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讀懂SAP Leonardo物聯(lián)網平臺-平臺層 – SAP Leonardo Foundation
SAP Leonardo Foundation不是一個獨立的產品，而是建立在SAPCloud Platform平臺上的一系列功能組合，這些功能組合以微服務的形式進行封裝，共同提供了傳感器數(shù)據(jù)采集、海量數(shù)據(jù)處理、與企業(yè)軟件系統(tǒng)集成等能力，讓客戶快速開發(fā)端到端的物聯(lián)網應用，實現(xiàn)業(yè)務價值再創(chuàng)造。
AP Leonardo Foundation的基礎是SAP Cloud Platform，主要由以下三部分組成：
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SAP Cloud Platform IoT: 可以將設備連接到SAP云平臺，從而在物聯(lián)網應用中使用這些數(shù)據(jù)?？梢怨芾砦锫?lián)網設備規(guī)模化部署的全生命周期管理，可通過各種各樣的物聯(lián)網協(xié)議安全地連接到遠程設備，在邊緣或云端收集和處理傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲在SAP云平臺上以供其他應用程序使用
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SAP IoT Application Enablement：通過行業(yè)成熟的微服務為物聯(lián)網提供可重用的業(yè)務語義，為數(shù)字化雙胞胎賦能；讓構建物聯(lián)網應用更加快速和高速，驅動物聯(lián)網應用的規(guī)模化，快速實現(xiàn)業(yè)務價值
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SAP Cloud Platform Integration: 主要作用于連接 IoT Services 與SAP S/4HANA等后端業(yè)務系統(tǒng)
3.1 SAP Cloud Platform
SAP云平臺是一個開放的PAAS平臺，提供了內存計算能力、核心的平臺服務、和獨特的商業(yè)服務等，幫助客戶構建個性化的、協(xié)同的、創(chuàng)新的應用程序。SAP云平臺旨在通過使企業(yè)組織更快、更輕松、更經濟地構建精準應用程序來加速跨業(yè)務的數(shù)字化轉型，而不用關注基礎設施的維護與投資?；陂_放標準，SAP云平臺為云、框架和應用程序提供了巨大的靈活性：
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所有應用基于單一平臺：借助SAP云平臺，考核可以使用簡單、現(xiàn)代的設計理念和技術，快速構建敏捷的、創(chuàng)新的應用程序，如改進客戶體驗和物聯(lián)網的應用程序等
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開放與穩(wěn)健的云平臺：SAP云平臺與CloudFoundry技術緊密集合，為企業(yè)提供了自由選擇云基礎設施提供商的靈活性（比如亞馬遜AWS、微軟Azure、谷歌云平臺等），并在滿足法規(guī)和合規(guī)要求的同時，靈活地將新的云應用程序與現(xiàn)有的投資相結合
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充分利用已有的投資：SAP云平臺可以連接內部部署的應用和云端應用程序，包括SAP商務套件軟件S/4HANA、SAAS應用軟件SAP Success Factors 、SAP Hybris Cloud、SAP Analytics Cloud等
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功能強大的應用程序：在SAP App Center，已經有700多個合作伙伴基于SAP云平臺構建了1300多個應用程序，SAP App Center是一個充滿活力的客戶生態(tài)系統(tǒng)，它提供可信的第三方解決方案來增強SaaS應用程序
AP云平臺提供一系列服務，包括云基礎設施、SaaS擴展、大數(shù)據(jù)分析、Business Services、協(xié)同平臺、數(shù)據(jù)與存儲、開發(fā)平臺、集成平臺、物聯(lián)網、移動開發(fā)、Multi Cloud、運行環(huán)境& 容器、安全組件、用戶界面等。下面要介紹的IoT Service與Aplication Enablement也都是部署在云平臺之上。
3.2 SAP Cloud Platform IoT
SAP Cloud Platform IoT可以將設備連接到SAP云平臺，從而在物聯(lián)網應用中使用設備傳入的數(shù)據(jù)。它提供了規(guī)?；奈锫?lián)網設備從注冊到退出的全生命周期管理能力，通過各種各樣的物聯(lián)網協(xié)議安全地連接到遠程設備的能力，對邊緣端或云端的傳感器數(shù)據(jù)進行收集、處理和存儲的能力，把SAP云平臺上的數(shù)據(jù)提供給應用程序進行調用的能力。簡而言之，SAP Cloud Platform IoT可以看做是設備層與應用層之間的數(shù)據(jù) “搬運工”。
SAP Cloud Platform IoT可以劃分為IoT Gateway、IoT Message Management Service、IoT Core Service、IoT Service Cockpit幾個核心模塊，下面會依次對這些模塊進行介紹。
IoT Message Management Service
IoT Message Management Service負責接收通過IoT Gateway Edge/Cloud傳入的傳感器數(shù)據(jù)流和設備消息，或者向設備發(fā)送遠程指令：
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支持應用組件創(chuàng)建、發(fā)送、接收和讀取消息
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允許分布式應用程序的不同組件實現(xiàn)送耦合的、可靠的、異步的通信
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具有高度可擴展性，支持Message as a Service機制
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具有可伸縮性，可支持數(shù)百萬設備的集成
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支持多租戶機制，按照實時數(shù)據(jù)量進行資源分配
Message Service通過HTTPS提供Publish/Subscribe(P/S) 機制來處理實時數(shù)據(jù)，P/S模型與點對點模型相對應， P/S模型的特點：
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發(fā)布者和訂閱者可以動態(tài)地發(fā)布或訂閱消息內容
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系統(tǒng)負責將來自主題的多個發(fā)布者的消息分發(fā)給多個消息訂閱者
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發(fā)布者和訂閱者有時間依賴性
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允許只發(fā)送消息而不接收消息
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它提供的靈活而可靠的隊列
IoT Core Service
IoT Core Service 提供核心的IoT后端基礎服務，包括多租戶、語義數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)流分析、數(shù)據(jù)管理、大數(shù)據(jù)接口、應用程序管理等。這些服務通過RESTFULAPI形式提供，任何經過授權的客戶都可以使用處理過的數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)來優(yōu)化和提升應用程序和后端系統(tǒng)。
IoT Core Service是整個IoT系統(tǒng)的“支柱”，負責將所有IoT服務組件統(tǒng)一在一起，它包括四個層級：
Connectivity Service包括的主要服務有：
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Rule Engine： 采用IoT Service腳本語言DSL（Domain Specific Language）定義規(guī)則，當被內部網絡驗證通過時，這些規(guī)則可以改變中間件的行為
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Alarm: 當滿足特定條件時，IoT Service可以觸發(fā)報警，任何用戶可以通過基于腳本定義的規(guī)則來觸發(fā)報警
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KPI：允許持續(xù)監(jiān)控不同的KPI指標，比如Application Frame Rate，該指標含義是應用程序通過IoTService發(fā)布消息和訂閱消息的比率
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User Identity Management：通過一系列的API和Cockpit提供了用戶身份管理和資源訪問策略的功能。IoT Service依賴于雙向認證技術，以確保與用戶的通信安全，用戶被分配一個唯一的數(shù)字標識，用戶可以分配角色
Device and Integration Service：提供可擴展的數(shù)據(jù)模型支持自定義流程對象，通過一系列的面向服務的架構機制讓IoT Service與其它平臺集成變得更加方便：
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Device Management：可對具體的IoT設備進行了抽象，從而建立虛擬的設備數(shù)字化表征。通過REST APIs，提供了豐富而靈活的功能包，可以支持搭建各種復雜的、客制化的Device Model：
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Storage：可以永久地將不同類型的數(shù)據(jù)存儲在歷史數(shù)據(jù)庫中。客戶可以根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)量來選擇存儲提供商，無論您選擇哪一個存儲平臺來部署IoT Service，都保證系統(tǒng)的整體可操作性
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Open Interfaces：開放式接口允許IoT Service與其他服務交付平臺（SDP）和外部信息通信技術（ICT）基礎設施集成，比如AMQP OASIS、DDS OMG、ETSI、JMS、 MQTT協(xié)議、REST API
Application Service：提供了在平臺上開發(fā)物聯(lián)網垂直解決方案和應用程序的API和工具集。通過Web接口，IoT API Service可以使得開發(fā)者更加熟悉每個API，允許在運行的IoT API Service實例上直接調用API
Messageing Processing：消息處理服務提供了處理傳入消息的不同方法。根據(jù)實際應用場景，消息可能需要持久地保存在數(shù)據(jù)庫中，或者轉發(fā)給消息代理、事件處理器、文檔存儲庫或任何其他系統(tǒng)。為了保證這種靈活性，IoT Messageing Management Service提供了消息處理服務。默認的處理服務是SQL，意味著所有傳入的消息都存儲在數(shù)據(jù)庫中。此外，消息處理服務還提供HTTP和Kafka處理服務。HTTP處理服務可用于將消息轉發(fā)到任意HTTP端點，并提供基本配置。Kafka處理服務能夠連接到一個自給的KafkaCluster。
IoT Service Cockpit
作為IoT service的統(tǒng)一用戶界面，是管理用戶、租戶、Device Management、Message Management、Core Service的統(tǒng)一前端界面，可支持進行高度靈活的項目、任務、場景管理，支持規(guī)則、事件和預警的設置，通過統(tǒng)一的用戶界面來管理與監(jiān)控設備的行為。
IoT Security
物聯(lián)網為每一臺設備提供唯一標識，確保只有經過安全認證的設備訪問物聯(lián)網服務，安全認證要防止未經授權的設備發(fā)送偽造數(shù)據(jù)或接收機密數(shù)據(jù)。SAP的物聯(lián)網安全保證由邊緣端和云端兩層組成：
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邊緣端：由于核心服務和設備之間的雙向通信可能發(fā)生，既要通過存儲在設備上的專用私鑰來對設備進行認證，又要確保設備上的核心服務接收消息的安全處理
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云端：IoT Service提供的核心功能是由SAP云平臺中托管的組件提供的，即基于SAP云平臺的Cloud Foundry環(huán)境
有組件及其安全相關信息流可以分解為：
設備層與IoT Gateway Edge之間的安全，取決于設備實現(xiàn)的協(xié)議，特定的IoT Gateway Edge負責利用協(xié)議安全機制，保證從設備到連接物聯(lián)網服務的安全性；
設備可以連接到IoT Gateway Cloud（MQTT / REST），通過客戶端證書進行安全認證TLS(Transport Layer Security)，這里執(zhí)行的是TLS的最新版本1.2；
IoT Gateway Edge通過加密連接連接到IoT Message Management Service，這種加密連接是基于X.509數(shù)字證書的相互認證機制；
應用程序可以從Message Management Service中獲取數(shù)據(jù)，這里的數(shù)據(jù)連接安全是通過基于TLS的客戶證書認證來保證的，核心的REST API端點可以通過基本身份驗證進行訪問。
3.3 SAP IoT Application Enablement
SAP IoT Application Enablement（AE）是由一系列微服務、apps、UI模板組成，AE運行在SAP云平臺的Cloud Foundry環(huán)境中，客戶通過AE可以快速構建IoT應用，利用大數(shù)據(jù)存儲和分析能力從實時數(shù)據(jù)獲得洞察。AE的目標主要有：
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快速構建應用：利用SAP云平臺Web IDE應用開發(fā)模板來創(chuàng)建豐富的UI應用程序，這些應用程序通過AE連接到數(shù)據(jù)源
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利用Thing Model來組織數(shù)據(jù)：利用Thing Model為設備實體創(chuàng)建一個數(shù)字化對象（Digital Twin），并可容易地重用元素來創(chuàng)建復雜的模型，用模型自由定義對象的屬性
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生成和管理事件：使用自動或手動的事件管理功能來監(jiān)視和控制對象或Thing中的更改
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安全地訪問數(shù)據(jù)：使用基于復雜角色和對象組的授權模型來實現(xiàn)安全訪問數(shù)據(jù)
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大數(shù)據(jù)處理：通過提供access to smart data storage來處理海量的實時數(shù)據(jù)
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提供分析能力：可以從設備傳感器獲取的數(shù)據(jù)中深入挖掘價值
上面是AE的總體技術架構，從技術架構可以看出，AE前端與SAP IoT Service集成，可以獲取數(shù)據(jù)；后端與機器學習、預測性分析集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的深度分析，將數(shù)據(jù)轉化為決策輸出。從功能上，AE可以分為三大部分：
Dveloper Experience
AE提供了SAP WEB IDE開發(fā)平臺，可以快速調用應用程序開發(fā)模板，讓開發(fā)者無需編程，通過選擇界面樣式來創(chuàng)建自己的應用程序，并將這些可重用UI元素連接到數(shù)據(jù)源。Web IDE具有以下特征：
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支持Fiori、IoT、大數(shù)據(jù)、HANA、OData等SAP技術和js、Node.js、java等開源技術
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簡化端到端的應用程序的開發(fā)周期，包括原型設計、開發(fā)、打包、部署、客戶擴展、優(yōu)化Fiori/ SAPUI5應用
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基于SAP HANA云平臺
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SAP Web IDE在一年前發(fā)布，現(xiàn)在已經擁有25000個用戶注冊使用
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每個月發(fā)布Web IDE的新版本
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我們內部有很多開發(fā)人員使用Web IDE創(chuàng)建Fiori和S4的應用
通過為開發(fā)人員提供向導式開發(fā)模式，加快開發(fā)速度：
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讓開發(fā)者專注于設計而不是代碼，在更短的時間內構建新的應用程序
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通過向導式的開發(fā)方法來構建定制化的IoT應用程序
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采用Storyboard視角實現(xiàn)快速應用程序開發(fā)
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支持水平和垂直部分的可自由定義的頁面布局
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拖拽可重用的UI控件
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擁有豐富的可重用UI控件，可滿足常用IoT應用開發(fā)需要，比如地理地圖、列表展示、明細頁、傳感器圖表、標準表格、事件列表、傳感器圖像等。
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可輕松實現(xiàn)與后端服務的數(shù)據(jù)綁定
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可輕松實現(xiàn)控件與事件或操作之間的交互配置
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實時連接數(shù)據(jù)和實時預覽
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生成的應用程序可以直接部署，或通過UI5開發(fā)編輯器里的UI控件進行定制
Application Services
Application Services包括的主要內容有：
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Semantic and Hierarchical Thing Model：允許創(chuàng)建一個物理對象（比如一種機器類型）的數(shù)字化映射Thing Model，并自由定義ThingModel關聯(lián)屬性；Thind Model可與Device Model實現(xiàn)對應：
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Thing Registry：包含所有創(chuàng)建的Thing，每個Thing是一個特定Thing Type的實例化對象
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Location Service：提供業(yè)務伙伴或者在平臺上注冊的Thing的地理位置信息
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Event Management：用于監(jiān)控和控制Thing的狀態(tài)變化，比如當超出某個閾值時，會觸發(fā)創(chuàng)建一個Event，并可被查詢到，Event創(chuàng)建必須作為應用程序實現(xiàn)的一部分
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Business Partner Management：用來定義業(yè)務伙伴，比如員工、合作伙伴、客戶等，業(yè)務伙伴用于授予特定角色的數(shù)據(jù)訪問權
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Thing Authorization Model：提供定義對象組合角色的服務，可以分配角色給業(yè)務伙伴，分配授權訪問給特定的對象組
Big Data & Analytics
按照訪問速度和存儲成本的不同要求，提供3種不同的存儲類型。在數(shù)據(jù)采集時，根據(jù)每個數(shù)據(jù)存儲的屬性，每條數(shù)據(jù)會自動存儲到這3種存儲類型中。
Hot Storage是最快的存儲方案，它是基于SAP HANA 技術，可以對時間序列數(shù)據(jù)進行聚合，以將數(shù)據(jù)快速地發(fā)送給應用程序。聚合數(shù)據(jù)會存儲1年，然后會遷移到Warm Storage。Hot Storage提供了基于每120秒、每小時、每周的平均值、方差、求和等聚合功能。此外還提供簡單地分析查詢功能。
Warm storage用于存儲和讀取時間序列數(shù)據(jù)中的單個數(shù)據(jù)點。儲存在Warm storage的時間序列數(shù)據(jù)有60天的標準保留期，但可以設置自定義的保存期，保留期的設置會與數(shù)據(jù)一起存儲。也就是說它可以適應每個新插入的數(shù)據(jù)集。Warmstorage采用分布式存儲技術，對存儲和讀取時間序列數(shù)據(jù)的單個數(shù)據(jù)點進行優(yōu)化。分析查詢不能直接在這種存儲類型上執(zhí)行。
Cold storage能夠在幾乎無限的時間內低成本地存儲大量的時間序列數(shù)據(jù)，它是成本相對經濟的一種長期存儲方式。因此，從Coldstorage讀取數(shù)據(jù)不如從Warm storage讀取高效。讀取時間序列數(shù)據(jù)通常需要幾秒鐘才能到達應用程序。從Cold storage讀取數(shù)據(jù)通常是在數(shù)據(jù)科學應用場景下使用，將一個大的數(shù)據(jù)集復制到一個數(shù)據(jù)存儲比如SAP HANA、SAP Vora或Hadoop，數(shù)據(jù)科學家然后用數(shù)據(jù)來識別數(shù)據(jù)中的模式或應用機器學習算法。
3.4 SAP Cloud Platform Integration
SAP Cloud Platform Integration托管在SAP云中，它有助于支持基于云和本地部署的應用程序的端到端業(yè)務流程集成，實現(xiàn)跨越不同部門、組織或公司的業(yè)務流程集成，高效而安全地使用ETL功能在本地系統(tǒng)和云端應用之間傳輸數(shù)據(jù)。
包括以下主要特征：
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運行時的消息處理由運行在SAP云平臺上的一組虛擬機執(zhí)行，確保與Cloud Integration 相關的不同客戶的數(shù)據(jù)是隔離的
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支持各種連接方式，比如IDOC，SFTP，SOAP / HTTPS，SuccessFactors、OData，HTTPS
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安全特性，如內容加密和基于證書的通信
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客戶不需要安裝集成中間件
