การใช้ Go ในการพัฒนา IoT Applications

การใช้ Go ในการพัฒนา IoT Applications

Internet of Things (IoT) หรือที่เรียกว่าการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ต่าง ๆ ผ่านอินเทอร์เน็ตเป็นเทคโนโลยีที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน จากอุปกรณ์อัจฉริยะในบ้านไปจนถึงอุตสาหกรรมที่ใช้ IoT ในการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน การพัฒนาแอพพลิเคชันสำหรับ IoT จึงเป็นสิ่งที่ต้องใช้เทคโนโลยีที่มีความสามารถในการจัดการกับการเชื่อมต่อหลายๆ ตัวและต้องสามารถทำงานได้อย่างเสถียรและรวดเร็ว

หนึ่งในภาษาโปรแกรมที่กำลังได้รับความนิยมในการพัฒนา IoT Applications คือ Go (Golang) เนื่องจาก Go มีคุณสมบัติหลายประการที่ทำให้เหมาะสมกับการพัฒนาแอพพลิเคชันสำหรับ IoT ที่ต้องการประสิทธิภาพและการทำงานที่รวดเร็ว วันนี้เราจะมาดูกันว่า Go สามารถช่วยในการพัฒนา IoT Applications ได้อย่างไรบ้าง

สิ่งที่ควรรู้ การใช้ Go ในการพัฒนา IoT Applications

• ภาษา Go คืออะไร
• แนวคิดหลักของภาษา Go
• Concurrency ใน Go กับ IoT Applications
• การนำ Go มาปรับใช้ร่วมในการพัฒนา IoT Applications
• ตัวอย่างการนำ Go มาปรับใช้ในการพัฒนา IoT Applications
• Go เป็นภาษาที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนา IoT Applications เนื่องจาก

ภาษา Go คืออะไร

แนวคิดเริ่มแรกของการสร้างภาษา Go เกิดขึ้นในปี 2007 โดยวิศวกรของ Google ได้แก่ Robert Griesemer, Rob Pike และ Ken Thompson ซึ่งทั้งหมดเป็นนักพัฒนาที่มีประสบการณ์สูงในการออกแบบระบบคอมพิวเตอร์ระดับต่ำ ก่อนหน้านั้น Google ใช้ภาษา C++ และ Java เป็นหลัก แต่ต้องเผชิญกับ ปัญหาการคอมไพล์และการ build ที่ช้ามาก ในโปรเจ็กต์ขนาดใหญ่

• การคอมไพล์โค้ดต้องใช้เวลาหลายชั่วโมง ทำให้การพัฒนาและทดสอบโค้ดล่าช้า
• ระบบที่ใช้มีความซับซ้อนสูง จัดการโค้ดยาก
• ภาษาอย่าง C++ แม้มีประสิทธิภาพดี แต่ก็มีปัญหาเรื่องการจัดการหน่วยความจำที่ยุ่งยาก

ทีมพัฒนาจึงต้องการ ภาษาใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูง แต่ยัง คอมไพล์เร็ว, ใช้งานง่าย และรองรับการทำงานพร้อมกันได้ดี

แนวคิดหลักของภาษา Go

• คอมไพล์และ build เร็วขึ้นมาก – ลดเวลาในการรันโค้ดจากระดับชั่วโมงเป็นวินาที
• ทำให้โค้ดอ่านง่ายและจัดการได้ดี – ลดความซับซ้อนของไวยากรณ์เมื่อเทียบกับ C++
• รองรับการทำงานพร้อมกัน (Concurrency) ได้ดี – ผ่าน Goroutines และ Channels
• บริหารหน่วยความจำอัตโนมัติ – ลดภาระนักพัฒนา ไม่ต้องจัดการ memory เองแบบ C++

ภาษา Go เปิดตัวต่อสาธารณะในปี 2009 และได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในสาย Cloud, Backend และ Distributed Systems เช่น Docker, Kubernetes, Terraform และ Prometheus

Go ถูกออกแบบขึ้นเพราะวิศวกร Google ต้องการแก้ปัญหาเรื่อง build time ที่ช้ามากในโปรเจ็กต์ขนาดใหญ่ และอยากได้ภาษาที่ทำงานเร็วขึ้น พร้อมลดความซับซ้อนในการพัฒนา

Concurrency ใน Go กับ IoT Applications

Concurrency คืออะไร?

Concurrency หมายถึงความสามารถในการรันงานหลายงานพร้อมกัน (parallel tasks execution) ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการพัฒนา IoT เนื่องจากต้องรับส่งข้อมูลจากหลายอุปกรณ์แบบเรียลไทม์ และต้องประมวลผลข้อมูลที่ได้รับอย่างมีประสิทธิภาพ

IoT (Internet of Things) ประกอบด้วยอุปกรณ์หลายตัวที่เชื่อมต่อกันผ่านเครือข่ายและต้องทำงานพร้อมกัน เช่น อ่านค่าจากเซ็นเซอร์, ส่งข้อมูลไปยังคลาวด์, ประมวลผลข้อมูล, ควบคุมอุปกรณ์ เป็นต้น การใช้ Concurrency ช่วยให้สามารถจัดการกับอุปกรณ์จำนวนมากได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องรอคิวการทำงาน

1. Goroutines : ทางเลือกแทน Threads แบบดั้งเดิม

Goroutines เป็นฟีเจอร์หลักของ Go ที่ช่วยให้เราสร้างการทำงานแบบ Concurrency ได้อย่างมีประสิทธิภาพ Goroutines ทำงานคล้ายกับ Threads แต่มีข้อดีหลายประการ เช่น

• ใช้หน่วยความจำน้อยกว่า Threads ปกติ
• ถูกจัดการโดย Go runtime ทำให้การสลับงานมีประสิทธิภาพสูง
• สามารถสร้าง Goroutines ได้จำนวนมากโดยไม่ต้องกังวลเรื่องทรัพยากรระบบ

2. Channels : การสื่อสารระหว่าง Goroutines

Channels เป็นกลไกที่ Go ใช้ให้ Goroutines สื่อสารกันได้โดยตรง ช่วยให้การส่งข้อมูลมีประสิทธิภาพ และลดปัญหาการใช้ตัวแปรร่วมกัน (shared memory) ที่อาจทำให้เกิดปัญหา race condition

3. ใช้ WaitGroup เพื่อรอให้ Goroutines ทำงานเสร็จ

ในระบบจริง การใช้ time.Sleep() เพื่อรอ Goroutines จบงานไม่ใช่วิธีที่ดี เพราะอาจทำให้เกิดการหน่วงเวลาที่ไม่จำเป็น เราสามารถใช้ sync.WaitGroup เพื่อรอให้ Goroutines ทั้งหมดทำงานเสร็จก่อนที่โปรแกรมจะปิด

การนำ Go มาปรับใช้ร่วมในการพัฒนา IoT Applications

การนำภาษา Go (Golang) มาปรับใช้ในการพัฒนา IoT Applications เป็นทางเลือกที่น่าสนใจ เนื่องจาก Go มีคุณสมบัติที่เหมาะสมกับการพัฒนาแอพพลิเคชันที่ต้องการการประมวลผลข้อมูลจากอุปกรณ์หลายตัวพร้อมๆ กัน, การเชื่อมต่อที่มั่นคง, และการจัดการกับปริมาณข้อมูลจำนวนมหาศาลอย่างมีประสิทธิภาพ

1. ความสำคัญของ Go ในการพัฒนา IoT Applications

เมื่อพูดถึง Internet of Things (IoT) เรากำลังพูดถึงระบบที่เชื่อมโยงอุปกรณ์หลายๆ ตัว เช่น เซนเซอร์, อุปกรณ์อัจฉริยะ, หรือเครื่องจักรที่สามารถส่งข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์หรือคลาวด์ได้แบบเรียลไทม์ ข้อมูลเหล่านี้จะต้องถูกประมวลผลเพื่อทำการวิเคราะห์หรือเก็บรักษา เพื่อให้สามารถตัดสินใจได้จากข้อมูลที่ได้จากอุปกรณ์นั้นๆ

การพัฒนาแอพพลิเคชัน IoT จำเป็นต้องจัดการกับปัจจัยหลายอย่าง เช่น ความสามารถในการเชื่อมต่อที่เสถียร, การประมวลผลข้อมูลจำนวนมากในเวลาเดียวกัน, ความสามารถในการรองรับการทำงานหลายๆ งานพร้อมกัน และการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่จำกัดด้านทรัพยากร (เช่น microcontrollers หรือ edge devices)

Go เป็นภาษาที่ถูกออกแบบมาให้มีความเร็วสูง, การจัดการ Concurrency ที่ดีเยี่ยม, และการใช้งานง่าย ซึ่งทำให้มันเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับการพัฒนา IoT Applications

2. ข้อดีของ Go ในการพัฒนา IoT Applications

ประสิทธิภาพสูงในการประมวลผล Go เป็นภาษาที่ได้รับการออกแบบให้มีประสิทธิภาพสูง เนื่องจากมันถูกคอมไพล์เป็น machine code ทำให้สามารถทำงานได้รวดเร็วและประมวลผลข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นสิ่งที่สำคัญใน IoT ที่ต้องจัดการกับข้อมูลจำนวนมากจากหลายอุปกรณ์ในเวลาเดียวกัน การประมวลผลที่รวดเร็วทำให้การสื่อสารระหว่างอุปกรณ์หรือกับเซิร์ฟเวอร์เป็นไปได้เร็วขึ้นและไม่เกิดการหน่วงเวลา

ตัวอย่างเช่น หากเราต้องการส่งข้อมูลจากเซนเซอร์หลายตัวไปยังเซิร์ฟเวอร์ หากใช้ภาษาอื่นที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า อาจทำให้เกิดปัญหาความหน่วงของข้อมูล แต่ Go ช่วยให้การรับส่งข้อมูลนั้นเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว

• Concurrency ที่ยอดเยี่ยม หนึ่งในคุณสมบัติเด่นของ Go คือการสนับสนุน Concurrency โดยใช้ goroutines และ channels
• Goroutines ช่วยให้สามารถทำงานหลายๆ งานพร้อมกันได้ โดยไม่ต้องใช้ระบบเธรด (thread) ที่ซับซ้อน ทำให้การประมวลผลหลายๆ งานในเวลาเดียวกันเป็นไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• Channels ใช้ในการส่งข้อมูลระหว่าง goroutines ซึ่งทำให้สามารถจัดการการทำงานหลายๆ งานได้พร้อมๆ กันโดยไม่เกิดความขัดแย้งระหว่างงาน

ใน IoT Application ที่ต้องเชื่อมต่อกับเซนเซอร์หลายตัว หรือรับส่งข้อมูลจากหลายแหล่งพร้อมกัน Concurrency จะช่วยให้โค้ดทำงานได้เร็วขึ้นและไม่ทำให้เกิดการหน่วงของระบบ

ตัวอย่างเช่น หากมีเซนเซอร์หลายตัวที่ส่งข้อมูลในเวลาเดียวกัน การใช้ goroutines สามารถช่วยให้ Go รับข้อมูลจากเซนเซอร์เหล่านั้นได้พร้อมๆ กันโดยไม่ต้องรอให้ข้อมูลจากเซนเซอร์ตัวหนึ่งมาถึงก่อน

การจัดการกับทรัพยากร IoT Applications มักจะทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีการจำกัดด้านทรัพยากร เช่น อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ หรือมีหน่วยความจำจำกัด Go เป็นภาษาที่มีขนาดเบาและไม่กินทรัพยากรมาก ซึ่งทำให้เหมาะสมกับการทำงานบน edge devices หรือ microcontrollers ที่มีข้อจำกัดทางด้านพลังงานและพื้นที่หน่วยความจำ

ความง่ายในการเรียนรู้และใช้งาน Go ถูกออกแบบให้มี syntax ที่เรียบง่ายและไม่ซับซ้อน การเขียนโค้ดใน Go จึงไม่ยาก และสามารถเรียนรู้ได้อย่างรวดเร็ว สำหรับผู้ที่มีพื้นฐานจากภาษาอื่นๆ เช่น C หรือ Python การเริ่มต้นเขียนโค้ด Go จะไม่เป็นเรื่องยาก และสามารถนำไปใช้งานได้อย่างรวดเร็ว

การพัฒนา IoT Application ด้วย Go จึงทำให้กระบวนการพัฒนาเป็นไปอย่างรวดเร็ว ไม่ต้องใช้เวลามากในการเรียนรู้ภาษาใหม่ และสามารถใช้ Go ในการจัดการกับฟังก์ชันต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลข้อมูลจากเซนเซอร์ หรือการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์

เครื่องมือและไลบรารีที่รองรับ IoT Go มีไลบรารีและเครื่องมือที่หลากหลายสำหรับการพัฒนา IoT Applications เช่น

• MQTT ใช้สำหรับการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ในระบบ IoT โดยใช้โปรโตคอล MQTT ซึ่ง Go มีไลบรารีสำหรับการเชื่อมต่อกับ MQTT Broker
• CoAP ใช้สำหรับการสื่อสารกับอุปกรณ์ที่มีข้อจำกัดด้านพลังงานหรือทรัพยากร
• gRPC ใช้ในการสื่อสารระหว่างระบบที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น การสื่อสารระหว่าง edge devices กับเซิร์ฟเวอร์หลัก

นอกจากนี้ยังมีเครื่องมือที่ใช้ในการพัฒนาแอพพลิเคชันสำหรับ Web Interface หรือ Dashboard ที่เชื่อมโยงข้อมูลจากอุปกรณ์ IoT ไปยังผู้ใช้งานได้อย่างง่ายดาย

3. การพัฒนา IoT Application ด้วย Go

สมมติว่าเรามีเซนเซอร์อุณหภูมิที่ส่งข้อมูลผ่าน MQTT ไปยังเซิร์ฟเวอร์หลัก เพื่อแสดงผลในแอพพลิเคชันที่สามารถติดตามอุณหภูมิในสถานที่ต่างๆ การใช้ Go ในการเชื่อมต่อกับ MQTT Broker จะช่วยให้สามารถรับข้อมูลจากเซนเซอร์ได้อย่างรวดเร็วและไม่เกิดปัญหาความหน่วงเวลา

ตัวอย่างการนำ Go มาปรับใช้ในการพัฒนา IoT Applications

การใช้ Go ในการพัฒนา IoT Applications สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในหลายด้าน ตั้งแต่การเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ IoT เช่น เซนเซอร์, การรับส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์และเซิร์ฟเวอร์, ไปจนถึงการประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์ ตัวอย่างการนำ Go ไปปรับใช้ในการพัฒนา IoT มีดังนี้

1. การเชื่อมต่อกับเซนเซอร์ผ่าน MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

MQTT เป็นโปรโตคอลที่ได้รับความนิยมในระบบ IoT เนื่องจากมีการออกแบบให้ใช้แบนด์วิธต่ำและรองรับการส่งข้อมูลระยะไกลได้ดีมากในเครือข่ายที่ไม่เสถียร เช่น ในการส่งข้อมูลจากเซนเซอร์หลายตัวไปยังเซิร์ฟเวอร์

2. การใช้ Concurrency กับ Go เพื่อรับข้อมูลจากหลายเซนเซอร์พร้อมกัน

หนึ่งในคุณสมบัติเด่นของ Go คือการรองรับ Concurrency อย่างมีประสิทธิภาพผ่าน goroutines และ channels ซึ่งช่วยให้สามารถรับข้อมูลจากหลายเซนเซอร์พร้อมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างนี้จะทำให้ Go รับข้อมูลจากเซนเซอร์หลายตัวในเวลาเดียวกัน

3. การจัดการข้อมูลและส่งข้อมูลกลับไปยังคลาวด์

หลังจากรับข้อมูลจากเซนเซอร์แล้ว ข้อมูลที่ได้จะต้องถูกส่งไปยัง คลาวด์ เพื่อการประมวลผลเพิ่มเติมหรือการแสดงผลที่ชัดเจนขึ้น ตัวอย่างนี้จะแสดงการใช้ Go ในการส่งข้อมูลที่ได้รับจากเซนเซอร์ไปยัง API ของเซิร์ฟเวอร์คลาวด์ผ่าน HTTP

4. การใช้งาน Go ในการประมวลผลข้อมูลจากหลายแหล่ง

ในระบบ IoT ที่มีการเชื่อมต่อหลายๆ เซนเซอร์พร้อมกัน การประมวลผลข้อมูลที่รับมาจากแหล่งข้อมูลหลายแห่งเป็นสิ่งสำคัญ โดยสามารถใช้ goroutines เพื่อประมวลผลข้อมูลจากหลายเซนเซอร์ในเวลาเดียวกัน ตัวอย่างนี้จะทำให้ Go จัดการการประมวลผลข้อมูลจากเซนเซอร์หลายๆ ตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Go เป็นภาษาที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนา IoT Applications 

• มีประสิทธิภาพสูง รองรับการประมวลผลข้อมูลจากอุปกรณ์จำนวนมาก
• รองรับ Concurrency ผ่าน Goroutines และ Channels ทำให้จัดการงานหลายอย่างพร้อมกันได้ง่าย
• ใช้งานง่าย ลดความซับซ้อนของโค้ดเมื่อเทียบกับภาษาอื่น เช่น Python หรือ Java
• รองรับเครื่องมือและโปรโตคอล IoT เช่น MQTT, CoAP, HTTP, และ WebSockets
• มีความปลอดภัยสูง รองรับ SSL/TLS และระบบ Authentication เพื่อป้องกันการโจมตีทางไซเบอร์

การใช้ Go ใน IoT ทำให้สามารถพัฒนาแอพพลิเคชันที่มีเสถียรภาพ รองรับการทำงานกับอุปกรณ์หลายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะกับทั้ง edge devices และ cloud-based IoT platforms ซึ่งช่วยให้การพัฒนา IoT Applications มีประสิทธิภาพและปรับขยายได้ง่าย

บทความอื่นๆที่น่าสนใจเพิ่มเติม :

B2B Platforms and Digital Transformation : การเชื่อมต่อธุรกิจดิจิทัลผ่านแพลตฟอร์ม

ความสำคัญของ Cybersecurity กับโลกธุรกิจในปัจจุบัน

จากทฤษฎีสู่การปฏิบัติ : Roadmap สำหรับการพัฒนา Business Model ใหม่ๆ

Business Model Innovation : การพัฒนารูปแบบธุรกิจใหม่ๆ 

สร้างระบบ SaaS ที่รองรับ IoT ก้าวสู่อนาคตด้วยการรวมสองเทคโนโลยี