ThingWorx：部署架構

目錄

1.Introduction
2.ThingWorx Foundation Deployment Components
3.ThingWorx Deployment Architecture
4.Standard Deployment：ThingWorx Foundation on Azure
5.Other Deployment：ThingWorx Foundation on AWS

一.Introduction

本指南介紹了ThingWorx的組件部署。本指南提供了通用的ThingWorx參考架構。

挑戰

1.管理上千個設備的內容吞吐量
2.提供對資產（任何東西，產線到智能產品）性能的實時可見性
3.爲終端用戶提供遠程監控和診斷服務，包括遠程故障排除和自動創建警報和故障單
4.在故障發生之前預測

二.ThingWorx Foundation 部署組件

1.User/Client Components
2.Thing/Device Components
3.Platform Components
4.Database Components
5.High-Availability Components

分爲以下三層：
1.Client layer
2.Application layer
3.Data layer

• Things/Devices：這層包含things、devices、agents和assets。
• Users/Clients：包含用戶訪問ThingWorx平臺的產品（web 瀏覽器）。
• Platform：Foundation，作爲ThingWorx環境的中心。接收事物/設備層的內容，響應Client層的請求，分析內容以生成警報。
• Database：包含以下形式數據：
  （1）運行時模型和它們的持久化屬性
  （2）表類型數據，運行時模型將其作爲blogs、streams、value streams和data tables進行保存。

1.User/Client Components

用戶通過Composer或者mashup訪問ThingWorx平臺，需要支持HTML/HTML5的瀏覽器。

2.Thing/Device Components

（1）ThingWorx WebSocket-based Edge Microserver
       WS EMS支持在防火牆後的設備和數據存儲安全的與ThingWorx server進行交流。WS EMS不只是一個簡單的connector，它可以在edge端對數據進行智能預處理。
（2）ThingWorx Edge SDKs
       SDK提供了一個框架，可以安全的從邊緣設備發送數據到ThingWorx平臺。這個框架包含類、對象函數、方法以及變量。

3.Platform Components

（1）ThingWorx Connection Server
       這是一個服務器應用程序，可以方便地連接遠程設備，並處理所有與設備之間的消息路由。其提供了一些功能，比如使用ThingWorx通信協議在WebSockets上實現可伸縮的連接。
       PTC建議在超過25000個資產時使用connection server連接到Foundation server。
       每個connection server建議同時支持100000個連接。

（2）Tomcat
（3）ThingWorx Foundation Server
       Foundation爲M2M以及IoT應用提供了完整的設計、運行以及智能環境。Foundation被設計爲高效的創建、運行以及開發應用，這些應用連接了遠端資產，例如設備、機器、傳感器以及工業裝備。
       Foundation是ThingWorx環境的中心。當對資產建立模型後，它們就可以與Foundation進行交流。

（4）PTC System Monitor
       這是一個獨立的應用，用來監控系統性能。

4.Database Components

       ThingWorx提供了可插拔的數據存儲模型，允許用戶選擇對其合適的數據庫。
       Value Streams、Streams、Data Tables、Blogs、Wikis被定義爲Data provider。Data Provider用來存儲runtime data。runtime data是連接的設備用來存儲它們的數據（例如溫度、溼度）
       Model Provider用來存儲Things的元數據。Persistence Provider可以包含data provider以及model provider。

Data Provider有如下兩點主要功能：
（1）維護ThingWorx模型。以下數據被建議用於model provider：

• H2和PosgreSQL
• SAP HANA
• SQL Server

（2）保存寫入到value stream中的內容：

• 支持的數據庫都可以保存value stream
• DSE系統可以獲得更好的數據寫入效率

5.High-Availability Components

       高可用組件需要在application layer和database layer使用高可用組件纔可以完成。對於ThingWorx的高可用，ZooKeeper是附加的組件。對於database layer的高可用，需要根據data provider的不同提供不同的高可用方案。

四.ThingWorx部署架構

（1）部署選項
（2）Foundatin相關架構

1.部署選項

（1）本地部署
（2）PTC雲服務部署
       使用託管服務部署，將ThingWorx部署在第三方服務器上，通常在私有云中。

2.ThingWorx Foundation架構

       以下章節描述了從簡單部署架構到全球聯邦產品架構。

（1）ThingWorx Foundation 基礎測試系統

       下圖展示了一個測試版的系統。所有組件都安裝在一臺server上。

（2）ThingWorx Foundation 基礎生產系統

       生產系統建議將數據庫放在另一臺server上。

（3）ThingWorx Foundation 大型生產系統

       除了生產組件外，大型生產系統還包含ThingWorx Connection Server以及DSE集羣。
       DataStax系統將來自資產的數據到日其時間序列類型數據庫。也就是記錄在Value Stream中的內容。PostgreSQL存儲model。

（4）ThingWorx Foundation 高可用系統

以下組件是必須的：

• 高可用負載均衡器，將請求轉發到active的平臺
• 主平臺
• 備平臺

• 三個ZooKeeper節點

  
  

五.ThingWorx Foundation在Azure上的部署

（1）Azure 組件及服務
（2）架構
（3）ThingWorx Azure IoT Connector 部署

1.Azure 組件及服務

（1）Regions
       Azure資源物理位置。
（2）Availability Zones
       region中的區域。用來支持高可用部署。
（3）Availability Sets
       Availability Zones中分離的資源。
（4）Virtual Network
       虛擬網絡用於配置邏輯網絡拓撲、定義子網、配置路由表和分配私有IP範圍。
（5）VM instances
       Azure中的虛擬機。存放ThingWorx平臺中的關鍵組件，例如Connection Server，platform以及Zookeeper。
（6）Application Gateways
       將流量引導不同的VM實例上。
（7）Azure databases
       Azure提供的PaaS數據庫。
（8）Azure Files
       文件存儲系統。

2.架構

（1）生產部署

3.ThingWorx Azure IoT Connector 部署

       Azure IoT Hub Connector包含一個connection server、Azure IoT Hub Adapter以及一個Azure IoT Hub Adapter 擴展。這個包允許運行使用Azure SDK開發的應用程序的遠程設備連接到ThingWorx平臺。Azure IoT Hub Connector通過Azure系統路由來自設備的消息。也路由平臺到設備的消息。

包含以下組件

（1）Azure IoT Components

• Azure IoT Hub——一種完全託管的服務，能夠在數以百萬計的物聯網設備和後端解決方案(如ThingWorx)之間實現可靠和安全的雙向通信。

（2）ThingWorx Azure IoT Hub Connector

       Azure IoT Hub Connector整合了使用Azure IoT SDK的設備及Foundaion。其包含以下組件：

• 包含Azure IoT Hub Adapter的ThingWorx Connection Server，它用來處理Azure IoT Hub與Foundation之間的消息傳遞。
• 一個Azure IoT Hub Adapter Extension，支持ThingWorx中的Azure entities。
• ThingWorx Connection Server Extension，提供了Connection Services Hub。

       安裝Azure IoT Hub Connector後，可以使用Composer將Azure IoT entities導入，表示你的設備。或者，可以將Azure IoT Hub的數據導入到ThingWorx。當你配置了設備連接到Azure IoT Hub後，Azure IoT Hub Connector會偵測到數據，並將其推入Foundation。

相關架構

       下圖展示了一個高可用的Foundation部署，其利用了Azure IoT Connectors去訪問Azure IoT Hub。這種部署方式有以下特性：

• 設備向Azure IoT Hub發送內容。
• ThingWorx Azure IoT Connectors與Azure IoT Hub進行通信並從設備讀取消息，並將消息存儲在ThingWorx中。

• ThingWorx Azure IoT Connectors向active的Foundation server提交內容，通過Azure Application Gateway。

  
  

六.ThingWorx Foundation在AWS上的部署

（1）AWS 組件及服務
（2）架構
（3）ThingWorx AWS IoT Connector 部署

1. AWS 組件及服務

（1）Regions
       AWS資源的物理位置。
（2）Availability Zones
       region中的區域。用來支持高可用部署。
（3）Virtual Private Cloud
       虛擬私有云(VPC)用於配置邏輯網絡拓撲、定義子網、配置路由表和分配私有IP範圍。
（4）EC2 Computing instances
       EC2 Computing instances用於託管ThingWorx平臺的關鍵組件：Connection Server以及platform。
（5）Application Load Balancing
       應用程序負載平衡(ALB)自動將傳入的應用程序流量分佈到多個Amazon EC2實例。
（6）RDS databases
       AWS提供的數據庫。
（7）Elastic File System
       AWS提供的文件系統。

2.架構

（1）生產系統部署

（2）企業部署

（3）高可用部署

3.ThingWorx AWS IoT Connector 部署

       AWS IoT Connector提供了從Foundation到與AWS device cloud連接的遠程設備間的連通性。

（1）組件

①AWS IoT Components

       AWS IoT 爲AWS雲和其連接的事物（傳感器、設備、智能應用）提供了安全、雙向的連接。這允許您從多個設備收集、存儲和分析遙測數據。

• IoT MQTT Broker——爲物聯網應用程序和AWS提供了一種安全機制，以便彼此發佈和接收消息。可以使用MQTT協議或通過WebSocket之上的MQTT協議進行發佈和訂閱。也可以使用REST接口來發布。
• IoT Rule Engine——提供與其他AWS服務間的消息處理和集成。可以使用基於sql的語言從消息有效負載中選擇數據、處理數據並將數據發送到其他服務，比如ThingWorx。
• Amazon Kinesis——允許您收集、處理和分析實時流數據，以獲得及時的見解和對新信息的快速反應。
• Device Shadow——一個JSON文檔，用來存儲和檢索thing的當前狀態信息。

②ThingWorx AWS IoT Components

• ThingWorx AWS IoT Connector——包含了ThingWorx Foundation connection server、AWS IoT Adapter以及AWS IoT Adapter Extension。

（2）架構

       下圖是Foundation的高可用部署，其利用ThingWorx AWS IoT Connectots訪問AWS IoT。

• 設備將數據發送到AWS IoT。

• ThingWorx AWS IoT Connectors連接到Kinesis shard，從設備讀取消息並存儲。