Uno dei migliori e più conosciuti tool per il “flow-based programming” e che fornisce ottimi strumenti per l’Internet of Things è sicuramente Node-RED. Esso è un progetto open source ospitato su GitHub e sviluppato da Nick O’Leary e Dave Conway-Jones della IBM, anche se non è assolutamente basato su tecnologie IBM. La sua caratteristica principale è che è completamente scritto in JavaScript ed HTML e si basa sul framework server-side NodeJS. Ciò significa che può essere eseguito su un qualsiasi PC in cui sia possibile installare NodeJS e con tutti i sistemi operativi disponibili da Windows a Linux passando per Mac OS X.
Questo articolo non intende essere una guida introduttiva o completa a Node-RED ma vuole mostrare come quest’ultimo possa essere eseguito nel cloud ! Grazie alle sue fondamenta in NodeJS e la potenza di tutti i servizi Microsoft Azure, è possibile creare un Azure Web Site per un’applicazione NodeJS che ospiti Node-RED in modo da potervi accedere, controllare e svilupparci ovunque ci troviamo !
In questo modo, non c’è bisogno di mettere su un server “on premise” oppure a casa una delle board maggiormente utilizzate dai makers come la Raspberry Pi o la Intel Galileo. Queste soluzioni vanno bene per scenari dove c’è poco carico e traffico sui “flows” di Node-RED ma per ottenere un sistema altamente scalabile con milioni di connessioni, l’unica soluzione possibile è quella di utilizzare una PaaS come Microsoft Azure.
Siete interessati a sapere come si ? Partiamo !
Deploy in un Local Git repository su Azure
Il primo passo da fare è quello di procurarsi il codice sorgente di Node-RED, poichè è necessario eseguire una piccola modifica al codice stesso. Abbiamo a disposizione molteplici soluzioni per farlo, grazie alla funzionalità di integrate source control fornita da Azure per i Web Sites. Quando si crea un Web Sites, è possibile impostare il deploy da un source control system in modo che ogni modifica apportata al proprio repository (locale o remoto) viene automaticamente distribuita in produzione su Azure. Il codice sorgente può essere su Visual Studio Online, in un Local Git repository (su Azure), GitHub, Dropbox, Bitbucket, CodePlex oppure su un qualsiasi altro repository esterno basato su Git o Mercurial.
Nel caso di Node-RED, le possibili soluzioni sono quelle di usare un Local Git repository oppure un repository remoto su GitHub. Nel corso dell’articolo, li vedremo entrambi per completezza ma ciascuno di voi potrà scegliere il modo migliore in base alle proprie esigenze.
In primo luogo, bisogna creare un Azure Web Site utilizzando il management portal online.
Per impostare un deploy da un source control system, è possibile utilizzare il link corrispondente nella pagina principale del Web Site appena creato.
Per utilizzare un Local Git repository, è necessario selezionare la corrispondente voce “Local Git repository”.
Per abilitare il publishing attraverso Git, la prima volta che viene utilizzato, il management portal chiede di impostare le credenziali di accesso (username e password). Queste credenziali sono comuni a tutti i Web Sites, per cui se sono state già impostate, non verrano richieste nuovamente. Al termine di questa operazione, Azure crea un repository Git locale in cui è possibile pubblicare la propria applicazione; per farlo il portale ci mostra i passi da eseguire : scaricare ed installare Git sul proprio PC, creare un repository Git locale e committare l’applicazione sul repository remoto in Azure.
In questo caso, l’applicazione locale è Node-RED per cui è necessario scaricarne il codice sorgente attraverso il file zip disponibile sul sito ufficiale. Una volta estratti i file in una cartella sul proprio PC (nel mio caso C:\Users\Paolo\Source\Repos\node-red-0.8.0), usando la Git Bash (nella medesima cartella di Node-RED) è possibile creare il repository locale, aggiungere i file dell’applicazione ed eseguire il primo commit in locale attraverso I seguenti comandi :
git init
git add .
git commit –m “Initial Node-RED commit”
(E’ necessario ricordare che per eseguire il commit, Git richiede di impostare email e username mediante il comand git config per i parametri user.email e user.name)
Il passo successivo consiste nell’aggiungere un server Git remoto ed eseguire il push del master branch sul repository in Azure; dal management portal, nella dashboard del Web Site, è possibile ricavere il nome di tale repository. I comandi da eseguire sono i seguenti :
git remote add azure [repository URL on Azure]
git push azure master
Ovviamente, Git chiede la password per la connessione al repository remoto ed al termine di tale operazione, Azure inizia il deploy, il cui risultato è visibile nel tab Deployments del management portal.
Durante la fase di deploy, Azure esegue anche npm (NodeJS Package Manager) per poter installare tutti i moduli necessari a Node-RED per poter funzionare; tale informazioni è ricavata attraverso il file package.json.
A questo punto sembra di aver finito ma purtroppo navigando all’URL del sito non saremo in grado di visualizzare il tool visuale di Node-RED per la creazione dei “flows”. Per risolvere questo problema è necessario effettuare una piccola modifica al file settings.js impostando opportunamente il parametro uiPort nel modo seguente :
// the tcp port that the Node-RED web server is listening on
uiPort: process.env.PORT || 1880,
Al termine dell’articolo sarà più chiaro il perchè di tale modifica.
A questo punto, bisogna committare in locale le modifiche ed aggiornale sul repository in Azure in modo da avviare il re-deploy automatico.
git add .
git commit –m “uiPort setting changed”
git push azure master
Prima di poter utilizzare Node-RED, manca un ultima modifica. Il tool visuale fa uso intensivo del protocollo WebSocket che è necessario abilitare nella Configure tab del management portal per il Web Site corrente. Resta inteso che questo passo è necessario solo se utilizziamo il tool per la creazione dei “flows” che, come sappiamo, sono dei file JSON che potremmo anche sviluppare in locale e caricare in Azure.
Dopo aver eseguito il salvataggio, navigando al Web Site con il proprio browser sarà possibile vedere in esecuzione il tool visuale e Node-RED. Siamo pronti per creare i nostri “flows” !
Deploy attraverso un repository su GitHub
La seconda possibilità consiste nell’utilizzare un repository su GitHub. Ovviamente, potremmo utilizzare quello ufficiale di Node-RED ma in questo caso non potremmo eseguire la modifica necessaria al file settings.js. Per questo motivo, un buon modo è quello di creare un fork del repository originale attraverso il proprio account GitHub.
Per farlo, è necessario accedere a GitHub con le proprie credenziali, andare sul repository di Node-RED e cliccare su fork.
Una volta completato il fork, GitHub avrà creato un repository con un URL di questo tipo https://github.com/<username>/node-red in modo da poterlo clonare sul proprio PC attraverso la Git Bash nel modo seguente :
git clone /node-red.git”>/node-red.git”>https://github.com/<username>/node-red.git
Al termine del cloning, possiamo modificare il file settings.js (come fatto in precedenza) ed eseguire il commit sul repository.
git add .
git commit –m “uiPort setting changed”
git push
In questo caso, non abbiamo alcun bisogno di un repository Git su Azure poichè stiamo utilizzando quello di GitHub al quale faremo puntare Azure stesso nel momento della creazione del Web Site.
Dopo aver creato un nuovo Web Site come fatto in precedenza, impostiamo il deploy attraverso il source control GitHub.
Microsoft Azure si connette a GitHub e chiede l’autorizzazione a poter accedere a tutti i repository del proprio account in modo da poterci far selezionare a quale repository deve collegarsi per farne il deploy.
Come già fatto in precedenza, è necessario abilitare il protocollo WebSocket per ottenere così l’applicazione visuale di Node-RED pronta ed in esecuzione !
Test di Node-RED su Azure con un semplice flow di debug
Per essere sicuri che l’applicazione Node-RED stia funzionando correttamente, possiamo realizzare un semplice flow di debug con i due soli seguenti nodi :
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inject : permette di iniettare dati in un flow. Il valore di default del payload del messaggio è il timestamp che può essere cambiato in fase di configurazione del nodo;
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debug : permette la stampa del payload del messaggio ricevuto nella finestra di debug;
Aggiungiamo e colleghiamo i due nodi nel modo seguente.
Cliccando su Deploy, il flow viene deployato ed eseguito nell’istanza di Node-RED e se proviamo a cliccare sul nodo di inject, vedremo il timestamp visualizzato nella finestra di debug. Il nostro flow è in esecuzione su Azure !!
IISNode … la magia per avere Node-RED su Azure
Il componente principale che permette l’esecuzione di applicazioni NodeJS su Azure è il modulo ISS chiamato IISNode, i cui vantaggi sono i seguenti :
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ha cura del ciclo di vita del processo node.exe;
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NodeJS è per natura single threaded ma IISNode permette la creazione di più processi node.exe e di gestire il carico delle richieste tra più istanze;
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si assicura che se un’applicazione NodeJS viene aggiornata, il processo node.exe venga riciclato;
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fornisce l’accesso alle informazioni di log via HTTP;
Talvolta, per garantire l’esecuzione delle applicazioni NodeJS su IISNode sono necessari alcuni piccoli accorgimenti al codice sorgente dell’applicazione stessa ed in particolare l’impostazione della porta HTTP di ascolto attraverso la variabile d’ambiente process.env.PORT. Ciò spiega il perchè del fatto che il tool visuale di Node-RED non può essere in ascolto sulla porta 1880 (default) ma è necessario impostare la porta su cui è in ascolto IISNode in HTTP.
Conclusioni
Node-RED è un validissimo tool per la realizzazione di progetti per l’Internet of Things attraverso dei “flows” con una UI eseguita all’interno di un browser. Il problema principale è strettamente legato alla sua distribuzione.
Le soluzioni “on premise” o locale vanno bene per scenari semplici ma sicuramente non per scenari enterprise. In questo caso possiamo utilizzare le funzionalità di Azure per l’esecuzione delle applicazioni NodeJS aggiungendo anche la scalabilità e la gestione del carico grazie al modulo IISNode all’interno di IIS.
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