物联网为什么都用mqtt：物联网数据流三宝 OPC-UA MQTT
物联网为什么都用mqtt：物联网数据流三宝 OPC-UA MQTT如上图所示，Apache Kafka通常作为分散式数据流的数据网格节点，能够集成各种系统，其中包括：边缘、物联网设备、以及业务软件，并能够独立于底层基础设施（如：边缘、本地、公共、多云和混合云等）来执行。因此，开放、可扩展、以及灵活的架构对于与旧环境的集成，和利用现代化云原生应用都是至关重要的。由事件驱动的Apache Kafka等数据流平台正好满足了此类需求。它们收集相关传感器的遥测数据、以及来自IT系统的数据，并在数据传输时，对其进行处理。这便是“动态数据”的概念。它区别于将事件存储到数据库中，以待日后查看的“静态数据”。在物联网用例中，我们通常认为处理静态数据的是一种“过时的架构”。全球Apache Kafka和事件流用例通常，由设备产生的数据必须在生成之后立即被转换，并在整个企业中可用，来体现数据被提取的最大价值，提高工厂的整体效率，进而避免严重故障。如今，宝马和特斯拉之类的汽车制
译者 | 陈峻
审校 | 孙淑娟
在物联网世界中，MQTT（消息队列遥测传输协议）和OPC-UA（OPC统一架构）已经成为了在工业物联网（IIoT）和工业4.0用例中，数据交换的开放协议和平立标准。而Apache Kafka的数据流用于实时集成和处理任何规模的、海量数据的数据中心。本文将探讨Kafka和各种IoT协议之间的关系，何时该使用哪种技术，以及为何有时HTTP/REST是更好的选择。最后，我们将探讨两个来自宝马和奥迪的使用案例。
工业4.0和工业物联网（IIoT）需要通过系统近乎实时地传输、处理、分析和提供数据。这会导致数据量的逐日攀升，并让制造商面临数据多样化的挑战。然而，使问题进一步复杂化的是，传统的IT环境持续存在于各种制造设施中。这往往限制了制造商实现跨业务进行数据有效集成的能力。因此，大多数制造商都需要将数据复制和同步策略予以混合实施。目前，他们也正在从产品设计和制造到运维环节，努力提高其生产设施的整体设备效率（OEE）。与此同时，由于新冠疫情的流行和2021年苏伊士运河的中断，都会导致即时生产与供应链问题的凸显。因此企业需要通过实时的流程和监控，在如下方面确保生产线的自适应能力：
- 准时（JIT）的预测
- 构建工厂的产能
- 人员配备与倒班状况
- 原材料和产品价格的波动
通常，由设备产生的数据必须在生成之后立即被转换，并在整个企业中可用，来体现数据被提取的最大价值，提高工厂的整体效率，进而避免严重故障。如今，宝马和特斯拉之类的汽车制造商已经认识到了数据流平台的潜力，正在利用Apache Kafka生态系统来流转数据。可以说，数据流对于数据驱型制造公司的好处，不仅体现在数字化和自动化转型上，还包括如下方面：
- 使生产过程更加高效
- 多快好省
- 尽量减少错误率
如前文所述，Kafka是一个出色的数据流平台，可被用于大规模的实时消息传递、存储、数据集成和处理。不过，Kafka并非包治百病，它未能实现如下方面：
- 数百万客户级别（如移动应用）的代理
- API管理平台
- 用于复杂查询和批量分析的数据库
- 具有设备管理等功能的物联网平台
- 一种用于硬实时应用的技术
鉴于上述原因，Kafka需要通过与MQTT和OPC-UA的协同使用，来补齐短板。以近乎实时的方式，在工厂、公司、以及在全球范围内，实现大量数据的处理和交换。
全球Apache Kafka和事件流用例
如上图所示，Apache Kafka通常作为分散式数据流的数据网格节点，能够集成各种系统，其中包括：边缘、物联网设备、以及业务软件，并能够独立于底层基础设施（如：边缘、本地、公共、多云和混合云等）来执行。因此，开放、可扩展、以及灵活的架构对于与旧环境的集成，和利用现代化云原生应用都是至关重要的。由事件驱动的Apache Kafka等数据流平台正好满足了此类需求。它们收集相关传感器的遥测数据、以及来自IT系统的数据，并在数据传输时，对其进行处理。这便是“动态数据”的概念。它区别于将事件存储到数据库中，以待日后查看的“静态数据”。在物联网用例中，我们通常认为处理静态数据的是一种“过时的架构”。
3.使用域驱动设计和真正的解耦来进行分离其实，工厂的IT环境被建立在什么样的基础设施上并不重要。重要的是，新旧系统能够实现数据的实时集成，能够以解耦的方式维持数据的持续流动和消息存储。而与其他消息系统（如IT领域的RabbitMQ、或物联网领域中的MQTT）相比，Apache Kafka的域驱动设计（DDD）实现了背压处理和数据可重放性的真正解耦，同时提升了高可用性和故障安全（fail-safe）性，这些都是生产环境中至关重要的。
用于工业物联网MQTT和OPC UA的Kafka域驱动设计
4.OPC-UA、MQTT、HTTP与其他目前，开放且标准化的物联网架构有三个通用的标准：OPC-UA（Open Platform Communications Unified Architecture，开放平台通信统一架构）和MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输），这两个是特定于物联网的协议，另一个是简单的REST/HTTP。当然，业界也有一些私有的特定协议。例如：Skynet的专有DataHub传输协议（DHTP，https://skkynet.com/iiot-protocol-comparison），以及开放标准的替代方案--AMQP等。下表展示了它们在特性上的比较：
工业物联网协议的比较
5.评估物联网协议的决策树那么，哪一种更值得我们去选用呢？首先，需要强调的是，此类讨论只有在您拥有选择权的情况下才有意义。如果您在车间购买并安装了一台新机器或PLC，而仅提供特定接口，那么您只有用的份，没有选择可言。当然，不同领域的人员可能会有不同的选择偏好。甚至有人会从TCO和ROI的角度，认为专有方案会是更好的选择。而总地说来，对于不同的物联网协议，我的建议是：尽可能地使用开放标准，甚至可以按需将它们组合到一起。下面，让我们来看一个简单的、如何在OPC-UA、MQTT、HTTP和其他专有的工业物联网协议之间，做出选择的“决策树”：
