seguenti caratteristiche :

  • nome “MQTT” (oppure uno qualsiasi);
  • di tipo Input;
  • protocollo TCP;
  • porta pubblica 1883;

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Il broker è a tutti gli effetti pronto per essere compilato e distribuito sul Cloud. Per verificarne il funzionamento in locale, possiamo lanciarlo in esecuzione grazie all’emulatore di Windows Azure.

Pubblicazione su Azure

La pubblicazione su Azure è alquanto semplice grazie all’integrazione con Visual Studio (anche se potremmo eseguirla dal management portal online). Clicchiamo con il tasto destro sul progetto “AzureGnatMQ” (relativo al Cloud Service) e poi su “Publish”. Dobbiamo scegliere la sottoscrizione da utilizzare, il relativo cloud service in cui far eseguire il worker role, l’ambiente (produzione o staging) e la configurazione da utilizzare.

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La pubblicazione viene eseguita nel giro di qualche minuto e possiamo seguirne lo stato di avanzamento nella finestra “Windows Azure Activity Log”.

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Una volta terminata la pubblicazione, il broker MQTT sarà disponibile online ed accessibile all’indirizzo <name>.cloudapp.net oppure al VIP (Virtual IP Address) assegnato da Azure e reperibile nella dashboard del Cloud Service.

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IoT@Work : evento “romano” dedicato all’Internet of Things ! 

Posted by Paolo Patierno Monday, April 28, 2014 5:40:57 PM
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DomusDotNet, community romana orientata alle tecnologie Microsoft, e TinyCLR.it. community italiana dedicata al .Net Micro Framework e di cui faccio parte, hanno organizzato per Venerdì 6 Giugno 2014 a Roma (presso la sede Microsoft) un evento completamente gratuito e dedicato all’Internet of Things : IoT@Work !

Insieme ad altri due MVP su Windows Embedded, Mirco Vanini e Lorenzo Maiorfi, avrò l’onore di essere speaker, per la prima volta anche io nelle vesti di MVP, con una sessione dedicata al panorama dei principali protocolli per l’IoT ed M2M communication.

Dopo una mattinata dedicata allo studio dell’IoT ed alle tecnologie che lo caratterizzano, il pomeriggio vedrà protagonista un’interessantissima demo “corale” con tutti gli speaker con un approccio di realizzazione di un sistema di home ed industrial automation.

L’evento è assolutamente da non perdere !! Vi aspettiamo !!

M2Mqtt : release 3.3.0.0 per il client MQTT su piattaforma .Net 

Posted by Paolo Patierno Saturday, April 19, 2014 8:47:56 PM
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Lo sviluppo della libreria M2Mqtt continua …. ormai giunta alla versione 3.3.0.0 !

Questa volta le nuove funizionalità riguardano due richieste provenienti dalle persone che la stanno utilizzando.

In primo luogo, ho aggiunto più overload al metodo Connect(), poichè da quanto ho rimosso i parametri di default (per questioni di compatibilità con le versioni precedenti del .Net Framework) ho lasciato il costruttore più complesso che richiede tutti i parametri. Molte persone, non conoscendo bene il protocollo MQTT, si sono trovate in difficoltà nel decidere quali valori passare ai parametri meno noti (will message, clean session, …).

L’ulteriore nuova funzionalità riguarda l’evento di disconnessione del client dal broker MQTT che è stato richiesto sul sito ufficiale CodePlex. La classe MqttClient espone l’evento MqttMsgDisconnected che viene sollevato quando è rilevata una condizione di mancata connessione con il broker e tipicamente in due casi :

  • In caso di assenza di traffico dati, al messaggio di PINGREQ (relativo al keep alive) non si riceve la risposta PINGRESP dal broker;
  • La trasmissione o la ricezione dati verso/da il broker fallisce per un problema di connessione;

Anche questa volta la nuova versione è disponibile su CodePlex e su Nuget, oltre ad aver aggiornato il corrispondente componente M2Mqtt4CE per Windows Embedded Compact 2013 !

Breaking changes ….

Per quanto riguarda Nuget, gli assemblies M2Mqtt relativi al .Net Micro Framework 4.3 sono stati aggiornati all’ultima release QFE1; essi non funzionano con la versione RTM precedente, poichè gli assemblies del micro framework sono passati dalla versione 4.3.0.0 alla 4.3.1.0.

Raspberry Pi e Windows Azure Service Bus via AMQP con la libreria Qpid Proton C 

Posted by Paolo Patierno Friday, April 18, 2014 3:05:25 PM
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Nel corso di questa tutorial vedremo in che modo sia possibile utilizzare la Raspberry Pi come client AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) e collegarla al Windows Azure Service Bus che supporta la versione AMQP 1.0.

Ovviamente, la scelta della libreria client da utilizzare è quasi obbligata : Apache Qpid Proton. Tale libreria sviluppata in C fornisce comunque il bindings per altri linguaggi tra cui Java, Python e PHP ma nel corso dell’articolo utilizzeremo solo la versione nativa.

Generalmente, la Raspberry Pi viene utilizzata con la distribuzione Raspbian (basata su Debian) che è a tutti gli effetti una distribuzione Linux. Ciò vuol dire che possiamo installare la libreria Qpid Proton come faremo su un normale distribuzione Ubuntu su un PC oppure su una macchina virtuale ad esempio su Windows Azure.

Connessione alla Raspberry Pi

Tutte le operazioni che seguono possono essere effettuate accedendo direttamente alla Raspberry Pi attraverso un monitor, una tastiera ed un mouse collegati ad essa oppure in remoto attraverso l’utilizzo di SSH.

La seconda soluzione è sicuramente la più comoda, utilizzado un tool come Putty e specificando l’indirizzo IP della nostra board, la porta (tipicamente la 22) ed il tipo di connessione (SSH).

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Installazione dei prerequisiti

Una volta effettuato l’accesso, in primo luogo bisogna installare dei componenti fondamentali tra cui GCC, CMAKE (sistema di build utilizzato da Qpid) e la libreria UUID per la generazione di identificativi univoci.

sudo apt-get install gcc cmake uuid-dev

Poichè Qpid utilizza SSL e il Service Bus necessita di questo prerequisito per la connessione, dobbiamo installare OpenSSL nel nostro sistema (che in realtà potrebbe essere già installato).

sudo apt-get install openssl

La presenza della libreria OpenSSL non include la presenza degli header file e delle librerie statiche necessarie per lo sviluppo. Bisogna quindi installare la libssl-dev.

sudo apt-get install libssl-dev

Non essendo interessato ad alcun binding con altri linguaggi, possiamo evitare di installare i package per Python, PHP e così via, passando direttamente al download della libreria dal sito ufficiale. Inoltre, non installiamo le dipendenze che riguardano la generazione automatica della documentazione.

Download e compilazione della Qpid Proton

Dal sito ufficiale possiamo ricavare uno dei mirror da cui scaricare la libreria nella sezione “Download” per poi scaricarla usando il tool WGET.

pi@raspberrypi ~ $ wget http://apache.fastbull.org/qpid/proton/0.6/qpid-proton-0.6.tar.gz
--2014-04-16 07:09:52--  http://apache.fastbull.org/qpid/proton/0.6/qpid-proton-0.6.tar.gz
Resolving apache.fastbull.org (apache.fastbull.org)... 194.116.84.14
Connecting to apache.fastbull.org (apache.fastbull.org)|194.116.84.14|:80... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 629147 (614K) [application/x-gzip]
Saving to: `qpid-proton-0.6.tar.gz'

100%[======================================>] 629,147     1.00M/s   in 0.6s

2014-04-16 07:09:53 (1.00 MB/s) - `qpid-proton-0.6.tar.gz' saved [629147/629147]

Dopo il download. estraiamo il contenuto del file.

tar xvfz qpid-proton-0.6.tar.gz

Entriamo nella cartella appena create (qpid-proton-0.6) e creiamo una cartella “build” in cui faremo generare dal tool CMAKE il corrispondente Makefile per la compilazione della libreria.

mkdir build

cd build

cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr ..

L’output del comando cmake dovrebbe essere il seguente.

pi@raspberrypi ~/qpid-proton-0.6/build $ cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr ..
-- The C compiler identification is GNU 4.6.3
-- Check for working C compiler: /usr/bin/gcc
-- Check for working C compiler: /usr/bin/gcc -- works
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- PN_VERSION: 0.6
-- Found Java: /usr/bin/java
-- Java version: 1.7.0.40. javac is at: /usr/bin/javac
-- Locations of Bouncycastle 1.47 jars: BOUNCYCASTLE_BCPROV_JAR-NOTFOUND BOUNCYCASTLE_BCPKIX_JAR-NOTFOUND
-- Won't build proton-j-impl because one or more Bouncycastle jars were not found. PROTON_JAR_DEPEND_DIR was: /usr/share/java
-- Found OpenSSL: /usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libssl.so;/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libcrypto.so (found version "1.0.1e")
-- Looking for clock_gettime
-- Looking for clock_gettime - not found.
-- Looking for clock_gettime in rt
-- Looking for clock_gettime in rt - found
-- Looking for uuid_generate
-- Looking for uuid_generate - not found.
-- Looking for uuid_generate in uuid
-- Looking for uuid_generate in uuid - found
-- Looking for strerror_r
-- Looking for strerror_r - found
-- Looking for atoll
-- Looking for atoll - found
-- Could NOT find SWIG (missing:  SWIG_EXECUTABLE SWIG_DIR)
-- Could NOT find Doxygen (missing:  DOXYGEN_EXECUTABLE)
-- Looking for include file inttypes.h
-- Looking for include file inttypes.h - found
-- Can't locate the valgrind command; no run-time error detection
-- Cannot find rspec, skipping rspec tests
-- Cannot find both Java and Maven: testing disabled for Proton-J and JNI Bindings
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /home/pi/qpid-proton-0.6/build

Ci sono alcuni warning sull’impossibilità di trovare il runtime Java, Swig e Doxygen. Come già anticipato, non siamo interessato al binding con altri linguaggi ed alla generazione automatica della documentazione per cui possiamo non preoccuparci di tali warning.

L’ultimo step consiste nell’utilizzare il tool MAKE per elaborare il Makefile appena generato da cmake ed installare la libreria nel sistema.

sudo make install

Al termine della compilazione, la libreria è installata nel sistema in corrispondenza della cartella /usr (come specificato nel primo comando CMAKE eseguito) ed in particolare :

  • /usr/share/proton : contiene un esempio di utilizzo;

  • /usr/bin e /usr/lib : contengono i file relativi la libreria vera e propria;

  • /usr/include/proton : contiene gli header file necessari per lo sviluppo di un’applicazione;

Esempio di invio e ricezione su Service Bus

Per poter testare il corretto funzionamento della libreria utilizziamo i semplici esempi di send e receive distribuiti con la libreria stessa durante l’installazione.

cd /usr/share/proton/examples/messenger/

Anche in questo caso possiamo sfruttare il tool CMAKE per la generazione del Makefile necessario alla compilazione (da notare che è necessario l’esecuzione come Super User).

sudo mkdir build

cd build

sudo cmake ..

sudo make all

Al termine della compilazione avremo i due file eseguibili recv e send corrispondenti a due semplici applicativi che permettono di ricevere ed inviare messaggi ad una coda via AMQP.

Per fare questo, creiamo un nuovo namespace per il Service Bus sul portale di Microsoft Azure ed in corrispondenza di questo anche una queue. Nel mio caso, il namespace è qpidproton.servicebus.windows.net e la coda banalmente “myqueue”. Attraverso il portale dobbiamo ricavare due parametri fondamentali per la connessione che sono lo SharedSecretIssuer (tipicamente “owner”) e lo SharedSecretValue.

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L’indirizzo per la connessione al Service Bus avrà la seguente struttura :

amqps://username:password@namespace.servicebus.windows.net/queue_name

Poichè il Service Bus usa le connessioni SSL, dobbiamo utilizzare AMQPS in luogo del semplice AMQP.

Per inviare un messaggio con testo “Hello” alla queue dobbiamo eseguire l’applicazione send nel modo seguente.

./send –a amqps://username:password@namespace.servicebus.windows.net/queue_name Hello

Per poter ricevere un messaggio dalla stessa queue possiamo utilizzare l’applicazione recv nel modo seguente.

./recv amqps://username:password@namespace.servicebus.windows.net/queue_name

Con un risultato di questo tipo.

Address: amqps://username:password@namespace.servicebus.windows.net/queue_name
Subject: (no subject)
Content: "Hello"

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