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摘要：云编排式物联 APP 开发平台可通过云端可视化编排开发，边端近程自动化部署，云边协同治理运维的形式，实现物联网 APP 疾速开发，海量边端利用治理。
0 引言
以后，物联网技术正在推动人类社会从“信息化”向“智能化”转变，促成信息科技与产业产生巨大变化。但目前的理论状况来看，物联网的终端设备类型多、数量大，装置运维老本高、工作量大，新业务、新性能扩大靠硬件盒子“堆砌”，不经济，难治理，不足灵便扩展性，边缘的利用靠人肉现场开发和运维，为物联网的数字化倒退造成枷锁。
物联网服务通过各种各样托管于物理设施，尤其是智能传感器上的业务应用程序 APP，将物联世界和数字世界紧密结合，实现物理世界的运行状态感知。传统的边端物联利用开发大都是基于文本语言编程，而边端设施上的物联利用开发和服务器利用开发的环境是齐全不同的，边端设施品种简单，计算能力差，数量多，利用部署和运维也是十分艰难，须要开发人员有较高的技术水平和教训，对硬件和软件都要有比拟深厚的了解。随着低代码开发技术日趋成熟，低代码开发平台无需编码或大量编码就能够疾速生成应用程序，具备可视化编程，简略直观，开发周期短，技术门槛低，易于部署和运维等特点。非常适合海量物联终端的 APP 开发与治理。因而，华为基于自家的 APPCube 低代码开发平台经营教训，通过对业界前沿的低代码开发技术的钻研，结合物联网本身固有的一些特点，开发出一种云边协同的云编排式 APP 开发平台，在云端以可视化的流程编排开发 APP，编排好的 APP 由云端下发至边端侧的智能物联设施进行部署和运维。实现物联 APP“一次开发，处处可用”，跨专业数据共享和业务流程贯通。推动物联网数字化飞速发展。
1 相干背景技术
1.1 低代码开发平台发展趋势
低代码开发平台（LCDP）是通过大量代码就能够疾速生成应用程序的开发平台。它提供终端用户应用易于了解的可视化工具开发本人的应用程序，而不是传统的编写代码形式。用户能够构建业务流程、逻辑和数据模型等所需的性能，必要时还能够增加本人的代码。实现业务逻辑、性能构建后，即可一键交付利用并进行更新，主动跟踪所有更改并解决数据库脚本和部署流程。低代码开发平台能够为不同硬件和操作系统开发并保护绝对应的运行引擎，在平台上生成的应用程序能够运行在相应硬件的运行引擎之上，实现在主机、挪动终端、物联终端等多个平台上的部署。
低代码开发平台 (LCDP) 最早可追溯到 20 世纪 90 年代至 21 世纪初的编程语言和工具，与先前的开发环境相似，晚期低代码开发平台基于模型驱动，前期逐步演进为数据驱动，并创立了主动代码生成和可视化编程的原理。
低代码开发平台一个显著的特点是，使具备不同教训⽔平的开发⼈员能够通过图形化的用户界面，应用拖拽组件和模型驱动的逻辑来创立网页和物联终端应用程序。业务人员和 IT 部门的开发人员能够独特创立、迭代、公布，相比传统开发模式能够节俭不少工夫。对于大型企业来讲，低代码开发平台还能够升高 IT 团队培训、技术部署的初始老本。国外比拟有名的低代码开发平台有：Kony、Mendix、Outsystems。国内比拟成熟的低代码开发平台有 iVX、AppCube 等。
国内低代码平台尚处于晚期，但市场需求将呈现暴增。随着国内政务和大企业纷纷抉择云化转型，基于云化的低代码开发平台将成为热点。低代码开发平台和数据以及业务零碎的集成能力变得越来越重要，客户化开发会帮忙行业软件实现个性化需要的定制，软件厂商与低代码开发平台单干能够疾速实现个性化需要的交付。低代码开发升高了软件开发的业余门槛，使得业务人员能够依据本人的业务需要疾速开发利用，人员数字化程度将大大晋升。低代码与物联网的扩大连贯成为趋势。疾速连贯硬件设施能够帮忙实现工业互联网落地。
1.2 低代码开发平台的钻研
1.2.1 Mendix
Mendix 是专攻企业应用场景的低代码开发平台，个别是面向有开发团队的中大型企业，提供模型驱动 IDE 和微流，应用拖放式组件和模型驱动逻辑来创立 Web 和挪动利用，使业务人员能够通过可视化组件参加到开发过程中，与程序员在 Mendix platform 上合作开发本企业的利用。
Mendix 提供的 Mendix Studio 是基于 Web 的低代码开发环境，专为业务用户打造。应用直观的“所见即所得”页面编辑器搭配 Atlas UI，设计并构建弱小的利用。业务和 IT 部门的开发人员能够在平台中协同，创立、迭代和公布利用，而所需工夫只是传统办法的一小部分。这种低代码利用开发方法可针对不同用例开发各种类型的利用，包含将原有利用降级为反对 IoT 的智能利用。它也提供一些企业解决方案、模板，开发平台上也反对自定义 UI 和组件。领有 Atlas UI Framework 开发框架，依据利用和业务类型，会举荐相干的模板和组件，达到疾速开发的目标。内置 DevOps 性能，能够继续交付，也能够应用 Mendix platform API 集成其余 DevOps 工具。
图 1：Mendix 开发界面
1.2.2 Outsystems
OutSystems 是一个低代码平台，提供面向企业开发、部署和治理全渠道企业应用程序的工具套件。基于该平台开发的应用程序在云、本地或混合环境中运行。用户以国外大企业居多，外企接受度高。可拓展性强，反对智能硬件。多用来开发流程类利用，能够实现全栈疾速开发，反对从 UX 到后端集成的所有内容。大型应用程序端到端 DevOps 和生命周期治理。
OutSystems 成立工夫早，教学文档丰盛。然而因为技术是晚期技术，IDE 界面古老，操作不敌对。想应用可视化组件升高代码量，然而并没有太好的做到可视化和 coding 的均衡，而是把 coding 的复杂程度转移到了应用、调试组件的难度上，须要使用者进行大量额定的学习和练习。
平台对代码要求高，工具控件不够丰盛，很多十分根底的性能须要简单的操作能力实现，开发时前端局部的调试非常复杂，十分耗时。后盾服务也须要大量调用接口，对外的性能拓展依赖于 Integration Studio 等，然而兼容性不高，有时兼容 Mysql 都会出问题。
Outsystems 可能也发现了本人的一些短板，为了解决前端的问题，建设有 UI 库，正在不断完善中。然而因为技术架构的局限性，还是无奈解决很多罕用然而根底的问题，在试用中发现，例如，很简略的弹窗提醒、下拉菜单等，都须要通过写 js 来实现。
图 2：Outsystems 的用户界面
1.2.3 iVX
iVX 是国内的可视化编程工具代表，是目前国内比拟风行的“0”代码开发平台，通过 iVX 平台的组件拖拽和事件配置即可疾速实现各种利用开发，生成前后台中间代码，并可主动通过 VX 编译系统，将中间代码编译成前端各零碎指标利用 (代码) 和后盾 Go 微服务代码。iVX 大量应用到以下利用开发场景: WebApp 开发，例如: 公司外部 OA/CRM/ERP/SAP 等公司外部管理系统; WebSite 开发，现有超过 10 万 + 网站通过 iVX 平台开发，包含前端展现和后盾数据性能; 小程序开发, 例如微信小程序自定义开发，非模板形式，更灵便自在；以及各种软件相干零碎和解决方案开发。
iVX 开发无需装置开发包，无需导入 SDK，即可齐全应答小程序、Web 利用、建站等简单利用的开发，并可一站式实现后盾云端部署，实现弹性虚机、数据库、计算、网络带宽的弹性伸缩。
iVX 将常见利用场景划分为小程序、PC 利用与网站、展现类营销、互动类营销等四大场景，针对每个场景提供更具针对性的开发模组。用户能够依据本人的需要，随心选取适合的开发场景。零碎将调取最合适的 开发环境，主动优化零碎组件，为用户提供更为便捷、舒服的应用体验。为更好地适应多终端化的 Web 利用开发模式，iVX 采纳了目前业内最 为通行的“前后端拆散”(Browser/Server)开发架构。该架构采纳齐全独立的前后端架构，二者可能各司其职，后端次要负责提供服务和数据，前端则更专一于通过终端与用户进行交互，从而升高服务器的压力，将异样解决变得更为敌对，在开发难易度、数据安全性、产品效力等方面都有极大晋升，更容易适应 大型利用、简单利用的开发需要。iVX 在编译器中提供了“前台”、“后盾”两个零碎组件，将后端数据逻辑和前端交互零碎齐全离开，反对前端架构的独立搭建和后盾数据逻辑的独立编写，用户无需编制前后端数据交互架构，只需借助于零碎组件即可实现前后端拆散架构的部署。另外，后盾采纳“服务调用”模式，不会间接裸露数据库接口，更好保障后盾数据拜访安全性。VX 采纳了数据驱动的编辑逻辑。容许用户通过建设数据模型，将后端数据或其余数据赋予变量或数组，通过数据变量绑定的形式将 DOM 元素的属性与数据结构做关联，通过事件触发数据变动，从而引发前端 DOM 元素的属性变动。数据驱动的编辑逻辑容许用户仅通过控制数据模型就能够动态控制前端显示成果，无需逐个批改前端组件，从而大幅晋升效力，具备良好的可重用性，同时也大大减少“事件”编辑数量，晋升开发效率。iVX 在前端开发环境中采纳响应式布局的开发理念，用户无论应用何种尺寸的设施浏览页面，都能取得良好的视觉效果。
图 3：iVX 开发平台用户界面
1.2.4 AppCube
AppCube 是咱们华为云公布的一款云端的低代码开发平台，中文名字叫利用魔方，顾名思义就如同魔方一样，能够通过任意组合，排列各种模块化元素，创立性能各异的利用。AppCube 提供云上无码化 / 低码化 / 反对多码化的利用开发模式，可能屏蔽编程技术复杂性，晋升企业开发的效率。同时提供利用资产的开发规范和微服务框架，将企业 IT 化建设过程中开发的可复用组件积淀成可复制的模板套件，减速利用的定制，并能通过凋谢的生态，实现套件资产的商业变现。
AppCube 从能力上来说具备一个利用端到端的开发能力。前端开发基于 Vue 技术栈，平台预置丰盛根底组件，也能够反对扩大，多用于表格表单等后端治理页面的疾速开发。开发界面上提供图形化、无码化在线页面开发性能，可能疾速构建各种简单表单表格页面、以及其余一些灵便布局页面。开发人员能够在开发界面中将组件面板上的页面组件拖拽至页面工作区域，并对组件的属性、事件进行设置，再配合事件编排实现简单的业务性能。反对开发人员以积木组装的形式疾速构建利用页面，晋升开发效率和品质，及时响应业务需要和价值实现；后端开发能够提供数据对象模型开发，对象能够了解为事实世界到数字世界的一个映射，开发者在平台创建对象和对象的各种属性字段之后，就能够通过服务编排实现多个对象的可视化流程编排，以 API 的模式对外提供服务。简略来说能够将 Script 脚本、Action 等封装成对外提供的服务接口。服务编排编辑器提供了流程引擎的前台页面配置工具，通过模板化、图形化实现对业务流程的编排和执行。帮忙业务人员针对本人的独特业务需要创立所需的解决方案，甚至不须要有任何编程教训；开发者还能够利用平台提供的集成开发能力，通过音讯、API 等各种服务接口将不同的利用集成到一起，或者与内部的其余业务系统集成，造成一个残缺的解决方案，而实现此项工作全都是基于图形化界面来操作，不须要编写代码来。
AppCube 的常见利用场景有轻利用构建场景，轻利用个别为轻量级利用，不波及复杂化的代码，用户零代码（如拖曳组件，简略配置）或者低代码就能轻松实现利用的搭建。为了升高企业用户的利用开发成本，AppCube 提供了丰盛的轻利用模板，涵盖了办公治理、人事管理、项目管理，以及通用利用等畛域多款精品模板，用户可基于模板疾速定制和扩大利用，满足本身业务的个性化诉求；另一种是面向园区、城市、能源、教育、交通等行业的利用场景，可基于全场景的可视化开发能力、我的项目级帮助共享能力和端到端的工程部署能力，疾速搭建行业利用和大型企业级利用，行业内的技术积攒能够通过平台积淀下来，造成行业资产，行业内不同的用户和厂商可通过一个资产市场来进行 AppCube 利用资产的共享，助力行业搭档减速全场景行业数字化。
图 4：AppCube 的用户操作界面
2 云编排式 APP 开发平台
通过后面的低代码开发平台的钻研，咱们发现目前业界商用的低代码开发平台大多数还是面向挪动端、web 网页利用开发，疾速构建场景化利用，以及面向企业外部的业务流程治理的 BPM 平台开发，用图形化、可视化拖拽的模式形容业务需要，造成可视化业务逻辑设计。目前国内还不足面向物联网利用 APP 开发的低代码开发平台，而物联网的利用 APP 大多数逻辑比较简单，可重复使用代码片段多，简单的是边端 APP 的部署与治理，因而咱们基于自家的 AppCube 开发出了一种面向物联网利用的云编排式 APP 开发平台，可在云端进行可视化的 APP 编排式开发，并能从云端部署 APP 到边端设施的运行引擎上，实现物联 APP 一次开发，处处运行。
2.1 传统 Native Code 物联 APP 开发方式面临的问题
传统边侧软件开发部署目前面临诸多问题，云编排式 APP 开发平台的指标是简化端边侧利用的开发、部署的难度。目前边侧端侧软件开发部署具体常见问题如下：
1）代码开发门槛高，适合的开发人员少：因为边侧、端侧设施为了实现特定业务场景，须要波及周边硬件的对接及解决是软硬件联合的一个行业，岂但要懂得软件方面的编程，还要理解硬件包含电路、单片机、arm 等相干常识。
2）波及平台多，各种穿插编译纷繁复杂：波及的 CPU 架构平台，X86、X86-64、ARM 各种型号；波及的指令集包含 CISC、RISC、RISC-Five；波及的操作系统更是繁多，例如 windows 族、Linux 族等等。平台、指令集、操作系统的多样性不可避免的导致了简单且易出错的穿插编译过程。
3）须要现场逐台设施部署利用：边侧、端侧设施往往数量较多，开发实现的利用须要逐个现场手动装置部署，耗时耗力。
4）开发沟通老本高：一个残缺的波及端、边的零碎，既有端、边侧的逻辑，也有与云端逻辑，短少对立的开发工具。
5）采纳硬编码方式，开发效率低：目前大多数的边、端侧的利用采纳 C、C++ 硬编码的形式开发，在局部资源较富余的边侧设施或采纳其它高级语言。
6）功能模块没有疾速复用机制：边侧设施上利用的开发往往是代码级的复用，没有功能模块封装标准、没有模块组合编排的工具，导致无奈方便快捷的复用既有代码资产，造成了开发人力的节约和长的开发周期。
7）利用部署后即固化，无奈便捷的批改：传统边侧、端侧设施利用部署结束后，任何性能上的批改都须要走残缺的版本开发流程，没有不便的边云协同的开发、部署机制。
2.2 云编排式 APP 开发平台概念
云编排式 APP 开发平台是专门针对物联场景利用 APP 开发的低代码开发平台，提供边侧软件可编程部署计划，以及边、端、云一体化协同编排计划，云端编排的模型、流程、业务规定、页面下发至边侧运行，边侧通过一个 APP 运行引擎来解释执行云端开发的 APP 流程，实现一个 APP 的业务性能。
云编排式 APP 开发平台零碎提供了凋谢的流式编排开发框架，实现了业务的可视化编排式开发，通过新增编排节点的形式继续扩大可编排应用的能力，节点定义了标准规范并可由第三方开发，零碎提供了基于服务化接口元数据的自动化节点生成工具、在线的半自动化开发工具。零碎也提供了可编排节点、畛域模型模板的治理组件，提供治理公布流程、节点以及畛域模型模板的仓库，便于租户内、租户间的共享。
云端编排的模型、流程、业务规定、页面均以元数据的形式表述，由边侧、端侧的引擎执行，执行引擎可运行于云端高性能服务器、边侧资源受限服务器、端侧单片机、嵌入式零碎等。
云 / 边侧部署零碎分两局部组成，两者之间能够通过公网连贯。
第一局部是位于云端的开发平台，开发者能够在之上进行模型、流程、规定的编排，一切都是可视化的托拉拽形式开发，一些通用的逻辑性能能够积淀成平台的可复用组件，比方解决网络通信的 MQTT 协定、485 协定等等。边、端侧设施的提供商可在该环境上传所提供设施的穿插编译工具链，供平台穿插编译出对应设施的运行引擎下载应用。
第二局部是位于边端的运行引擎，运行引擎能够运行在云端的服务器、边侧设施、端侧单片机中，负责解释执行云端平台下发的编排实现的流程元数据，流程执行过程可与内部零碎或其它引擎中的流程交互，实现一个具体 APP 的业务性能。一个运行引擎能够同时运行多个流程，也就是多个 APP 利用。云端平台能够对引擎和其中的 APP 进行装置、卸载、降级、配置更新等运维治理。
敲黑板，画重点，这个运行引擎是这个该零碎设计中的精髓。咱们为不同的硬件平台适配运行引擎。而咱们编排好的 APP 是运行在引擎中，相当于微信小程序一样，不论是什么手机，只有装了微信，就能下载安装微信小程序。对于咱们的零碎来说，不论是什么硬件，只有装了云编排引擎，就能装置云编排的 APP。从而实现了软硬件解耦。物联网的程序猿再也不必为了不同的硬件穿插编译流血流泪了。
2.3 云编排式 APP 开发方式
云编排 APP 开发计划提供边、云一体化协同编排计划，云端编排的模型、流程、业务规定、页面下发至边侧、端侧运行。
云编排 APP 云端开发工具，通过连接线将各种功能模块作为黑盒连贯在一起，框架只起到音讯数据的调度、转换作用。这些“黑盒”是构建 App 的积木块，它们之间传递的对立结构化的报文就是积木块的插接口，通过最大化的间接复用或扩大复用“黑盒”节点构建利用，而非为不同的 APP 从新构建新的“黑盒”节点。基于定制具备标准化的插接口的黑盒节点能够有限扩大软件系统性能。
这些“黑盒”节点通过标准规范形容，由第三方开发并满足标准的节点可在云端开发工具中编排，并可在引擎中运行。同时云编排零碎提供基于服务化接口元数据的自动化节点生成工具、在线的半自动化开发工具。零碎也提供可编排节点、畛域模型模板的治理组件，提供治理公布流程、节点以及畛域模型模板的仓库，便于租户内、租户间的共享。
云端编排的模型、流程、业务规定、页面均以元数据的形式表述，由端侧、边侧的引擎执行，执行引擎可运行于云端高性能服务器、边侧资源受限服务器、等。
云端 aPaaS 环境提供拖拽式开发、测试、APP 公布审批性能。验证审批后的 APP 可注入到各种设施部署的引擎中，并可对其进行运行状态监控。高性能异步驱动运行引擎可对注入的 APP 元数据进行解析执行，实现指标业务逻辑。
在云端能够查看、暂停、重启、更新业务 APP。APP 具备防篡改能力，保障 APP 的启动平安、运行平安、降级平安。引擎和云端零碎通过双向 TLS 证书认证，保障设计态环境和运行态引擎间的通信平安。APP 运行时依照租户进行隔离，保障同一引擎不同租户 APP 相互影响、烦扰。
2.4 传统物联 APP 开发模式与云编排差异性比照
1）不同点
- 传统开发模式须要相熟硬件接口及其编程、配置形式，而边云协同形式下的开发只须要可视化抉择相应的硬件封装节点及节点的内部通信接口。
- 传统开发模式须要理解在某个 OS 下内部接口协议的驱动及驱动应用形式。而边云协同形式下的开发只须要拖拽相应节点并实现配置即可。
- 传统开发模式须要开发者自行搭建开发环境，实现开发环境的配置，个别比拟繁琐。而边云协同形式下的开发，只须要登录零碎，点击创立工程，零碎后盾即可主动实现开发、测试环境的构建。
- 传统开发模式通过 hard coding 的形式手工实现代码的编写，主动、或手动实现残缺笼罩的代码测试用例验证。而边云协同形式下的开发方式，基于大颗粒的功能模块的复用，只须要拖拽节点实现逻辑的编排，大幅度晋升了开发效率，可复用模块（节点）在公布时曾经通过了严格的验证测试，测试过程仅需关注编排流程自身。
- 传统开发模式须要针对不同的硬件、操作系统做穿插编译，以实现一份代码运行在不同的软、硬件平台上。而边云协同形式下的开发的是元数据和脚本，通过执行元数据和脚本的引擎屏蔽了软、硬件平台的差异性，防止了 APP 的穿插编译。
- 传统开发模式开发实现的 APP 须要打包，导入到硬件环境中，执行参数配置实现装置。而边云协同形式下的开发仅须要选中指标引擎，点击下发 APP 即可实现装置。
2）相同点
- 两种形式开发进去的 APP 性能都是一样的，都能实现物联网利用业务的逻辑解决，性能上也都相近，满足物联网业务的性能要求。
- 云编排 APP 开发平台的运行引擎只是作为一般 APP 部署，不扭转原有边侧 APP 部署状态，对原有硬件零碎没有特殊要求。
3 结语
云编排式 APP 开发作为面向未来物联网短平快业务场景的低代码开发趋势的代表性技术，为物联网利用 APP 的麻利开发提供了一条便捷的途经。本文通过钻研云编排式 APP 开发平台的根本实践和技术实现，展现了云编排式 APP 开发在物联 APP 利用开发的广大前景。
通过对云编排式 APP 开发的实际剖析，咱们可能看到它能为咱们带来多种效益的晋升。从治理效益上来说，它晋升了物联 APP 治理便捷性，加强治理体验，甲方不必再依赖各个设施厂商和软件厂商来帮他开发物联，业务人员本人都能够上手，因为这太太太不便了。使能业务部门聚焦利用，技术开发归口治理，利用开发安全可靠。采纳对立平台管控，简化 APP 利用治理复杂性。APP 利用开发过程对立可控，组件高复用晋升牢靠，升高多头公有开发、代码品质参差不齐带来的平安危险。
从经济效益上来说，云编排式 APP 开发升高了物联 APP 利用开发门槛，从专业级代码开发向一般业务人员可视化业务编排，从以月 / 周为单位的开发周期缩短至以天为单位，晋升业务响应速度，及时保障业务倒退。软硬件解耦，组件一次开发，屡次应用，APP 跨硬件平台部署，晋升开发资源利用率，优化建设老本。晋升 APP 运维效率和成功率，升高运维专业化技术门槛。
从社会效益上来说，云编排式 APP 开发晋升了物联 APP 利用生态搭档整体技术水平，优化生态搭档的分工协作关系，实现设施、业务组件、APP 利用等生态资源更业余更精密分工，为生态单干倒退奠定根底。
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