Ở AgriConnect, anh em đã sử dụng Rust để lập trình firmware cho ESP32 (và cả một phần backend của nền tảng IoT). Từ hôm nay tôi sẽ bắt đầu một loạt bài nhằm giúp những đồng đội trên hành trình này. "Cập nhật firmware qua mạng (OTA / over-the-air)" là bài chia sẻ đầu tiên vì đây là chủ đề mà một trong những tác giả của esp-idf-hal đã đề nghị tôi viết.

Để có tính năng cập nhật firmware OTA, esp-if-svc đã cung cấp API rồi, nhưng còn thiếu tài liệu hướng dẫn sử dụng API, cách chuẩn bị phân vùng để sử dụng API. Bài viết này là để bổ sung chỗ thiếu đó.

(English version is here.)

Chuẩn bị phân vùng

We at AgriConnect have been using Rust to develop firmware for ESP32 (and even part of our IoT platform backend). From today we start a series to help fellows on the same journey. "Over-the-air firmware update" is the first sharing because it was the topic that one of the authors of esp-idf-hal suggested me to write.

For OTA firmware update, esp-idf-svc already provides API. What it lacks is a documentation how to use the API, how to prepare partitions to use with that API. This post will complement that.

(Bản tiếng Việt ở đây.)

Prepare partition

Trong giới lập trình, "oxy hóa" là một cách nói vui ám chỉ việc viết lại (một phần hoặc toàn bộ) một phần mềm bằng ngôn ngữ Rust, đây là một lối chơi chữ, vì "Rust" còn có nghĩa là "rỉ sét", một hiện tượng do sự oxy hóa gây nên. Gần đây mình cũng mạnh dạn oxy hóa một phần nền tảng IoT nông nghiệp của AgriConnect.

Động lực khiến mình viết lại nền tảng IoT của AgriConnect bằng Rust là để giảm tải hệ thống, tăng cường khả năng chịu áp lực trong tương lai. Phần mềm mình đang nói đến ở đây có tên mã là "Hạt Thóc". Nghe tên khiêm tốn, nhỏ bé thôi nhưng nó vận hành theo kiểu SaaS (Software as a Service), tức một phần mềm sẽ vận hành cùng lúc nhiều trang trại khách hàng. Mỗi khách hàng sẽ có một không gian riêng khi thao tác, quản lý trang trại của mình, thậm chí có tên miền riêng, nhưng thực ra tất cả đều đang được phục vụ bởi một chương trình trên server. Phần mềm này vốn được viết bằng ngôn ngữ Python, framework Django, được chia ra nhiều thành phần, mỗi thành phần chạy dưới dạng một process, một service riêng. Trong hoàn cảnh đặc thù của "Hạt Thóc" thì thì mình không "oxy hoá" theo kiểu, viết lại một vài hàm nào đó bằng Rust, biên dịch dưới dạng thư viện, rồi dùng Python import thư viện đó, mà viết lại toàn bộ thành phần con luôn. "Hạt Thóc" có ba thành phần chính:

• Collector: Giao tiếp để thu thập dữ liệu cảm biến, trạng thái bật tắt của các tải, và lưu vào database.
• ControlView: Cung cấp giao diện web để người dùng vào xem dữ liệu, cấu hình trang trại, đặt lịch, hay bật tắt tải bằng tay.
• ControlCenter: Chạy ngầm để phân tích lịch, dữ liệu cảm biến để ra lệnh bật, tắt tải, kiểm tra tình trạng bất thường và phát đi cảnh báo.

Recently I rebuilt this website, using Rust as backend programming language and EdgeDB as database. EdgeDB is great, but its Rust support is still weak comparing to other languages. One very important, but missing, feature is to support named parameters in query. Fortunately, there is already a base for the support in the future. In this post, we will exploit that minimum base to let our work done.

Current state

As the time of this writing, if you look into edgedb-tokio, the official Rust client library, documentation and example, you will see that it only supports using positional (numbered) parameters:

Gần đây, tôi chuyển đổi website này sang viết bằng Rust và rất tâm đắc với phong cách xử trí lỗi (error handling) của Rust, khi ứng dụng vào việc viết web. tôi sẽ trình bày tại sao.

Trước Rust, hầu hết các ngôn ngữ lập trình tôi kinh qua đều dùng phong cách xử trí lỗi là exception handling. Một hàm đang chạy nửa chừng, nếu gặp lỗi sẽ bắn ra một exception và dừng ngay tại đó. Hàm nào gọi nó bên ngoài sẽ dùng cấu trúc try ... except, try ... catch để phòng bị, bắt những exception này và có hướng xử trí tương ứng khi exception xảy ra. Cách làm này có ưu điểm là không cần nghĩ nhiều, giúp lập trình viên làm nhanh, cho ra sản phẩm lẹ. Tuy nhiên nó có nhược điểm là nhìn vào signature (mô tả kiểu dữ liệu đầu vào và đầu ra) của một hàm, không có cách nào biết được hàm đó có thể bắn ra những exception nào. Rust thì khác, những lỗi nào có thể xảy ra sẽ buộc phải khai báo trong signature của hàm. Ví dụ nhìn signature của hàm dùng để parse một chuỗi thành số nguyên:

fn from_str(src: &str) -> Result<i8, ParseIntError>

Hôm nay mình vừa triển khai phiên bản mới của website này. Nhìn giao diện thì không khác gì nhưng bên trong là đã làm mới hoàn toàn. Mới từ ngôn ngữ lập trình đến database.

Website này được mình viết lại bằng ngôn ngữ Rust và dùng database EdgeDB. Phiên bản cũ được viết bằng Python, dựa trên framework Flask, và database thì dùng PostgeSQL, được viết cũng khá lâu rồi (khoảng 10 năm), lại không được chăm sóc, cập nhật (trừ một đợt cập nhật lớn về frontend năm kia) nên bộ code rất cũ. Nhân việc mình đang có hứng luyện tay nghề về Rust nên mình quyết định dùng website này làm "bài tập". Về mặt frontend thì website này áp dụng cả hai kĩ thuật:

• Server side rendering: Dùng cho các trang bên ngoài, mà khách truy cập sẽ nhìn thấy. Với các trang này thì mình dùng MiniJinja để render dữ liệu ra HTML.

Có một người bạn mà mình từng ngồi nhiều cafe để bàn về những công nghệ mới để phục vụ cho dự án công ty. Một câu hỏi mà bạn hay đặt ra là dùng ngôn ngữ lập trình gì tiếp theo. Mình thì khá dày dạn về Python và đã từng xây dựng nền móng cho những dự án Python ở công ty bạn. Tuy nhiên, mình và bạn đều đồng ý là nên mở rộng phạm vi công nghệ để thích ứng với nhiều thể loại dự án khác nhau. Đi tham vấn nhiều nơi, được nghe khen ngợi về Go nên bạn rất muốn một lần được áp dụng Go trong cty của bạn. Còn mình thì, nếu đã chọn một ngôn ngữ biên dịch và phải bỏ thời gian cá nhân ra học thì mình thà chọn Rust hơn. Tất nhiên, ý thức được độ khó của Rust nên mình chả bao giờ muốn đem Rust vào công ty của bạn cả.

Trong khi lý do thường được nêu ra để chọn Go là cú pháp đơn giản, ít keyword, dễ học, thì với mình, độ khó của Rust là thứ đáng để đầu tư. Thà chịu khó ban đầu nhưng gặt hái kết quả tốt về sau. Ngoài ra, điều khiến mình ưu ái Rust hơn Go là ở chỗ Rust không có garbage collector, không có runtime riêng, nên có thể dùng Rust để viết thư viện tầng dưới, phục vụ cho Python và các ngôn ngữ khác được, chưa kể, việc được thiết kế tốt và không có bộ runtime khiến Rust là ngôn ngữ duy nhất (ngoài C) khiến tác giả của Linux muốn thấy nó được ứng dụng vào nhân Linux. Lý do viết thư viện đã được mình hiện thực hóa, bằng một sản phẩm cá nhân là Defity, thư viện dành cho Python và dùng để nhận dạng loại file.

Hoàn cảnh ra đời