Koncepty a Azure IoT Hub IoT
Tento článek popisuje Internet věcí (IoT), Azure IoT Hub a zařízení IoT.
Koncepce IoT
Rozhraní Internet věcí (IoT) se obvykle definuje jako síť fyzických zařízení, která se připojují k jiným zařízením a službám a vyměňují si je přes internet nebo jinou komunikační síť. V současné době je na světě více než deset miliard připojených zařízení a každý rok se přidávají další. Cokoli, co je možné vložit do potřebných senzorů a softwaru, se může připojit přes internet. IoT jsou možné pomocí následujících technologií:
- Přístup ke snímačům s nízkými náklady a nízkým výkonem
- Různé protokoly, které umožňují připojení k internetu.
- Platformy cloud computingu, jako je Azure.
- Velké datové typy.
- Strojové učení
- Umělá inteligence.
Azure IoT Hub
IoT Hub je spravovaná služba hostovaná v cloudu, která funguje jako centrum zpráv pro komunikaci mezi aplikací IoT a připojenými zařízeními. Miliony zařízení a jejich back-endová řešení můžete spolehlivě a bezpečně propojit. Téměř jakékoli zařízení je možné připojit k IoT Hub.
Podporuje se několik způsobů zasílání zpráv, včetně telemetrie zařízení-cloud, nahrávání souborů ze zařízení a metod žádosti a odpovědi pro řízení zařízení z cloudu. IoT Hub také monitorování, které vám pomůže sledovat vytváření zařízení, připojení zařízení a selhání zařízení.
IoT Hub zajišťuje podporu vašich úloh IoT díky škálování na miliony současně připojených zařízení a miliony událostí za sekundu. Další informace o škálování vašeho IoT Hub najdete v IoT Hub škálování. Další informace o několika úrovních služby, které nabízí IoT Hub, a o tom, jak co nejlépe přizpůsobit vašim potřebám škálovatelnosti, najdete na stránce s cenami.
Službu IoT Hub můžete integrovat s ostatními službami Azure a vytvářet tak ucelená a komplexní řešení. Například můžete použít:
Službu Azure Event Grid, která vaší firmě umožní rychle reagovat na kritické události, a to spolehlivým, škálovatelným a zabezpečeným způsobem.
Službu Azure Logic Apps umožňující automatizaci firemních procesů.
Službu Azure Machine Learning umožňující přidání modelů AI a strojového učení do vašich řešení.
Službu Azure Stream Analytics umožňující spouštění analytických výpočtů v reálném čase s daty streamovanými z vašich zařízení.
IoT Hub má 99,9 % smlouva SLA pro IoT Hub. Úplná smlouva Azure SLA vysvětluje garantovanou dostupnost Azure jako celku.
Každé předplatné Azure má nastavená výchozí omezení kvót, aby se zabránilo zneužití služeb. Tato omezení mohou mít vliv na rozsah vašeho řešení IoT. Aktuální limit pro jedno předplatné je 50 center IoT na předplatné. O navýšení kvóty můžete požádat kontaktováním podpory. Další informace najdete v tématu IoT Hub a omezování. Další podrobnosti o maximálních kvótách najdete v jednom z následujících článků:
Zařízení IoT
Zařízení IoT se liší od ostatních klientů, jako jsou prohlížeče a mobilní aplikace. Konkrétně zařízení IoT:
- Jsou často vestavěnými systémy bez lidské obsluhy.
- Můžete ho nasadit ve vzdálených umístěních, kde je fyzický přístup nákladný.
- Může být dostupný pouze prostřednictvím back-endu řešení.
- Může mít omezený výkon a výpočetní prostředky.
- Může mít přerušované, pomalé nebo nákladné síťové připojení.
- Může být potřeba použít proprietární, vlastní nebo oborové aplikační protokoly.
Identita zařízení
Každé centrum IoT má registr identit, ve které jsou uloženy informace o zařízeních a modulech, které se k ní mohou připojit. Aby se zařízení nebo modul mohl připojit, musí být v registru identit služby IoT Hub záznam pro toto zařízení nebo modul. Zařízení nebo modul se také musí ověřovat ve službě IoT Hub na základě přihlašovacích údajů uložených v registru identit.
Podporujeme dvě metody ověřování mezi zařízením a IoT Hub. Můžete použít ověřování založené na tokenu SAS nebo ověřování pomocí certifikátu X.509.
Metoda tokenu založená na SAS poskytuje ověřování pro každé volání provedené zařízením IoT Hub tím, že ke každému volání přidruží symetrický klíč. Ověřování na základě X.509 umožňuje ověřování zařízení IoT ve fyzické vrstvě v rámci standardního vytváření připojení TLS (Transport Layer Security). Metodu založenou na tokenu zabezpečení je možné použít bez ověřování X.509, což je méně zabezpečený vzor. Volba mezi těmito dvěma metodami závisí primárně na tom, jak musí být zabezpečené ověřování zařízení, a dostupnost zabezpečeného úložiště na zařízení (pro bezpečné uložení privátního klíče).
Můžete nastavit a zřídit mnoho zařízení najednou pomocí IoT Hub Device Provisioning Service.
Komunikace zařízení
Po výběru metody ověřování je internetové připojení mezi zařízením IoT a IoT Hub zabezpečeno pomocí standardu TLS (Transport Layer Security). Azure IoT v tomto pořadí podporuje protokoly TLS 1.2, TLS 1.1 a TLS 1.0. Podpora protokolu TLS 1.0 je poskytována pouze pro zpětnou kompatibilitu. Podívejte se na podporu protokolu TLS IoT Hub a podívejte se, jak nakonfigurovat centrum pro používání protokolu TLS 1.2, které poskytuje největší zabezpečení.
Způsoby komunikace zařízení
Zařízení IoT obvykle odesílat telemetrická data ze senzorů do back-endových služeb v cloudu. Jsou ale možné i jiné typy komunikace, například back-endová služba odesílající příkazy do zařízení. Mezi příklady různých typů komunikace patří:
- Chladicí nákladní vůz odesílající teplotu každých 5 minut do IoT Hub
- Back-endová služba odesílající příkaz do zařízení za účelem změny frekvence odesílání telemetrie za účelem diagnostiky problému
- Zařízení, které monitoruje dávkový reactor v chemické továrně a odesílá upozornění, když teplota překročí určitou hodnotu
Telemetrie zařízení
Mezi příklady telemetrie přijaté ze zařízení patří data ze snímačů, jako je rychlost nebo teplota, chybová zpráva, jako je zmeškaná událost, nebo informační zpráva, která značí, že je zařízení v dobrém stavu. Zařízení IoT odesílala události do aplikace, aby získala přehledy. Aplikace mohou vyžadovat konkrétní podmnožiny událostí pro zpracování nebo ukládání v různých koncových bodech.
Vlastnosti zařízení
Vlastnosti lze číst nebo nastavovat z IoT Hub a lze je použít k odesílání oznámení po dokončení akce. Příkladem konkrétní vlastnosti na zařízení je teplota. Může to být zapisovatelná vlastnost, kterou je možné aktualizovat na zařízení nebo číst ze senzoru teploty připojeného k zařízení.
Vlastnosti můžete povolit v IoT Hub dvojčat zařízení nebo technologie Plug and Play.
Další informace o rozdílech mezi dvojčaty zařízení a technologie Plug and Play najdete v technologie Plug and Play.
Příkazy zařízení
Příkladem příkazu je restartování zařízení. IoT Hub implementuje příkazy tím, že umožňuje vyvolat přímé metody na zařízeních. Přímé metody představují interakci požadavku a odpovědi se zařízením podobnou volání HTTP v tom, že jsou úspěšné nebo selžou okamžitě (po uplynutí časového limitu zadaného uživatelem). Tento přístup je užitečný v případě scénářů, kdy se průběh okamžité akce liší podle toho, jestli zařízení bylo schopné reagovat.
Zpracování dat zařízení
IoT Hub vám dává možnost odemknout hodnotu dat zařízení pomocí jiných služeb Azure, abyste se mohli přesunout k prediktivnímu řešení problémů a nikoli k reaktivní správě. Připojení vaše IoT Hub s dalšími službami Azure, abyste se naučili strojové učení, analýzu a AI, abyste v reálném čase vystupovat na základě dat, optimalizovali zpracování a získali podrobnější přehledy.
Integrovaný koncový bod ve výchozím nastavení shromažďuje data zařízení.
Integrovaný koncový bod ve výchozím nastavení shromažďuje data z vašeho zařízení. Data se shromažďují pomocí vzoru požadavku a odpovědi přes vyhrazené koncové body zařízení IoT, jsou k dispozici po dobu maximálně sedmi dnů a lze je použít k provedení akcí na zařízení. Tady jsou data přijatá koncovým bodem zařízení:
- Odesílání zpráv ze zařízení do cloudu
- Příjem zpráv z cloudu do zařízení
- Zahajte nahrávání souborů.
- Načtení a aktualizace vlastností dvojčete zařízení
- Přijímat požadavky přímé metody.
Další informace o koncových IoT Hub najdete v tématu Koncové body IoT Hub Dev Guide.
Směrování zpráv odesílá data do jiných koncových bodů.
Data je také možné směrovat do různých služeb pro další zpracování. S horizontálním navýšením velikosti řešení IoT se liší také počet zařízení, objem událostí, různé události a různé služby. Pro tento model je nutná flexibilní, škálovatelná, konzistentní a spolehlivá metoda směrování událostí. Po vytvoření trasy zpráv se data přesouvání do integrovaného koncového bodu zastaví, pokud není nakonfigurovaná záložní trasa. Kurz znázorňující vícenásobné použití směrování zpráv najdete v tématu Kurz směrování.
IoT Hub se také integruje s Event Grid, která umožňuje rozčlenit data více odběratelům. Event Grid je plně spravovaná služba událostí, která umožňuje snadnou správu událostí napříč mnoha různými službami a aplikacemi Azure. Díky tomu, že se jedná o výkon a škálování, zjednodušuje vytváření aplikací řízených událostmi a architektur bez serveru. Rozdíly mezi směrováním zpráv a používáním Event Grid jsou vysvětlené v části Směrování zpráv a Event Grid zpráv.
Další kroky
Pokud chcete vyzkoušet komplexní řešení IoT, projděte si rychlé starty pro službu IoT Hub:
Další informace o způsobech sestavování a nasazování řešení IoT pomocí Azure IoT najdete na: