자습서: Dapr 및 MQTT 브로커를 사용하여 이벤트 기반 앱 빌드

2024-11-20

이 연습에서는 클러스터에 Dapr 애플리케이션을 배포합니다. Dapr 애플리케이션은 MQTT 브로커에 게시된 시뮬레이션된 MQTT 데이터를 사용하고, 창 작업 함수를 적용한 다음, 결과를 MQTT 브로커에 다시 게시합니다. 게시된 출력은 메시지 빈도와 크기를 줄이기 위해 대용량 데이터를 에지에 집계하는 방법을 나타냅니다. Dapr 애플리케이션은 상태 비저장이며 MQTT 브로커 상태 저장소를 사용하여 창 계산에 필요한 과거 값을 캐시합니다.

Dapr 애플리케이션에서는 다음 단계를 수행합니다.

센서 데이터에 대한 sensor/data 항목을 구독합니다.
토픽에서 데이터를 받으면 MQTT broker 상태 저장소에 게시됩니다.
10초마다, 상태 저장소에서 데이터를 가져오고 지난 30초의 타임스탬프가 지정된 모든 센서 데이터에 대해 최소, 최대, 평균, 중앙값 및 75번째 백분위수 값을 계산합니다.
30초보다 오래된 데이터는 상태 저장소에서 만료됩니다.
결과는 JSON 형식으로 sensor/window_data 항목에 게시됩니다.

참고 항목

이 자습서에서는 Dapr CloudEvents 사용하지 않도록 설정하여 원시 MQTT를 통해 게시 및 구독할 수 있게 합니다.

필수 조건

Azure IoT 작업 설치 - 빠른 시작: K3s를 사용하여 GitHub Codespaces에서 Azure IoT 작업 실행
MQTT 브로커 Dapr 구성 요소 설치됨 - MQTT 브로커 Dapr 구성 요소 설치

Dapr 애플리케이션 배포

이 시점에서 Dapr 애플리케이션을 배포할 수 있습니다. 구성 요소를 등록해도 컨테이너에 패키지된 연결된 이진 파일이 배포되지 않습니다. 애플리케이션과 함께 이진 파일을 배포하려면, 배포를 사용하여 컨테이너화된 Dapr 애플리케이션과 두 구성 요소를 함께 그룹화할 수 있습니다.

시작하려면 다음 정의를 사용하는 yaml 파일을 만듭니다.

구성 요소	설명
`volumes.mqtt-client-token`	MQTT 브로커 및 상태 저장소를 사용하여 Dapr 플러그형 구성 요소를 인증하는 데 사용되는 SAT
`volumes.aio-internal-ca-cert-chain`	MQTT 브로커 TLS 인증서의 유효성을 검사하는 트러스트 체인
`containers.mq-event-driven`	미리 빌드된 dapr 애플리케이션 컨테이너

다음 배포 yaml을 이름이 app.yaml인 파일에 저장합니다.

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

다음 명령을 실행하여 애플리케이션을 배포합니다.
```
kubectl apply -f app.yaml
```

애플리케이션이 배포되었는지 확인합니다. 다음 명령과 같이 짧은 간격 후에 Pod가 모든 컨테이너가 준비되었다고 보고해야 합니다.

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

출력은 다음과 같습니다.

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

시뮬레이터 배포

Kubernetes 워크로드를 배포하여 테스트 데이터를 시뮬레이션합니다. sensor/data 토픽에 대해 MQTT 클라이언트를 사용하여 MQTT 브로커에 주기적으로 샘플 온도, 진동 및 압력 판독값을 전송하여 센서를 시뮬레이션합니다.

IoT 작업 탐색 리포지토리에서 시뮬레이터를 배포합니다 .

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

시뮬레이터가 올바르게 실행되고 있는지 확인합니다.

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

출력은 다음과 같습니다.

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

MQTT 클라이언트 배포

MQTT 브리지가 작동하는지 확인하려면 클러스터에 MQTT 클라이언트를 배포합니다.

이름이 client.yaml인 새 파일에서 클라이언트 배포를 지정합니다.

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

kubectl을 사용하여 배포 파일을 적용합니다.
```
kubectl apply -f client.yaml
```
출력 확인:
```
pod/mqtt-client created
```

Dapr 애플리케이션 출력 확인

Mosquitto 클라이언트 Pod에 대한 셸을 엽니다.

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

Dapr 애플리케이션에서 게시된 출력을 관찰하려면 sensor/window_data 항목을 구독합니다.
```
mosquitto_sub -L mqtt://aio-broker/sensor/window_data
```

애플리케이션이 10초마다 다양한 센서에 대한 슬라이딩 윈도우 계산을 출력하는지 확인합니다.

{
    "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
    }
}

선택 사항 - Dapr 애플리케이션 만들기

이 자습서에서는 Dapr 애플리케이션의 미리 빌드된 컨테이너를 사용합니다. 코드를 직접 수정하고 빌드하려면 다음 단계를 수행합니다.

필수 조건

Docker - 애플리케이션 컨테이너 빌드
컨테이너 레지스트리 - 애플리케이션 컨테이너 호스팅

애플리케이션 빌드

IoT 작업 탐색 리포지토리를 복제합니다.

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

Dapr 자습서 디렉터리로 변경합니다.

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

Docker 이미지를 빌드합니다.

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

Kubernetes 클러스터에서 애플리케이션을 사용하려면 Azure Container Registry 같은 컨테이너 레지스트리에 이미지를 푸시해야 합니다. minikube, Docker 등의 로컬 컨테이너 레지스트리에 푸시할 수도 있습니다.
```
docker tag mq-event-driven-dapr <container-alias>
docker push <container-alias>
```
새로 만든 이미지를 끌어오도록 app.yaml을 업데이트합니다.

문제 해결

애플리케이션이 시작되지 않거나 컨테이너가 표시되는 CrashLoopBackoff경우 컨테이너 로그에 daprd 유용한 정보가 포함된 경우가 많습니다.

다음 명령을 실행하여 daprd 구성 요소에 대한 로그를 봅니다.

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

다음 단계

MQTT 브로커와 Azure Event Grid간의 MQTT 데이터 브리지

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자습서: Dapr 및 MQTT 브로커를 사용하여 이벤트 기반 앱 빌드

필수 조건

Dapr 애플리케이션 배포

시뮬레이터 배포

MQTT 클라이언트 배포

Dapr 애플리케이션 출력 확인

선택 사항 - Dapr 애플리케이션 만들기

필수 조건

애플리케이션 빌드

문제 해결

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추가 리소스