OpenUI

Frameworks zum Bau von Web-Apps gibt es eine Menge. Neben den bekannteren wie z.B. React und Vue existieren auch einige unbekanntere Frameworks. Eines dieser Frameworks ist OpenUI. OpenUI ist die freie Variante von SAPUI, einer von SAP entwickelten Bibliothek für Web-Apps. OpenUI bietet eine große Anzahl an Komponenten, welche zum Bau von Applikationen genutzt werden können.

Ein Beispiel-App welche mittels OpenUI realisiert wurde

Neben der Unterstützung für MVC, bietet OpenUI eine Reihe von Funktionalitäten wie Lokalisation, Theming, Data Bindings, so das selten andere 3rd-Party Bibliotheken benutzt werden müssen. Integriert in OpenUI ist daneben eine jQuery-Version, so das DOM-Manipulationen mit dieser vorgenommen werden können. Problematisch an OpenUI ist, das es neben der ausgezeichneten Dokumentation, relativ wenige Tutorials und Hilfestellungen im Netz zu finden sind. Die offizielle Seite des Projektes kann unter openui5.org besucht werden. Der Quelltext von OpenUI ist auf GitHub zu finden. Er ist unter der Apache License in Version 2 lizenziert und damit freie Software.

Terminal-Bibliothek für Java

Für ein kleines Projekt wollte ich eine Visualisierung in der Konsole bzw. im Terminal unter Java realisieren. Das Problem ist das bei der Visualisierung, je nach verwendetem Terminal, bestimmte Operationen nicht verfügbar sind. Dies fängt schon beim Löschen des Bildschirmes an. Je nach Art des Terminals bzw. Betriebssystem kann es hier unterschiedliche Ansätze geben, um dieses Problem zu lösen. Abhilfe bei diesen Problemen schafft die Bibliothek Lanterna.

Lanterna in Aktion

Laterna liefert die Möglichkeit Text-Schnittstellen und GUIs zu bauen, unabhängig vom verwendeten Terminal. Damit ähnelt sie der C-Bibliothek ncurses. Die Bibliothek ist in der Lage festzustellen, auf welcher Art Terminal sie läuft und kann somit die Ausgabe entsprechend anpassen. So werden z.B. Unix-Steuercodes genutzt, wenn das Terminal diese unterstützt. Nach der Einbindung per Maven:

<dependency>
    <groupId>com.googlecode.lanterna</groupId>
    <artifactId>lanterna</artifactId>
    <version>3.0.1</version>
</dependency>

kann die Nutzung der Bibliothek beginnen. Im ersten Schritt sollte eine Instanz der Klasse Terminal angelegt werden:

Terminal terminal = new DefaultTerminalFactory().createTerminal();

Dies übernimmt die DefaultTerminalFactory. Sie sorgt dafür, dass das passende Terminal ausgewählt wird. Nun können Zeichen auf das Terminal geschrieben werden:

terminal.clearScreen();
terminal.putCharacter('a');

Hier wird das Terminal erst bereinigt und anschließend das Zeichen a auf das Terminal geschrieben. Neben der direkten Arbeit mit dem Terminal, liefert Lanterna eine Abstraktionsschicht namens Screen mit, mit welcher das Terminal wie ein pixelbasiertes Gerät angesprochen werden kann. Neben der Ausgabe beherrscht die Bibliothek die Eingabe. Mittels:

KeyStroke keyStroke = terminal.pollInput();

wird die aktuelle gedrückte Taste abgefragt. Diese Methode arbeitet nicht-blockierend. Für den Fall das eine blockierende Methode benötigt wird, eignet sich die Methode:

KeyStroke keyStroke = terminal.readInput();

Damit lassen sich mithilfe der Bibliothek komplexe Anwendungen auf dem Terminal umsetzen. Wenn die Anwendung beendet werden soll, muss das Terminal mittels:

terminal.close();

geschlossen werden. Der Quelltext der Bibliothek ist auf GitHub zu finden. Er ist unter der LGPL lizenziert und damit freie Software.

Slim Framework

Für wahrscheinlich jede Programmiersprache existieren mehr oder weniger viele Frameworks, welche dem Entwickler bestimmte Aufgaben abnehmen und somit die Entwicklung beschleunigen. Neben den größeren Framework existieren auch eine Reihe von Frameworks mit einem minimalistischeren Ansatz. Eines dieses sogenannten Microframeworks ist Slim. Entwickelt wird und wurde Slim für PHP.

slimframework.com

Slim eignet sich sehr gut für die Umsetzung für REST-APIs bzw. RESTful Webservices. Um ein Projekt zu erstellen, kann der Paket- bzw. Dependency-Manager Composer genutzt werden:

composer create-project slim/slim-skeleton exampleapp

Damit wird ein Grundprojekt angelegt mit welchem gearbeitet werden kann. Auch von seitens des Swagger-Toolings wird Slim unterstützt. So kann eine API über den Swagger-Editor definiert werden und anschließend für das Slim-Framework exportiert werden. Der Quelltext des Frameworks ist auf GitHub zu finden. Es ist unter MIT-Lizenz lizenziert und damit freie Software. Die offizielle Seite des Projektes ist unter slimframework.com zu finden.

WordPress-Suchwidget auf bestimmte Post Types beschränken

Für eine WordPress-Installation war ich auf der Suche nach einer Möglichkeit die Suche bzw. im Speziellen das Suchwidget so zu beschränken das nur die Post Types page und post durchsucht und angezeigt werden. Möglich ist dies, indem ein Filter für pre_get_posts in die functions.php des Themens hinzugefügt wird:

function search_only_in_specific_post_types( $query ) {
	
  // Modify query (but only in frontend)
  if ( $query->is_search && is_admin() == false ) {
    $query->set( 'post_type', array( 'page','post') );
  }
	
  return $query;
}

add_filter( 'pre_get_posts', 'search_only_in_specific_post_types' );

Der Filter passt die Query an, wenn die Query für eine Suche genutzt wird und diese Nutzung aus dem Frontend heraus geschieht. Die Begrenzung auf des Frontend ist notwendig um keine Suchqueries im Backend zu stören. Damit würde die modifizierte Suche nur noch Dokumente mit dem Post Type page und post finden.

MQTT – eine Einführung

Wer Daten von A nach B übermitteln möchte, hat unzählige Möglichkeiten dies zu tun. Je nach Anforderung und Anwendungsfall sieht die ideale Möglichkeit der Datenübermittlung anders aus. Für die Kommunikation zwischen Sensoren und im IoT-Bereich hat das Protokoll MQTT den Standard gesetzt. Immer dort wo verteilte Systeme miteinander kommunizieren müssen, eignet sich MQTT. MQTT steht für Message Queue Telemetry Transport und ist architektonisch relativ einfach aufgebaut. MQTT ist Nachrichten-orientiert und zentralisiert.

Die MQTT-Architektur

Für MQTT wird ein Broker benötigt, die zentrale Instanz an welche alle Clients ihre Nachrichten senden und sie von diesem Broker empfangen. Im Umkehrschluss bedeutet dies, das sich die Clients untereinander nicht kennen. Die gesamte Kommunikation läuft über dem Broker ab. Die Nachrichten werden nicht einfach wahllos an den Broker geschickt, sondern an ein sogenanntes Topic, ein Thema z.B. bad/lichtsensor1. Diese Topics sind hierarchisch aufgebaut und werden wie ein Pfad, mit einem Slash als Trennzeichen, definiert. Die Topics können von anderen Clients abonniert werden, so das diese bei einer neuen Nachricht betreffend des Topics informiert werden. Durch den hierarchischen Aufbau ist es möglich alle Topics einer bestimmten Hierarchieebene zu abonnieren. So würde der Topic:

bad/#

alle Untertopics von bad abonnieren. Eine weitere Möglichkeit ist es an einer bestimmten Stelle im Pfad das Sonderzeichen Plus zu benutzen:

+/lautsprecher/

In diesem Beispiel würden alle Lautsprecher aller Zimmer abonniert, so wären bad/lautsprecher als auch wohnzimmer/lautsprecher abgedeckt.

Nach der Verbindung mit einer CONNECT-Nachricht antwortet der Broker mit einer CONNACK-Nachricht. Damit ist die Verbindung etabliert. Der Client abonniert in dem Beispiel (siehe Bild) den Topic bad/lichtsensor1. Nun kann der Broker den Client über Nachrichten dieses Topic betreffend informieren. Wenn eine solche Nachricht eingeht, reagiert der Client, indem er auf dem Topic bad/lautsprecher die Nachricht bzw. den Wert on hinterlässt. Soll die Verbindung später wieder beendet werden, so wird eine DISCONNECT-Nachricht gesendet.

Die Kommunikation zwischen Client und Broker

Wenn ein Client keine aktive Verbindung zum Broker hat und eine neue Nachricht auf einem Topic aufläuft, auf welches der Client ein Abonnement hält, so verpasst er diese Nachricht. Anders sieht es aus, wenn der Sender beim Senden der Nachricht das sogenannte Retain-Flag für die Nachricht gesetzt hat. In diesem Fall stellt der Broker die Nachricht später noch zu.

Für den Fall, das die Verbindung vom Client nicht beendet wird bzw. beendet werden kann, existiert in MQTT ein sogenanntes Testament. So kann es bei Sensoren, die über Batterien gespeist sind durchaus vorkommen, dass die Verbindung plötzlich abbricht. Deshalb kann ein Client ein Testament, eine Nachricht auf ein Topic, hinterlegen, welche im Falle des Verbindungsabbruches vom Broker über das Topic versendet wird.

In der Praxis existieren zwei Versionen von MQTT: MQTT 3 welches die größte Basis besitzt und MQTT 5, welches mit einigen Neuerungen aufwarten kann, um das Protokoll fit für die Zukunft zu machen. Spezifiziert wird MQTT von OASIS, der Organization for the Advancement of Structured Information Standards. Die größten Unterschiede zwischen der letzten 3er-Version 3.1.1 und 5 sind Shared Subscriptions, welche Load Balancing auf Clientseite erlauben, Negative Acks eine Art Statuscodes ähnlich den HTTP-Statuscodes und User Properties, bei denen es sich um die Entsprechung zu den HTTP-Headern handelt. Diese können unter anderem für Metadaten genutzt werden. Ergeben haben sich diese Neuerungen hauptsächlich durch die Rückmeldungen aus der Community über die letzten Jahre.

Das OSI-Modell

Technisch basiert das MQTT-Protokoll auf TCP/IP. Dabei werde die Ports 1883 und 8883 genutzt. Der erste Port ist für die unverschlüsselte, der zweite Port für die verschlüsselte Kommunikation reserviert. Im OSI-Schichtenmodell befindet sich MQTT, wie HTTP auf dem Application Layer (OSI Layer 7). Im Gegensatz zu HTTP ist MQTT bleibt die Verbindung bei MQTT auch bestehen, wenn keine Daten übertragen werden.

Gestartet wird die Kommunikation des Clients mit einer CONNECT-Nachricht, woraufhin der Broker das Ganze mit einer CONNACK-Nachricht bestätigt. Nun kann der Client Topics abonnieren und Informationen zu einem Topic senden (PUBLISH).

MQTT beherrscht drei verschiedene Stufen des Quality of Service (QoS). Stufe 0 ist vom Modell her Fire-and-Forgot; die Nachricht wird einmal versendet und danach vom Broker vergessen. Ob sie ankommt, ist auf dieser QoS-Stufe nicht relevant. Bei Stufe 1 garantiert der Broker das die Nachricht mindestens einmal zugestellt wird, sie kann aber durchaus auch mehrfach bei den Clients ankommen. Stufe 2 hingegen garantiert, dass die Nachricht exakt einmal ankommt. Offiziell sind die QoS-Stufen wie folgt benannt:

At most once (0)
At least once (1)
Exactly once (2)

Je nach gewählter QoS-Stufe kommt es zu vermehrter Kommunikation über das MQTT-Protokoll. Bei Stufe 1 würde die Gegenstelle nach einer PUBLISH-Nachricht mit einer PUBACK-Nachricht antworten. Ohne eine solche Nachricht wird bei Stufe 1 der Sendevorgang so lange wiederholt, bis er von der Gegenseite bestätigt wurde. Deshalb ist nicht sichergestellt das die Nachricht nur einmal ankommt.

Wenn dies nicht gewünscht ist, kann stattdessen die QoS-Stufe 2 genutzt werden. Hier wird in der PUBLISH-Nachricht vom Sender eine ID mitgegeben. Nach dem Empfang wird die Nachricht gespeichert, aber noch nicht verarbeitet. Der Empfänger sendet eine PUBREC-Nachricht mit der ID an den Sender. Erhält der Sender diese Nachricht, sendet er eine Release-Nachricht (PUBREL), an den Empfänger. Als letzte Aktion sendet Empfänger ein PUBCOMP-Nachricht an den Sender und verarbeitet anschließend die Nachricht. Der Sender löscht beim Empfang der PUBCOMP-Nachricht die Nachricht.

Hintergrund für die unterschiedlichen Qualitätsstufen ist der Ressourcenverbrauch; je niedriger die QoS-Stufe um so weniger Ressourcen wie Zeit, Speicher und CPU, werden benötigt, um die Nachricht zu verarbeiten.

An Brokern und Client-Bibliotheken mangelt es MQTT nicht. Zu den bekanntesten Brokern gehören Mosquitto, HiveMQ und VerneMQ. Im Produktivbetrieb muss auf eine Absicherung der Topics geachtet werden. So ist es je nach Broker möglich das diese eine Authentifizierung der Clients verlangen und erst dann den Zugriff auf die Topics erlauben. Client-Bibliotheken für MQTT gibt es wie Sand am Meer, für unterschiedlichste Systeme wie Arduino, C, Java, .NET, Go und viele weitere Sprachen und Frameworks.

MQTTBox unter macOS

Daneben existieren grafische Client, welche die Nachrichten auf dem Broker anzeigen und die Interaktion mit einem Broker ermöglichen. Zu diesen Clients gehören unter anderem MQTT.fx, mqtt-spy und MQTTBox.