Message Service

Einleitung

Dieser Service ust en einfacher cloud native Message Service, wie es ja schon so viele gibt. Zunächst einmal ist er als reiner Test für eine Go Implementierung und verschiedene Studien gedacht. Längerfristig soll dieser Service den GAP zwischen den vielen kleinen selbstgestrickten Lösungen und den doch recht umfangreichen und komplexen Servicen wie Kafka, RocketMQ, RabbitMQ... schliessen.

Ein kurzer Vergleich:

Kafka: Mit Abstand der am weitesten vorgeschrittene Service. Die Eierlegende Woll-Milch-Sau. Kafka kann so ziemlich alles, was man braucht und eben noch viel mehr. Leider ist der Betrieb aber auch eher schwergewichtig. Neben dem Kafka CLuster selber, wernden och weitere zahreiche Komponeneten für den Betrieb benötigt, die auch nicht gerade einfach sind. Als ein Beispiel Zookeeper.

(https://kafka.apache.org/)

RocketMQ: Etwas weniger komplex, aber leider doch mit dem Nameserver und Broker Konzept recht komplex, gerade für kleine Installation für meine Begriffe etwas oversized.

(http://rocketmq.apache.org/)

RabbitMQ: Zwar werden mich die Entwickler nun schlagen, aber RabbitMQ ist nicht Cloud Native. Dazu gibt es da viel zu viele Sonderlocken. Das Discovery der Nodes ist eher fragwürdig, vor allem, wenn es um eine Docker/Kubernetes Integration geht.

(https://www.rabbitmq.com/)

Am nähesten für einen solchen Service käme für einen solchen "kleinen" Service wäre NSQ.

Bei diesen sind jedoch der Lookup beim Start, und die nicht vorhandene Persistenz eines Nodes zu beanstanden. Vor allem, da die Messages nicht im Cluster verteilt werden, sondern nur auf dem Node, auf dem Sie gesendet wurden gespeichert. Geht der Node hops, sind die Messages weg. Auch schwierig, der Client macht zu allen Nodes eine Verbindung auf und sucht dann in den verschiedenen Shards nach der zu konsumierenden Message. Ein Splitbrain ist da schon vorprogrammiert. Aber NSQ ist ja noch relativ jung. (V 1.2)

(https://nsq.io/)

Architekturansatz

Da der Service eher für kleine bis mittlere Installation vorgesehen ist, werden folgende Annahmen/Voraussetzungen gemacht.

Der Service hat keinerlei Abhängigkeiten zu anderen Servicen. Er kann somit auch stand-alone betrieben werden.
Ein Cluster bildet sich, wenn die Knoten sich gegenseitig finden. Dazu kann eine DNS/IP Table übergeben werden. Einmal im Cluster, werden die IPs aller beteiligten geshared. Ebenso wie deren Status. Beim Start kann in der Konfiguration eine Mindest-Clustergröße mitgegeben werden. Sind weniger Nodes aktiv als in der Konfiguration angegeben, wird ein Splitbrain vermutet und der Service verweigert seinen Dienst. -> unhealthy
Topics werden in shards verwaltet. Je nach Konfiguration (QoS) kann die Annahme einer Meldung entsprechend des QuS Wertes zugesichert werden.
- QoS = 0: Die Nachricht ist auf dem 1. Knoten empfangen worden, keine Persistenz.
- QoS = 1: Die Nachricht ist in zumindest einem Shard aufgenommen worden.
- QoS = 2: Die Nachricht ist in zumindest zwei Shards (Topic Shard + Backup) aufgenommen worden.
- QoS = 3: Die Nachricht wurde zusätzlich auch noch persistiert.
ein Topic ist die eigentliche Struktur. Eine MEldung wird zunächst in einem Topic vom Producer empfangen. Dann wird die Nachricht an die angeschlossenen Consumer Groups parallel weiter geleitet. Innerhalb einer Consumer Group kann dann ein Consumer diese Nachricht erhalten (lock) und nach Verarbeitung entweder zurückweisen (Reject), dann geht Sie an einen anderen Consumer, oder aber als verarbeitet (acknowledge) markieren.
Nachrichten inenrhalb eines Topics sind grundsätzlich ordered. Einzig bei der parallelen Verarbeitung innerhalb einer Consumergroup, kann die Reihenfolge variieren. (Wenn eine Consumer eine Meldung Rejected hat)
Die ID einer Message ist innerhalb eines Topics fortlaufend.
Der Client kann jederzeit auch auf bereits konsumierte Nachrichten per ID zugreifen, wenn diese nicht explizite (oder implizit) gelöscht worden sind. Auch ein Peek ist jederzeit möglich.
Consumer erhalten nur die ausgewählte Meldung. Eine Persistenz im Client ist unerwünscht.
Auch der Consumer kann auf ein Topic mit einem QoS zugreifen.
- QoS = 0: Sobald der Client eine Message anfordert, wird diese automatisch als verarbeitet gekennzeichnet
- QoS = 1: Der Client muss explizite ein Nachricht als verarbeitet kennzeichnen
Pro Topic können bestimmte Verhaltensweisen beim Erstellen vom Producer und Consumer eingestellt werden.
- Producer:
- Generell:
  - MAX_CAPACITY: wie viele Nachrichten kann das Topic maximal aufnehmen. Default: -1
  - DEFAULT_QOS: Default QoS für alle Producer in diesem Topic
- Client-Session:
  - DEFAULT_QOS: Default QoS für diesen Producer in diesem Topic
- Consumer:
- Generell
  - DEFAULT_QOS: Default QoS für alle Consumer in diesem Topic
- Gruppe
  - DEFAULT_QOS: Default QoS für alle Consumer einer Gruppe in diesem Topic
  - DELETE_AFTER_ACKNOWLEDGE: Nach dem Acknowledge wird die Nachricht für diese Gruppe automatisch gelöscht.
- Client-Session
  - DEFAULT_QOS: Default QoS für diesen Consumer in diesem Topic
Jeder Client hat eine eindeutige ID

Konfiguration des Service

# port of the http server
port: 8080 
# port of the https server
sslport: 8443
# this is the servicURL from outside
serviceURL: http://127.0.0.1:8080
# this is the registry URL from inside this service for consul as service registry
registryURL: 
# this is the system id of this service. services in a cluster mode should have the same system id.
systemID: autorest-srv
#sercret file for storing usernames and passwords
secretfile: /tmp/storage/config/secret.yaml
#where the configuration files of the backends are
backendpath: configs/backends
#allow data saving without a registered backend
allowAnonymousBackend: true

# configuration of the gelf logging server
logging:
    gelf-url: 
    gelf-port: 

# healthcheck configuration
healthcheck:
    # automatically check the health of this service every ## seconds
    period: 30

Storage

Als Storage wird derzeit nur MongoDB unterstützt.

Bei der Mongo Storage Implementierung werden die verschiedenen Backends allerdings in einer Datenbank abgelegt. Einzelne Modelle werden in jeweils einer Collection abgelegt. Der Collectionname besteht aus dem Backendnamen "." und dem Modellnamen.

Hint

Um eine neue Mongodatenbank anzulegen, müssen folgende Kommandos auf der Mongo Console ausgeführt werden:

#create a new db named backend1
use backend1
#create a db admin on db backend1 with user backend1 with password backend1
db.createUser({ user: "backend1", pwd: "backend1", roles: [ "readWrite", "dbAdmin", { role: "dbOwner", db: "backend1" } ]})

User

Folgende User mit folgenden Rollen werden automatisch angelegt:

Admin, pwd: admin, roles: admin
Editor, pwd: editor, roles: edit
guest, pwd: guest, roles: read

REST Interface

Hier nun folgt die Beschreibung des REST Interfaces. Beispielhafte REST Calls sind als Postman Collection im Ordner test/postman vorhanden.

Beispielhaft werden hier alle Calls als Calls auf den lokalen Server (127.0.0.1) mit dem Port 9443 bereitgestellt. Bei einer anderen Serverinstanz bitte entsprechend ändern.

Admin API

Security: Ja, Authentifizierung derzeit als BasicAuth. Role: admin

zus. Header:

X-mcs-system: autorest-srv (Konfigurationseinstellung: systemID)

X-mcs-apikey: {uuid} Wird beim Starten des Servers auf der Konsole ausgegeben.

...
2020/04/29 08:43:04 systemid: autorest-srv
2020/04/29 08:43:04 apikey: 5854d123dd25f310395954f7c450171c
2020/04/29 08:43:04 ssl: true
...

Liste alle Backends

Request: GET: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends

Beschreibung: Liefert eine Liste mit allen Backenddefinitioninformationen. D.h. pro Backend werden nur der Name, die Beschreibung und die URL auf die Definition ausgeliefert.

Request: GET: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends

Response:

[
    {
        "Name": "sensors",
        "Description": "sensor model für storing and retrieving sensor data",
        "URL": "https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/sensors/"
    },
    {
        "Name": "mybe",
        "Description": "",
        "URL": "https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/mybe/"
    }
]

Definition eines Backends

GET: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/{backendname}/

Beschreibung: Liefert die Definition eines Backends.

Request: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/sensors/

Response:

{
    "backendname": "sensors",
    "description": "sensor model für storing and retrieving sensor data",
    "models": [
        {
            "name": "temperatur",
            "description": "",
            "fields": [
                {
                    "name": "temperatur",
                    "type": "float",
                    "mandatory": false,
                    "collection": false
                },
                {
                    "name": "source",
                    "type": "string",
                    "mandatory": false,
                    "collection": false
                }
            ],
            "indexes": null
        }
    ],
    "datasources": [
        {
            "name": "temp_wohnzimmer",
            "type": "mqtt",
            "destination": "temperatur",
            "rule": "tasmota_ds18b20",
            "config": {
                "broker": "127.0.0.1:1883",
                "topic": "stat/temperatur/wohnzimmer",
                "payload": "application/json",
                "username": "temp",
                "password": "temp",
                "addTopicAsAttribute": "topic",
                "simpleValueAttribute": ""
            }
        },
        {
            "name": "temp_kueche",
            "type": "mqtt",
            "destination": "temperatur",
            "rule": "tasmota_ds18b20",
            "config": {
                "broker": "127.0.0.1:1883",
                "topic": "tele/tasmota_63E6F8/SENSOR",
                "payload": "application/json",
                "username": "temp",
                "password": "temp",
                "addTopicAsAttribute": "topic",
                "simpleValueAttribute": ""
            }
        }
    ],
    "rules": [
        {
            "name": "tasmota_ds18b20",
            "description": "transforming the tasmota json structure of the DS18B20 into my simple structure",
            "transform": [
                {
                    "operation": "shift",
                    "spec": {
                        "TempUnit": "TempUnit",
                        "Temperature": "DS18B20.Temperature"
                    }
                }
            ]
        },
        {
            "name": "hm_temp_simple",
            "description": "handle homematic temperatur rightly",
            "transform": [
                {
                    "operation": "shift",
                    "spec": {
                        "Datetime": "ts",
                        "Temperature": "val",
                        "Timestamp": "ts"
                    }
                },
                {
                    "operation": "default",
                    "spec": {
                        "TempUnit": "°C"
                    }
                },
                {
                    "operation": "timestamp",
                    "spec": {
                        "Datetime": {
                            "inputFormat": "$unixext",
                            "outputFormat": "2006-01-02T15:04:05-0700"
                        }
                    }
                }
            ]
        }
    ]
}

Neues Backends anlegen

POST: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/

Beschreibung: Liefert die Definition eines Backends.

Request: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/sensors/

Response: Not implemented Yet

Daten eines Backends löschen

DELETE: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/

Beschreibung: Löscht alle Daten eines Backends.

Request: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/sensors/dropdata

Response:

{
    "backend": "sensors",
    "msg": "backend sensors deleted. All data destroyed."
}

Liste aller Modelle eines Backends

GET: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/{backendname}/models

Beschreibung: Liefert eine Liste aller Modelle eines Backends.

Request: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/sensors/models

Response:

[
    {
        "name": "temperatur",
        "description": "",
        "fields": [
            {
                "name": "temperatur",
                "type": "float",
                "mandatory": false,
                "collection": false
            },
            {
                "name": "source",
                "type": "string",
                "mandatory": false,
                "collection": false
            }
        ],
        "indexes": null
    }
]

Liste aller Datenquellen eines Backends

GET: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/{backendname}/datasources

Beschreibung: Liefert eine Liste aller Datenquellen eines Backends.

Request: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/sensors/datasources

Response:

[
    {
        "name": "temp_wohnzimmer",
        "type": "mqtt",
        "destination": "temperatur",
        "rule": "tasmota_ds18b20",
        "config": {
            "broker": "127.0.0.1:1883",
            "topic": "stat/temperatur/wohnzimmer",
            "payload": "application/json",
            "username": "temp",
            "password": "temp",
            "addTopicAsAttribute": "topic",
            "simpleValueAttribute": ""
        }
    },
    {
        "name": "temp_kueche",
        "type": "mqtt",
        "destination": "temperatur",
        "rule": "tasmota_ds18b20",
        "config": {
            "broker": "127.0.0.1:1883",
            "topic": "tele/tasmota_63E6F8/SENSOR",
            "payload": "application/json",
            "username": "temp",
            "password": "temp",
            "addTopicAsAttribute": "topic",
            "simpleValueAttribute": ""
        }
    }
]

Liste aller Transformationsregeln eines Backends

GET: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/{backendname}/rules

Beschreibung: Liefert eine Liste aller Transformationsregelen eines Backends.

Request: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/sensors/rules

Response:

[
    {
        "name": "tasmota_ds18b20",
        "description": "transforming the tasmota json structure of the DS18B20 into my simple structure",
        "transform": [
            {
                "operation": "shift",
                "spec": {
                    "TempUnit": "TempUnit",
                    "Temperature": "DS18B20.Temperature"
                }
            }
        ]
    },
    {
        "name": "hm_temp_simple",
        "description": "handle homematic temperatur rightly",
        "transform": [
            {
                "operation": "shift",
                "spec": {
                    "Datetime": "ts",
                    "Temperature": "val",
                    "Timestamp": "ts"
                }
            },
            {
                "operation": "default",
                "spec": {
                    "TempUnit": "°C"
                }
            },
            {
                "operation": "timestamp",
                "spec": {
                    "Datetime": {
                        "inputFormat": "$unixext",
                        "outputFormat": "2006-01-02T15:04:05-0700"
                    }
                }
            }
        ]
    }
]

Definition einer Transformationsregel eines Backends

GET: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/{backendname}/rules/{rulename}

Beschreibung: Definition einer Transformationsregel eines Backends.

Request: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/sensors/rules/hm_temp_simple

Response:

{
    "name": "hm_temp_simple",
    "description": "handle homematic temperatur rightly",
    "transform": [
        {
            "operation": "shift",
            "spec": {
                "Datetime": "ts",
                "Temperature": "val",
                "Timestamp": "ts"
            }
        },
        {
            "operation": "default",
            "spec": {
                "TempUnit": "°C"
            }
        },
        {
            "operation": "timestamp",
            "spec": {
                "Datetime": {
                    "inputFormat": "$unixext",
                    "outputFormat": "2006-01-02T15:04:05-0700"
                }
            }
        }
    ]
}

Testen einer Transformationsregel eines Backends

POST: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/{backendname}/rules/{rulename}/test

Beschreibung: Testen einer Transformationsregel eines Backends.

Request: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/backends/sensors/rules/hm_temp_simple/test

Payload:

{
    "val": 22.8,
    "ts": 1588142598973,
    "lc": 1588142598973
}

Response:

{
    "Timestamp": 1588142598973,
    "Datetime": "2020-04-29T08:43:18+0200",
    "Temperature": 22.8,
    "TempUnit": "°C"
}

Tasks API

Security: Ja

Taskliste

Request**: GET: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/tasks

Beschreibung: Liste der Service Tasks

Security role: admin

Request: GET: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/tasks

Response:

{
    "count": 1,
    "data": [
        {
            "_id": "5eca0c72cfe02b227085e242",
            "tdata": "reporting",
            "tfile": "1234456789",
            "tstatus": "finished",
            "ttype": "report"
        }
    ],
    "found": 1,
    "limit": 0,
    "offset": 0,
    "query": ""
}

Starten eines Servicetask

Request: POST: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/tasks

Beschreibung: Starten eines Service tasks

Security role: admin

Request: POST: https://127.0.0.1:9443/api/v1/admin/tasks/

Payload:

{
  	"ttype": "report",
    "tdata": "[optional data for the task, if necessary]"
}

Response:

{
    "tasksid": "5ea92df4d015d95201f6b4b8"
}

Headers: Location: /api/v1/admin/tasks/5ea92df4d015d95201f6b4b8

Files API

Security: Ja

Upload einer Datei

Request: POST: https://127.0.0.1:9443/api/v1/files/{backendname}/

Beschreibung: Upload einer Datei auf den Server. Dateien dürfen nicht größer sein als 10MB.

Security role: edit

Request: POST: https://127.0.0.1:9443/api/v1/files/sensors/

Payload: Http Formbased File Upload. Name des Formfeldes: file

Response:

{
    "fileid": "5ea92df4d015d95201f6b4b8",
    "filename": "readme.md"
}

Headers: Location: /api/v1/files/sensors/5ea92df4d015d95201f6b4b8

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Message Service

Einleitung

Architekturansatz

Konfiguration des Service

Storage

Hint

User

REST Interface

Admin API

Liste alle Backends

Definition eines Backends

Neues Backends anlegen

Daten eines Backends löschen

Liste aller Modelle eines Backends

Liste aller Datenquellen eines Backends

Liste aller Transformationsregeln eines Backends

Definition einer Transformationsregel eines Backends

Testen einer Transformationsregel eines Backends

Tasks API

Taskliste

Starten eines Servicetask

Files API

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