从 0 到 1:构建你的 Linux IoT 网关平台

在物联网（IoT）时代，越来越多的设备需要互联互通，将传感器数据汇总、处理并上云成为企业与个人开发者的重要需求。传统的 IoT 方案通常依赖于云平台，但在一些场景下，构建一个本地化、可定制的 IoT 网关平台能更好地保障数据安全、降低延迟，并灵活应对各种应用场景。本文将从零开始，教你如何在 Linux 系统上搭建一个 IoT 网关平台，整合 MQTT、Node-RED、InfluxDB 等组件，实现设备数据采集、处理和展示。

二、物联网网关平台的架构概述

一个典型的 Linux IoT 网关平台主要包括以下模块：

1. 数据采集层

o 设备接入：通过各种协议（如 MQTT、CoAP）接入各类传感器和设备。

2. 数据处理层

o 消息中间件：使用 MQTT Broker（如 Mosquitto）管理设备数据传输。

o 流式处理：使用 Node-RED 实现数据流程编排和简单逻辑处理。

3. 数据存储与展示层

o 时序数据库：利用 InfluxDB 存储设备数据。

o 可视化展示：使用 Grafana 创建数据仪表盘，实时展示监控数据。

三、环境准备

o 操作系统：推荐 Ubuntu 22.04（或其他 Linux 发行版）

o 网络环境：确保设备可以通过局域网连接至网关服务器

o 硬件：至少一台具有 4GB 内存和足够存储空间的服务器；如果是边缘场景，可选择树莓派 4B

四、搭建 IoT 网关平台的关键步骤

1. 安装 MQTT Broker（Mosquitto）

在终端执行以下命令安装 Mosquitto：

sudo apt update && sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients

sudo systemctl enable mosquitto

sudo systemctl start mosquitto

验证安装：

mosquitto_sub -h localhost -t test &

mosquitto_pub -h localhost -t test -m "Hello IoT"

如果能够收到 “Hello IoT” 消息，说明 MQTT Broker 正常运行。

2. 部署 Node-RED

Node-RED 是一个基于流式编程的工具，能够让你以可视化方式设计数据处理流程。

安装 Node-RED：

sudo apt install -y nodejs npm

sudo npm install -g --unsafe-perm node-red

启动 Node-RED：

node-red &

默认 Node-RED 界面在 http://localhost:1880 可访问。

在 Node-RED 中，可以拖拽 MQTT 节点、函数节点以及数据库节点，构建数据处理流程。

3. 部署时序数据库（InfluxDB）

InfluxDB 用于存储 IoT 设备采集到的时序数据。

安装 InfluxDB：

wget -qO- https://repos.influxdata.com/influxdb.key | sudo apt-key add -

source /etc/lsb-release

echo "deb https://repos.influxdata.com/ubuntu ${DISTRIB_CODENAME} stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/influxdb.list

sudo apt update && sudo apt install -y influxdb

sudo systemctl enable influxdb

sudo systemctl start influxdb

创建数据库：

influx -execute "CREATE DATABASE iot_data"

4. 安装 Grafana 进行数据可视化

Grafana 能够将 InfluxDB 中的数据直观展示成图表：

sudo apt install -y apt-transport-https software-properties-common wget

wget -q -O - https://packages.grafana.com/gpg.key | sudo apt-key add -

echo "deb https://packages.grafana.com/oss/deb stable main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/grafana.list

sudo apt update && sudo apt install -y grafana

sudo systemctl enable grafana-server

sudo systemctl start grafana-server

访问 Grafana 界面：

默认在 http://localhost:3000，初始账号密码均为 admin，登录后添加 InfluxDB 数据源，配置仪表盘展示设备数据。

5. 集成各组件，构建完整的数据流

o 设备数据采集：设备通过 MQTT 协议将数据发布到 Mosquitto。

o 数据处理：Node-RED 订阅 MQTT 消息，经过数据转换后，写入 InfluxDB。

o 数据展示：Grafana 从 InfluxDB 读取数据，实时展示在仪表盘上。

通过以上步骤，一个完整的 Linux IoT 网关平台就搭建完成了。

五、总结

o 私有云原生开发环境：适用于企业和个人用户

o 数据采集、处理和可视化全链路：实现设备数据从采集到展示的自动化流程

o 扩展性：可根据需求集成更多组件，如安全监控、告警机制等

如果你对搭建 IoT 网关平台感兴趣，欢迎在评论区分享你的经验和疑问