本书以JavaScript全栈物联网构建、数据面分析为主线,以实操推进,涵盖必要基础知识、架构、数据收集到展示、接入层开发、生物芯片、安全等核心技术,共三篇,11章内容。
第一篇是基础篇(第1~2章),主要讲解:① 物联网进化的方向、以数据为核心的本质;② JavaScript作为端到端物联网解决方案的可行性;③ Node.js基础以及关键技术,包括V8引擎、非阻塞I/O、事件循环与包管理,以及Node.js微服务构架设计。
第二篇是数据篇(第3~7章),主要讲解使用JavaScript完成物联网实时数据收集、存储、处理、分析、展示交互与安全的数据面技术与实践,穿插各种实用平台/框架的构建或者利用,逐步带领读者打造实时的物联网数据流收集与处理平台,并讲解如何利用深度学习算法等热点技术,同时涵盖物联网协议与互联网协议的互联互通。
第三篇是实战篇(第8~11章),以笔者开源的OpenFPGAduino为核心实际基于JavaScript的物联网开发,涵盖:① 网关节点设计与云服务利用;② 以物联网生物芯片实验测试系统为例,介绍子系统设计与整合。③ 物联网大数据系统设计,重点介绍数据的汇总与分析系统,以及基于日志的异常检测以及网络安全防护系统。
李知周(加照片),曾在国际知名投资银行从事基于大数据与机器学习的网络安全和交易监管的开发及数据分析工作,4年思科软件研发工程师经历,中国科学院微系统与信息技术研究所博士,发表过多篇机器学习相关EI SCI学术论文,拥有多项国际国内专利,物联网早期创业者与创客。擅长物联网网络设备软硬件研发,大数据分析与机器学习研发,熟练掌握多种开发语言(包括C、JavaScript、Java、Scala、Verilog),掌握端到端的网络系统架构与设计。开源物联网硬件项目OpenFPGAduino的发起者和维护者:https://github.com/OpenFPGAduino/OpenFPGAduino。
序一
序二
前言
第一篇 基础篇
第1章 物联网系统基础 2
1.1 万物互联与互联网进化论 3
1.2 物联网的核心数据的流动 4
1.2.1 现代物联网的对称性 4
1.2.2 现代物联网的IP化 4
1.3 端到端物联网解决方案 5
1.3.1 JavaScript老树新花 5
1.3.2 物联网节点JavaScript开发 6
1.3.3 物联网客户端JavaScript开发 7
1.4 物联网大数据的必然趋势 9
1.5 物联网机器学习的必然趋势 11
1.6 本章小结 12
第2章 Node.js基础 14
2.1 标准库 14
2.1.1 简单模块定义和使用 15
2.1.2 标准库API编程 16
2.1.3 标准库console模块 18
2.2 V8引擎 22
2.2.1 编译执行 23
2.2.2 垃圾回收 24
2.3 非阻塞式I/O 25
2.4 事件循环 27
2.5 包管理器NPM 30
2.5.1 包结构 31
2.5.2 包管理 33
2.6 Node.js开发环境 34
2.7 微服务架构 35
2.8 本章小结 37
第二篇 数据篇
第3章 基于JavaScript物联网数据收集 40
3.1 嵌入式系统特点 40
3.1.1 高集成度 40
3.1.2 资源受限 41
3.1.3 长寿命 42
3.1.4 环境苛刻 42
3.2 实时数据收集 43
3.2.1 强实时任务 44
3.2.2 准实时任务 44
3.2.3 弱实时任务与最终实时任务 45
3.2.4 时延、抖动与吞吐量 46
3.3 Node.js物联网节点开发 49
3.3.1 内存分配与优化 50
3.3.2 延时测量与性能优化 58
3.3.3 Node.js 跨语言调用 60
3.3.4 Node.js 物联网通信协议开发 61
3.3.5 Node.js代码远程部署与更新 65
3.3.6 Node.js 服务发现 70
3.4 IoT.js物联网节点开发 73
3.5 Espruino的物联网节点开发 75
3.6 本章小结 76
第4章 基于JavaScript数据存储与处理 77
4.1 大数据基础 77
4.1.1 指数增长 77
4.1.2 水平扩展 79
4.1.3 MapReduce 80
4.1.4 高可用性 82
4.1.5 模式可复制 83
4.2 大数据实时处理 84
4.2.1 时间序列 84
4.2.2 Lambda架构 85
4.2.3 JavaScript物联网实时数据处理 88
4.3 Kafka大数据消息总线 89
4.3.1 消息总线 90
4.3.2 Kafka集群 91
4.3.3 数据存储 95
4.3.4 高可用性 98
4.3.5 连接器 98
4.3.6 JavaScript Kafka 数据收发 100
4.3.7 Kafka即服务 101
4.4 Spark大数据处理平台 104
4.4.1 HDFS 105
4.4.2 RDD 107
4.4.3 变换与动作 108
4.4.4 DAG调度器 110
4.4.5 数据帧 111
4.4.6 流处理 113
4.4.7 EclairJS JavaScript大数据处理 113
4.5 ElasticSearch大数据索引平台 116
4.5.1 JSON文档 117
4.5.2 模板与映射 118
4.5.3 确切值与全文文本 120
4.5.4 Lucene引擎与倒排索引 121
4.5.5 分片与副本 122
4.5.6 RESTful接口的JavaScript编程 122
4.6 本章小结 125
第5章 基于JavaScript物联网数据分析 126
5.1 人工智能与机器学习 126
5.1.1 监督学习 128
5.1.2 强化学习 134
5.2 深度学习 138
5.2.1 多层感知器网络 139
5.2.2 卷积神经网络 145
5.2.3 递归神经网络 149
5.2.4 大规模深度学习 152
5.3 深度学习物联网数据分析 155
5.3.1 基于卷积神经网络的物联网视频监控物体识别 155
5.3.2 基于Q深度学习的物联网扫地机器人 156
5.4 本章小结 158
第6章 基于JavaScript物联网数据展示与交互 159
6.1 物联网网页应用开发 159
6.1.1 HTML 160
6.1.2 CSS 165
6.1.3 本地数据存储 170
6.1.4 AJAX 171
6.1.5 WebSocket 174
6.1.6 多媒体 176
6.1.7 数据可视化 179
6.2 Angular.js网页应用开发 186
6.2.1 单页应用 187
6.2.2 MVC设计模式 189
6.2.3 双向绑定 191
6.2.4 依赖注入 192
6.2.5 URL路由 193
6.3 Ionic移动应用开发 195
6.3.1 Cordova 196
6.3.2 UI组件 197
6.3.3 Ionic集成开发环境 199
6.3.4 物联网单页应用程序 201
6.4 本章小结 205
第7章 基于JavaScript物联网数据安全 206
7.1 物联网的安全挑战 206
7.1.1 未来已经来临 206
7.1.2 早期物联网安全 207
7.1.3 现代物联网安全 208
7.2 攻击表面与安全防护 209
7.2.1 设备安全 210
7.2.2 网络安全 211
7.2.3 数据安全 213
7.3 安全猎手与击杀链 215
7.3.1 基于大数据的物联网安全监控系统设计 216
7.3.2 物联网安全监控系统击杀实战 219
7.4 JavaScript物联网数据安全 221
7.4.1 JavaScript程序漏洞扫描 221
7.4.2 JavaScript网络传输加密 222
7.4.3 JavaScript实现访问控制 225
7.5 本章小结 227
第三篇 实战篇
第8章 物联网智能网关系统开发 230
8.1 物联网智能网关 230
8.2 开源硬件OpenFPGAduino 231
8.2.1 开源硬件简介 232
8.2.2 OpenFPGAduino硬件设计 234
8.2.3 OpenFPGAduino软件设计 235
8.3 Node.js物联网系统开发 236
8.3.1 Arduino.js网络系统 237
8.3.2 Express HTTP服务 237
8.3.3 微服务架构 238
8.3.4 数据库微服务 242
8.3.5 服务发现 244
8.3.6 物联网协议转换 246
8.3.7 硬件访问 248
8.3.8 硬件仿真 252
8.3.9 Mocha集成测试 254
8.4 FPGA实时性系统开发 256
8.4.1 FPGA简介 256
8.4.2 Qsys总线 257
8.4.3 内核空间驱动 259
8.4.4 用户空间驱动 260
8.4.5 FPGA在线应用配置 261
8.5 本章小结 262
第9章 物联网云管理与开发环境 264
9.1 云计算与云服务 264
9.1.1 虚拟化 265
9.1.2 容器化 266
9.2 物联网云服务 272
9.3 基于HTML的嵌入式软件开发环境 274
9.4 基于Blockly的云软件开发环境 275
9.5 基于Docker与云存储的云开发编译部署环境 280
9.6 基于Yeelink云的物联网远程管理与控制 285
9.7 基于Plot.ly数据可视化云服务 288
9.8 基于听云物联网运维服务 289
9.9 本章小结 291
第10章 物联网生物芯片实验测试系统 292
10.1 生物芯片测试平台 292
10.2 生物芯片测试平台总体设计 294
10.3 平台电源与机箱系统设计 296
10.4 控温控湿度平台系统设计 298
10.5 实验试剂注射进样系统设计 302
10.6 高精度三轴移动定位系统设计 304
10.7 显微镜图像监控系统设计 309
10.8 物联网实验自动化控制系统设计 309
10.9 本章小结 312
第11章 物联网大数据分析系统 313
11.1 物联网大数据平台 313
11.1.1 物联网络三层架构 315
11.1.2 物联网大数据信息处理平台设计 316
11.2 物联网数据汇聚 319
11.2.1 物联网MQTT Kafka网桥 319
11.2.2 物联网数据平面Kafka聚合网关管理 322
11.2.3 物联网控制平面ZooKeeper节点管理 323
11.3 物联网数据清洗 324
11.3.1 抽取变换加载 325
11.3.2 一致性检查 326
11.3.3 重复数据去除 327
11.4 物联网数据统计分析与机器学习 334
11.4.1 统计分析与机器学习 335
11.4.2 基于Spark批处理统计分析 335
11.4.3 基于Kappa架构实时统计分析 336
11.4.4 在线机器学习 338
11.4.5 基于RLS的异常检测 339
11.5 物联网日志异常检测与监控系统设计 341
11.5.1 物联网日志分析 341
11.5.2 LogStash日志收集与解析 342
11.5.3 ElasticSearch日志存储与索引 344
11.5.4 Kibana日志可视化 344
11.5.5 日志异常检测与告警 346
11.6 物联网数据安全日志机器学习系统设计 350
11.6.1 攻击指纹DGA 351
11.6.2 DGA应用实例DNS隧道 353
11.6.3 自然语言处理 355
11.6.4 深度学习识别DGA 358
11.7 本章小结 364
这是一本让我感到“充电”的书。在阅读《JavaScript物联网架构与数据处理》的过程中,我仿佛置身于一个充满活力的技术交流现场,不仅学到了知识,更激发了我的创新灵感。书中所涵盖的内容,从基础的网络通信原理,到高级的云平台集成,都展现了作者深厚的专业功底和对行业趋势的敏锐洞察。我特别喜欢书中关于“边缘计算”的讨论,这让我意识到,在物联网架构中,将一部分数据处理能力下放到更接近数据源的设备端,可以显著提高响应速度并降低网络带宽的压力。 作者在讲解过程中,始终注重理论与实践的结合。每一个概念的提出,都会伴随有相应的代码示例,并且这些示例都经过精心设计,能够直观地体现技术原理。这对于像我这样喜欢动手实践的学习者来说,是非常宝贵的。我迫不及待地想要将书中的知识应用到我的实际项目中,去探索更多JavaScript在物联网领域的可能性,例如构建智能家居系统、环境监测站,甚至是工业自动化解决方案。
评分《JavaScript物联网架构与数据处理》这本书,在我看来,是一次对JavaScript生态系统的深度挖掘和重新定义。它巧妙地避开了那些泛泛而谈的通用性介绍,而是精准地聚焦于JavaScript在物联网这一特定领域的应用,并将其打磨得精细入微。我之所以如此推崇,是因为它解决了我一直以来在物联网项目实践中遇到的一个核心痛点:如何有效管理和处理来自海量异构设备的数据。书中关于数据采集、清洗、存储以及实时分析的章节,提供了非常实用且易于实施的框架和方法。 尤其令我赞叹的是,作者并没有将目光局限于单一的技术栈,而是广泛地介绍了各种相关的工具和平台,例如云服务提供商(AWS IoT, Azure IoT Hub)、开源数据处理框架(Kafka, Spark)与JavaScript的结合方式。这使得本书的内容具有了极强的“面向未来”的特性,能够指导读者构建既满足当前需求,又具备良好扩展性的物联网架构。阅读过程中,我清晰地感受到作者在技术选型上的审慎和对不同技术优劣势的深刻理解,这对于指导我进行实际项目决策非常有价值。
评分坦白说,我在阅读《JavaScript物联网架构与数据处理》之前,对JavaScript在物联网领域的应用潜力抱有一些怀疑。毕竟,物联网通常意味着低功耗、嵌入式系统,而JavaScript似乎与之有些距离。然而,这本书彻底颠覆了我的认知。作者通过引人入胜的案例和详实的图示,展示了JavaScript如何成为连接物理世界和数字世界的强大桥梁。从前端设备端的JavaScript运行环境(如Espruino、JerryScript)的介绍,到后端利用Node.js构建高性能的数据采集和处理平台,再到通过WebSockets实现实时数据流的展示,这本书为我打开了一个全新的天地。 我尤其欣赏书中关于数据可视化部分的讲解。物联网设备产生的数据量庞大且复杂,如何有效地展示这些数据,使其易于理解和分析,是物联网项目成功的关键。《JavaScript物联网架构与数据处理》推荐了诸如Chart.js、D3.js等强大的JavaScript可视化库,并提供了实际操作的代码示例,让我能够快速上手,将收集到的数据转化为直观的图表和仪表盘。这对于我后续的项目开发,无疑提供了巨大的便利。
评分这是一本真正能够“落地”的书籍。在翻阅《JavaScript物联网架构与数据处理》之前,我曾尝试阅读过一些关于物联网架构的资料,但往往感觉过于理论化,或者技术栈过于老旧,难以应用到实际开发中。《JavaScript物联网架构与数据处理》则完全不同,它以一种非常务实的方式,将JavaScript强大的开发能力延伸到了物联网的每一个环节。书中对于设备端固件开发(例如使用Espruino编写JavaScript代码控制硬件)的讲解,以及如何通过Node.js构建可扩展的API网关来管理设备连接,都提供了清晰的指导。 我特别赞赏书中对于数据安全和隐私保护的重视。在物联网飞速发展的今天,这些问题变得尤为突出,而《JavaScript物联网架构与数据处理》提供了切实可行的加密、认证和授权机制的实现方案。这让我能够更加放心地在项目中应用这些技术,构建更安全可靠的物联网系统。总而言之,这是一本集理论指导、技术实践、前沿趋势于一体的佳作,强烈推荐给所有对JavaScript物联网开发感兴趣的开发者。
评分在浩瀚的书海中,《JavaScript物联网架构与数据处理》这本书无疑是一颗闪耀的明星,它以一种前所未有的视角,将前端开发中最熟悉的JavaScript语言,与日新月异的物联网世界紧密地联系在了一起。我一直对物联网的潜力感到兴奋,但如何将其与我擅长的JavaScript开发结合,始终是一个迷人的挑战。这本书的出现,简直是为我量身打造的。它并没有仅仅停留在理论的介绍,而是深入浅出地讲解了如何利用Node.js、Express等技术构建健壮的物联网后端服务,如何利用Socket.IO实现设备与服务器之间的实时通信,以及如何利用各种JavaScript库来处理和可视化海量的物联网数据。 书中对于物联网通信协议的讲解尤其让我印象深刻,MQTT、CoAP等协议的原理和实现细节被条理清晰地阐述,让我对不同场景下如何选择合适的通信方式有了更深刻的理解。更重要的是,它并没有回避实际开发中可能遇到的痛点,例如数据安全、设备管理、系统扩展性等问题,并提供了切实可行的解决方案。读到书中关于微服务架构在物联网中的应用时,我仿佛看到了一个清晰的蓝图,能够指导我如何构建更具可维护性和可伸缩性的物联网系统。
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