Embedded 형태의 IoT의 센서 노드를 개발하기 위한 플랫폼(HW + SW SDK)은 다양해져서 잠깐만 인터넷 검색을 해보아도 여러 솔루션을 찾아 볼 수 있다. 특히 센서 노드의 특성 상 이들 SDK는 IEEE 802.15.4(Zigbee, Thread), IEEE 802.15.1(Bluetooth, BLE), IEEE 802.11(Wi-Fi)와 같은 wireless internet connectivity가 주요 기능으로 들어간다.
이 문서에서는 제품에 Wi-Fi 기능을 넣기 위하여 솔루션 선정 시 고려할 사항들을 정리한다.
Constrained DevicesIoT 센서 기기와 같은 경우는 배터리로 구동하거나, 낮은 사양 등 일반 PC 나 android 기기에 비하여 저사양 기기라고 할 수 있다.
이글은 Python 비동기 프로그래밍 제대로 이해하기(1/2) 에 이어서 작성한 글이다.
AsyncioPython 3.4 에서는 그동안 Twisted, Tornado와 같이 별도의 library로 제공되던 event loop 방식의 비동기 프로그래밍이 asyncio (PEP 3156 – Asynchronous IO Support Rebooted: the “asyncio” Module) 표준 라이브러리로 새로 추가되었다.
각각의 event loop 구현이 비슷하지만 약간의 차이가 있어서 이들을 혼용하여 사용할 때 차이점을 이해하는데 부담이 있지만, 시간이 지나며 이들도 asyncio로 통합 지원하는 방향으로 되는 것 같다. 참고로 2018년 3월에 새로 릴리즈된 Tornado 5.
Python2 와 비교하여 python3의 가장 돋보이는 killer feature 는 비동기 프로그래밍 지원이라고 할 수 있다. 이를 위하여 python 3.4에 asyncio 모듈이 추가되었고, python 3.5 에는 native coroutine 지원을 위한 async, await 키워드가 추가되었다. 이들 기능을 이용하면 javascript나 다른 언어에서 지원하는 비동기 프로그래밍의 장점을 python 에서도 사용할 수 있다. 즉, 이벤트 방식이지만 blocking 방식의 프로그래밍 처럼 sequential 하게 코드를 작성할 수 있어, 단일 thread로 수만개의 네트워크 연결을 처리하는 서버를 오류 가능성을 최소화 하면서, 보다 편하게 개발할 수 있다.
가정에서 인터넷을 사용하다 보면 미국으로 연결이 상당히 느린 경우가 있다. 지금 내가 일하고 있는 곳도 그런 상태이다. 국내 사이트 연결은 거의 지연을 느끼지 않을 정도로 빠르게 연결되나, 미국 사이트는 그렇지 않다. 일반 웹페이지는 그럭저럭 참고 사용하면 되지만 GitHub에서 linux와 같이 history가 큰 소스를 clone 하려면 하루 꼬박 걸릴 정도로 속도가 나오지 않는다.
Who is my ISP? 로 확인해 보니 역시나 LG 유플러스 망을 사용하고 있다. 국내는 워낙 인터넷 망이 잘 연결되어 큰 문제가 없지만 미국과 같이 해외로 나가는 경우는 통신 사업자가 어떤 광케이블을 계약해서 사용하느냐에 따라 속도가 제각각이 된다.
Yocto Project나 Buildroot를 이용하여 embedded linux 시스템을 빌드하면 SD card나 MMC에 쓸수 있는 이미지까지 생성해 준다. 하지만 빌드되는 디스크 이미지 형태와 다르게 파티셔닝을 하려면 관련된 정보들을 알고 있어야 한다.
여기에서는 dd, truncate, fdisk, parted, mount, losetup 등의 utility를 이용하여 디스크 이미지를 생성, 수정, 관리하는 방법을 정리한다.
물리적인 저장 디스크 관리Linux의 경우 저장 디스크는 block device로 /dev 디렉토리에 아래와 같은 디바이스 파일이 생성된다. 아래의 예는 sda SSD 디스크로 한 개의 파티션(sda1)이 있다.
2015년 Eclipse IOT survey 결과를 보면 가장 많이 사용하는 메시징 프로토콜은 HTTP, MQTT, CoAP 이다.
HTTP가 주요 프로토콜인 것은 두말할 필요도 없고, MQTT도 IBM에서 1999년에 개발하여 2010년에 무료로 오픈하여 나이로는 15년 이상된 것으로 Facebook Messenger 에서도 사용하는 등 다양한 곳에서 사용 중 이다. CoAP의 경우 2010년에 첫 draft가 나온 것으로 다른 프로토콜에 비하면 신생 프로토콜이라고 볼 수 있으나 점차로 사용하는 곳이 많아지는 것으로 보인다. 일 예로 작은 메모리를 가진 IOT open OS platform 인 mbed, zephyr 에서도 CoAP을 주 통신 프로토콜로 지원하고 있고, WICED 에서도 CoAP 제공하고 있다.
MQTT(Message Queue Telemetry Transport)는 IOT 기기간의 통신을 위한 프로토콜이다. MQTT 이외에도 IOT용으로 CoAP(Constrained Application Protocol), AMQP(Advanced Message Queuing Protocol), XMPP(eXtensible Messaging and Presence Protocol), DDS(Data Distribution Service), Stomp(Simple Text Orientated Messaging Protocol) 등의 다양한 프로토콜이 있고, 각각의 프로토콜은 활용 용도에 따라서 장단점을 가지고 있다.
여기에서는 MQTT의 특징에 대해서 정리하기로 한다.
MQTT의 특징 TCP 기반 프로토콜UDP가 아닌 TCP 기반이라 작은 IOT 기기에서는 사용이 어려울 수 있다. MQTT 프로토콜에서 사용자 인증을 제공한다. 하지만 이를 위한 username, password 필드는 cleartext로 전달되므로 이들 정보와 송수신 데이타를 보호하기 위하여는 별도로 암호화를 하거나 SSL/TLS를 이용하여 암호화 채널을 이용하여야 한다.