lab 2 Golikov Ivan

.gitignore

@@ -1 +1,4 @@
-.idea
+__pycache__/
+*.pyc
+.DS_Store
+.idea

report.md

@@ -0,0 +1,257 @@
+# Лабораторная работа 2 - Docker
+
+## Введение
+
+Задача: развернуть систему сбора данных с датчиков через MQTT-брокер с визуализацией в Grafana. Все сервисы запускаются в Docker-контейнерах на трёх виртуальных машинах из лабораторной 1.
+
+Среда выполнения: Mac M1, Docker Desktop. Три "машины" эмулируются через отдельные docker-compose файлы, объединённые общей сетью `lab2_net`.
+
+---
+
+## Архитектура системы
+
+```
+Linux A (client)              Linux B (gateway)           Linux C (server)
+6 sensor containers  -->  mosquitto:1883  -->  telegraf --> influxdb:8086
+igml1/sensor-sim                                        --> grafana:3000
+```
+
+| Машина | Сервисы | Порты |
+|--------|---------|-------|
+| Linux A | 6 sensor-sim контейнеров | - |
+| Linux B | eclipse-mosquitto | 1883 |
+| Linux C | influxdb:1.8, telegraf, grafana | 8086, 3000 |
+
+---
+
+## Linux A - Симуляторы датчиков
+
+### Класс Sensor и наследники
+
+Файл `vms/client/simulator/sensor.py`.
+
+Базовый класс `Sensor` - абстрактный, определяет метод `read()` и логику формулы генерации значения. Формула выбирается через ENV-переменную `FORMULA_TYPE`:
+
+- `random` - случайный шум в диапазоне амплитуды
+- `sin` - синусоидальный сигнал: `sin(step * 11 / 100) * amplitude` (11 - день рождения)
+- `linear` - пилообразный сигнал с периодом 11
+
+Четыре типа датчиков:
+
+| Класс | Тип | Базовое значение | Амплитуда |
+|-------|-----|-----------------|-----------|
+| TemperatureSensor | temperature | 25.0 °C | 5.0 |
+| PressureSensor | pressure | 1.013 бар | 0.05 |
+| CurrentSensor | current | 2.5 А | 1.1 (= 11/10) |
+| HumiditySensor | humidity | 60.0 % | 11.0 |
+
+Амплитуды датчиков тока и влажности используют число 11 (день рождения 11.11) как операнд формулы.
+
+### Конфигурация через переменные среды
+
+| Переменная | Назначение | По умолчанию |
+|-----------|-----------|--------------|
+| `SENSOR_TYPE` | Тип датчика (temperature/pressure/current/humidity) | temperature |
+| `SENSOR_NAME` | Имя датчика | sensor1 |
+| `MQTT_BROKER` | Хост брокера | mosquitto |
+| `MQTT_PORT` | Порт брокера | 1883 |
+| `INTERVAL` | Интервал публикации, сек | 5 |
+| `FORMULA_TYPE` | Тип формулы (random/sin/linear) | random |
+| `TOPIC_FORMAT` | Формат топика (value/json) | value |
+
+### Топики MQTT
+
+При `TOPIC_FORMAT=value` (по умолчанию):
+- топик: `sensors/<type>/<name>`
+- payload: `22.4` (plain float)
+
+При `TOPIC_FORMAT=json`:
+- топик: `sensors/<type>`
+- payload: `{"name": "sensor1", "value": 22.4}`
+
+### Шесть контейнеров
+
+| Контейнер | Тип | Имя | Интервал | Формула |
+|-----------|-----|-----|----------|---------|
+| sensor_temp_1 | temperature | temp_room | 3 сек | sin |
+| sensor_temp_2 | temperature | temp_outdoor | 5 сек | random |
+| sensor_pressure_1 | pressure | pressure_main | 4 сек | linear |
+| sensor_pressure_2 | pressure | pressure_backup | 7 сек | random |
+| sensor_current_1 | current | current_line1 | 2 сек | sin |
+| sensor_humidity_1 | humidity | humidity_hall | 6 сек | linear |
+
+### Docker Hub
+
+Образ опубликован в публичный репозиторий: `igml1/sensor-sim:latest`
+
+```bash
+docker build -t igml1/sensor-sim:latest ./vms/client/simulator
+docker push igml1/sensor-sim:latest
+```
+
+![Скриншот 1: docker push igml1/sensor-sim](assets/images/01_docker_push.png)
+
+---
+
+## Linux B - Mosquitto брокер
+
+### Конфигурация (`vms/gateway/mosquitto/mosquitto.conf`)
+
+```
+listener 1883
+allow_anonymous true
+persistence true
+persistence_location /mosquitto/data/
+log_dest stdout
+```
+
+Брокер принимает анонимные подключения, слушает порт 1883, сохраняет данные между перезапусками.
+
+### Запуск
+
+Через docker-compose (`vms/gateway/docker-compose.yml`):
+
+```bash
+docker compose -f vms/gateway/docker-compose.yml up -d
+```
+
+Или через скрипт (`vms/gateway/mosquitto/start.sh`):
+
+```bash
+docker run \
+  -v "$(pwd)/mosquitto:/mosquitto/config" \
+  -p 1883:1883 \
+  --name mosquitto \
+  --network lab2_net \
+  --rm \
+  eclipse-mosquitto
+```
+
+![Скриншот 2: mosquitto_sub - брокер принимает сообщения от датчиков](assets/images/02_mosquitto_running.png)
+
+---
+
+## Linux C - InfluxDB + Telegraf + Grafana
+
+### InfluxDB 1.8
+
+База данных `sensors`, пользователь `telegraf`/`telegraf`. Инициализируется через переменные среды при первом запуске:
+
+```yaml
+environment:
+  - INFLUXDB_DB=sensors
+  - INFLUXDB_USER=telegraf
+  - INFLUXDB_USER_PASSWORD=telegraf
+  - INFLUXDB_ADMIN_USER=admin
+  - INFLUXDB_ADMIN_PASSWORD=admin
+```
+
+### Telegraf (`vms/server/telegraf/telegraf.conf`)
+
+Подписка на все топики брокера, запись в InfluxDB. Ссылки на сервисы - по alias контейнеров, не по IP:
+
+```toml
+[[inputs.mqtt_consumer]]
+  servers = ["tcp://mosquitto:1883"]
+  topics = ["sensors/#"]
+  data_format = "value"
+  data_type = "float"
+  name_override = "sensor_data"
+
+[[outputs.influxdb]]
+  urls = ["http://influxdb:8086"]
+  database = "sensors"
+  username = "telegraf"
+  password = "telegraf"
+  skip_database_creation = true
+```
+
+Каждое сообщение сохраняется как measurement `sensor_data` с тегом `topic` = полный путь топика.
+
+### Grafana
+
+Порт 3000, логин `admin`/`admin`.
+
+Datasource и dashboard подгружаются автоматически через provisioning (`vms/server/grafana/provisioning/`).
+
+Dashboard содержит:
+- Time series со всеми 6 датчиками на одном графике (GROUP BY topic)
+- 6 stat-панелей с текущим значением каждого датчика
+- Общую stat-панель со средним значением по всем датчикам
+
+![Скриншот 3: Grafana web-интерфейс доступен на localhost:3000](assets/images/03_grafana_dashboard.png)
+
+![Скриншот 4: Sensor Dashboard - time series всех датчиков, текущие значения и средние](assets/images/04_grafana_stats.png)
+
+### Volumes
+
+Данные InfluxDB и конфигурация Grafana сохраняются в именованных томах - при пересоздании контейнеров данные и дашборды не теряются:
+
+```yaml
+volumes:
+  influx_data:/var/lib/influxdb
+  grafana_data:/var/lib/grafana
+```
+
+---
+
+## Проверка работы
+
+### Мониторинг потока данных
+
+```bash
+# Смотреть сообщения в брокере
+docker exec mosquitto mosquitto_sub -t "sensors/#" -v
+
+# Последние значения в InfluxDB
+docker exec influxdb influx -database sensors -execute "SELECT last(value) FROM sensor_data GROUP BY topic"
+```
+
+![Скриншот 5: mosquitto_sub - поток сообщений от датчиков](assets/images/05_mqtt_stream.png)
+
+![Скриншот 6: InfluxDB - данные в базе](assets/images/06_influxdb_data.png)
+
+---
+
+## Инструкция по запуску
+
+```bash
+# 1. Создать сеть
+docker network create lab2_net
+
+# 2. Запустить брокер (Linux B)
+docker compose -f vms/gateway/docker-compose.yml up -d
+
+# 3. Запустить сервер (Linux C)
+docker compose -f vms/server/docker-compose.yml up -d
+
+# 4. Запустить датчики (Linux A) - образ скачается с Docker Hub
+docker compose -f vms/client/docker-compose.yml up -d
+
+# 5. Открыть Grafana: http://localhost:3000 (admin/admin)
+```
+
+---
+
+## Структура репозитория
+
+```
+lab2/
+  assets/images/          - скриншоты для отчёта
+  vms/
+    client/
+      simulator/          - код симулятора (sensor.py, main.py, Dockerfile)
+      docker-compose.yml  - 6 контейнеров датчиков
+    gateway/
+      mosquitto/
+        mosquitto.conf    - конфиг брокера
+        start.sh          - скрипт запуска без compose
+      docker-compose.yml
+    server/
+      telegraf/
+        telegraf.conf     - подписка на MQTT, запись в InfluxDB
+      grafana/
+        provisioning/     - автоматическая загрузка datasource и dashboard
+      docker-compose.yml  - influxdb + telegraf + grafana
+  report.md
+```

vms/client/docker-compose.yml

@@ -0,0 +1,82 @@
+services:
+  sensor_temp_1:
+    image: igml1/sensor-sim:latest
+    container_name: sensor_temp_1
+    environment:
+      - SENSOR_TYPE=temperature
+      - SENSOR_NAME=temp_room
+      - MQTT_BROKER=mosquitto
+      - INTERVAL=3
+      - FORMULA_TYPE=sin
+    networks:
+      - lab2_net
+    restart: always
+
+  sensor_temp_2:
+    image: igml1/sensor-sim:latest
+    container_name: sensor_temp_2
+    environment:
+      - SENSOR_TYPE=temperature
+      - SENSOR_NAME=temp_outdoor
+      - MQTT_BROKER=mosquitto
+      - INTERVAL=5
+      - FORMULA_TYPE=random
+    networks:
+      - lab2_net
+    restart: always
+
+  sensor_pressure_1:
+    image: igml1/sensor-sim:latest
+    container_name: sensor_pressure_1
+    environment:
+      - SENSOR_TYPE=pressure
+      - SENSOR_NAME=pressure_main
+      - MQTT_BROKER=mosquitto
+      - INTERVAL=4
+      - FORMULA_TYPE=linear
+    networks:
+      - lab2_net
+    restart: always
+
+  sensor_pressure_2:
+    image: igml1/sensor-sim:latest
+    container_name: sensor_pressure_2
+    environment:
+      - SENSOR_TYPE=pressure
+      - SENSOR_NAME=pressure_backup
+      - MQTT_BROKER=mosquitto
+      - INTERVAL=7
+      - FORMULA_TYPE=random
+    networks:
+      - lab2_net
+    restart: always
+
+  sensor_current_1:
+    image: igml1/sensor-sim:latest
+    container_name: sensor_current_1
+    environment:
+      - SENSOR_TYPE=current
+      - SENSOR_NAME=current_line1
+      - MQTT_BROKER=mosquitto
+      - INTERVAL=2
+      - FORMULA_TYPE=sin
+    networks:
+      - lab2_net
+    restart: always
+
+  sensor_humidity_1:
+    image: igml1/sensor-sim:latest
+    container_name: sensor_humidity_1
+    environment:
+      - SENSOR_TYPE=humidity
+      - SENSOR_NAME=humidity_hall
+      - MQTT_BROKER=mosquitto
+      - INTERVAL=6
+      - FORMULA_TYPE=linear
+    networks:
+      - lab2_net
+    restart: always
+
+networks:
+  lab2_net:
+    external: true

vms/client/simulator/Dockerfile

@@ -1,6 +1,6 @@
-FROM python:alpine3.19
+FROM python:3.11-alpine
 WORKDIR /app
 COPY requirements.txt .
 RUN pip install -r requirements.txt
-COPY . .
+COPY sensor.py main.py ./
 CMD ["python", "main.py"]