Pochopení Azure IoT Edge runtime a jeho architektury

Platí pro: IoT Edge 1,1 jiných verzí: IoT Edge 1,2

Platí pro: IoT Edge 1,2 jiných verzí: IoT Edge 1,1

• Spravujte komunikaci mezi IoT Edgemi zařízeními.

Komunikace s modulem

Centrum IoT Edge usnadňuje komunikaci s modulem. Použití centra IoT Edge jako zprostředkovatel zpráv uchovává moduly nezávislé na sobě. Moduly stačí pouze zadat vstupy, na kterých přijímá zprávy, a výstupy, na které zapisují zprávy. Vývojář řešení může spojit tyto vstupy a výstupy, aby moduly zpracovával data v pořadí určeném pro toto řešení.

Chcete-li odesílat data do centra IoT Edge, modul volá metodu SendEventAsync. První argument určuje, na který výstup bude zpráva odeslána. Následující pseudokódu odešle zprávu na output1:

ModuleClient client = await ModuleClient.CreateFromEnvironmentAsync(transportSettings);
await client.OpenAsync();
await client.SendEventAsync("output1", message);

Chcete-li získat zprávu, zaregistrujte zpětné volání, které zpracovává zprávy přicházející do konkrétního vstupu. Následující pseudokódu zaregistruje funkci messageProcessor, která se má použít ke zpracování všech zpráv přijatých v input1:

await client.SetInputMessageHandlerAsync("input1", messageProcessor, userContext);

Další informace o třídě ModuleClient a jejích metodách komunikace najdete v referenčních informacích k rozhraní API pro preferovaný jazyk sady SDK: C#, C, Python, Javanebo Node.js.

Vývojář řešení zodpovídá za zadání pravidel, která určují, jak IoT Edge hub předává zprávy mezi moduly. Pravidla směrování jsou definovaná v cloudu a jsou vložená dolů do IoT Edgeho centra v jeho modulu. Stejná syntaxe pro IoT Hub trasy se používá k definování tras mezi moduly v Azure IoT Edge. Další informace najdete v tématu Naučte se nasazovat moduly a navázat trasy v IoT Edge.

Místní komunikace

Centrum IoT Edge usnadňuje místní komunikaci. Umožňuje vzájemnou komunikaci zařízení s modulem, modulu-modulu a komunikace zařízení a zařízení prostřednictvím zprostředkovatelských zpráv, aby se zařízení a moduly nezávisle na sobě navzájem nezávislá.

Centrum IoT Edge podporuje dva mechanismy zprostředkovatele:

1. Funkce směrování zpráv podporované nástrojem IoT Hub a,
2. Zprostředkovatel MQTT pro obecné účely, který splňuje MQTT standard v 3.1.1

Použití směrování

První mechanismus zprostředkovatele využívá stejné funkce směrování jako IoT Hub k určení toho, jak se zprávy předávají mezi zařízeními nebo moduly. První zařízení nebo moduly určují vstupy, na kterých budou přijímat zprávy, a výstupy, na které zapisují zprávy. Vývojář řešení pak může směrovat zprávy mezi zdrojem, například výstupy, a cílem, např. vstupy, s potenciálními filtry.

Směrování můžou používat zařízení nebo moduly sestavené pomocí sad SDK pro zařízení Azure IoT prostřednictvím protokolu AMQP nebo MQTT. Všechna zasílání zpráv IoT Hub primitivních, např. telemetrie, přímé metody, C2D a vlákna, jsou podporovány, ale komunikace prostřednictvím uživatelsky definovaných témat není podporována.

Další informace o trasách najdete v tématu Naučte se nasazovat moduly a navázat trasy v IoT Edge

Použití zprostředkovatele MQTT

Druhý mechanismus zprostředkování je založen na standardním zprostředkovateli MQTT. MQTT je jednoduchý protokol pro přenos zpráv, který zaručuje optimální výkon na zařízeních s omezenými prostředky a je oblíbeným standardem publikování a odběru. Zařízení nebo moduly se přihlašuje k odběru témat pro příjem zpráv publikovaných jinými zařízeními nebo moduly. IoT Edge Hub implementuje vlastního zprostředkovatele MQTT, který dodržuje specifikace MQTT verze 3.1.1.

Zprostředkovatel MQTT umožňuje v porovnání se směrováním dva další komunikační vzory: místní všesměrové vysílání a komunikace mezi dvěma bodu. Místní vysílání je užitečné, když jedno zařízení nebo modul potřebuje místně upozornit více dalších zařízení nebo modulů. Komunikace mezi dvěma počítači umožňuje dvěma IoT Edge nebo dvěma zařízeními IoT komunikovat místně bez zpátečního přenosu do cloudu.

Zprostředkovatele MQTT mohou používat zařízení nebo moduly sestavené pomocí buď se soubory SDK pro zařízení Azure IoT, které komunikují přes protokol MQTT, nebo pro všechny klienty MQTT pro obecné účely. S výjimkou C2D se podporují všechny IoT Hub primitiv, např. telemetrie, přímé metody nebo dvojčata. IoT Hub témata používaná IoT Hub primitiv jsou podporována, stejně jako uživatelsky definovaná témata. Toto téma může IoT Hub speciální téma nebo uživatelem definované téma.

Na rozdíl od mechanismu směrování je řazení zpráv pouze s vynaloženým úsilím a nezaručuje se a zprostředkovatel nepodporuje filtrování zpráv. Chybějící tyto funkce ale umožňují, aby zprostředkovatel MQTT byl rychlejší než směrování.

Další informace o zprostředkovateli MQTT najdete v tématu Publikování a přihlášení k odběru pomocí IoT Edge

Porovnání mezi mechanismy zprostředkování

U každého mechanismu zprostředkování jsou k dispozici tyto funkce:

Funkce	Směrování	Zprostředkovatel MQTT
Telemetrie D2C	✔
Místní telemetrie	✔	✔
DirectMethods	✔	✔
Twin	✔	✔
C2D pro zařízení	✔
Řazení	✔
Filtrování	✔
Uživatelsky definovaná témata		✔
Připojení zařízení k zařízení		✔
Místní všesměrové vysílání		✔
Výkon		✔

Připojení k IoT Edge hubu

Centrum IoT Edge přijímá připojení ze zařízení nebo klientů modulů, a to buď přes protokol MQTT, nebo protokol AMQP.

Když se klient připojí k IoT Edge centru, stane se toto:

1. Pokud se používá protokol TLS (Transport Layer Security) (doporučeno), vytvoří se kanál TLS, který vytvoří šifrovanou komunikaci mezi klientem a IoT Edge hubem.
2. Ověřovací informace se odesílaují z klienta do IoT Edge, aby se identifikovaly.
3. IoT Edge hub autorizuje nebo odmítne připojení na základě zásad autorizace.

Zabezpečená připojení (TLS)

Ve výchozím nastavení centrum IoT Edge přijímá pouze připojení zabezpečená protokolem TLS (Transport Layer Security), např. šifrovaná připojení, která třetí strana nemůže dešifrovat.

Pokud se klient připojí na portu 8883 (MQTTS) nebo 5671 (AMQPS) k centru IoT Edge, musí být sestaven kanál TLS. Během metody handshake protokolu TLS odešle centrum IoT Edge svůj řetěz certifikátů, který klient potřebuje ověřit. Aby bylo možné ověřit řetěz certifikátů, musí být kořenový certifikát centra IoT Edge nainstalován jako důvěryhodný certifikát na klientovi. Pokud kořenový certifikát není důvěryhodný, klientská knihovna bude odmítnuta centrem IoT Edge s chybou ověření certifikátu.

Postup instalace tohoto kořenového certifikátu zprostředkovatele na klienty zařízení je popsaný v transparentní bráně a v dokumentaci k přípravě podřízeného zařízení. Moduly mohou používat stejný kořenový certifikát jako IoT Edge hub s využitím rozhraní API IoT Edge démona.

Authentication

Centrum IoT Edge Přijímá připojení pouze ze zařízení nebo modulů s identitou IoT Hub, např. zařízení zaregistrovaná v IoT Hub a mají jednu ze tří metod ověřování klientů podporovaných centrem IoT, aby bylo možné prokázat svoji identitu: ověřování pomocí symetrických klíčů , ověřování podepsané svým držitelem X.509,ověřování podepsané certifikační autoritou X.509. Tyto IoT Hub identity mohou být ověřeny místně centrem IoT Edge, takže je stále možné vytvořit připojení v režimu offline.

Poznámky:

• IoT Edge moduly aktuálně podporují pouze ověřování pomocí symetrického klíče.
• Zprostředkovatel MQTT centra IoT Edge nepřijímá klienty MQTT pouze s místním uživatelským jménem a hesly, IoT Hub identity.

Autorizace

Po ověření má centrum IoT Edge dva způsoby autorizace připojení klientů:

• Ověřením, že klient patří do sady důvěryhodných klientů definovaných v IoT Hub. Sada důvěryhodných klientů se určuje nastavením vztahů nadřazený/podřízený nebo zařízení/modul v IoT Hub. Při vytvoření modulu v IoT Edge se mezi tímto modulem a jeho zařízením automaticky vytvoří vztah IoT Edge důvěryhodnosti. Toto je jediný autorizační model podporovaný mechanismem zprostředkování směrování.

• Nastavením zásad autorizace. Tato zásada autorizace je dokument se seznamem všech autorizovaných identit klientů, které mají přístup k prostředkům v IoT Edge centru. Toto je primární autorizační model používaný zprostředkovatelem MQTT IoT Edge Hubu, i když vztahy nadřazený/podřízený a zařízení/modul zprostředkovatel MQTT zprostředkovatelem MQTT pro IoT Hub témata.

Vzdálená konfigurace

Centrum IoT Edge je zcela řízené cloudem. Získá svou konfiguraci z IoT Hub prostřednictvím dvojčete modulu. Obsahuje:

• Konfigurace tras
• Zásady autorizace
• Konfigurace mostu MQTT

Kromě toho je možné několik konfigurací provést nastavením proměnných prostředí na IoT Edge hubu.