Inzicht in Azure IoT Edge runtime en de architectuur ervan

Van toepassing op: IoT Edge 1,1 andere versies: IOT Edge 1,2

Van toepassing op: IoT Edge 1,2 andere versies: IOT Edge 1,1

• De communicatie tussen IoT Edge beheren.

Modulecommunicatie

IoT Edge-hub vereenvoudigt de communicatie tussen modules. Door IoT Edge hub als berichtenbroker te gebruiken, blijven modules onafhankelijk van elkaar. Modules hoeven alleen de invoer op te geven waarmee de berichten worden geaccepteerd en de uitvoer waarmee ze berichten schrijven. Een ontwikkelaar van oplossingen kan deze invoer en uitvoer samenbrengen, zodat de modules gegevens verwerken in de volgorde die specifiek is voor die oplossing.

Voor het verzenden van gegevens naar IoT Edge hub roept een module de SendEventAsync-methode aan. Het eerste argument geeft aan op welke uitvoer het bericht moet worden verzenden. Met de volgende pseudocode wordt een bericht naar output1 gestuurd:

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

Als u een bericht wilt ontvangen, registreert u een callback die berichten verwerkt die binnen komen via een specifieke invoer. Met de volgende pseudocode wordt de functie messageProcessor geregistreerd die moet worden gebruikt voor het verwerken van alle berichten die bij invoer zijn ontvangen1:

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

Zie de API-verwijzing voor de SDK-taal van uw voorkeur: C#, C, Python, JavaofNode.jsvoor meer informatie over de moduleclientklasse en de communicatiemethoden.

De ontwikkelaar van de oplossing is verantwoordelijk voor het opgeven van de regels die bepalen hoe IoT Edge hub berichten tussen modules doorgeeft. Routeringsregels worden gedefinieerd in de cloud en naar de IoT Edge hub in de module dubbel ge pusht. Dezelfde syntaxis voor IoT Hub routes wordt gebruikt voor het definiëren van routes tussen modules in Azure IoT Edge. Zie Meer informatie over het implementeren van modules en het maken van routes in IoT Edge.

Lokale communicatie

IoT Edge hub faciliteert lokale communicatie. Hiermee kunt u apparaat-naar-module-, module-naar-module-, apparaat-naar-apparaat-communicatie mogelijk maken door berichten te brokeren om apparaten en modules onafhankelijk van elkaar te houden.

De IoT Edge hub ondersteunt twee brokeringmechanismen:

1. De functies voor berichtroutering die worden ondersteund door IoT Hub en,
2. Een algemene MQTT-broker die voldoet aan de MQTT-standaard v3.1.1

Routering gebruiken

Het eerste mechanisme voor brokering maakt gebruik van dezelfde routeringsfuncties als IoT Hub om op te geven hoe berichten tussen apparaten of modules worden doorgegeven. De eerste apparaten of modules geven de invoer op waarop ze berichten accepteren en de uitvoer waarop ze berichten schrijven. Vervolgens kan een oplossingsontwikkelaar berichten tussen een bron, bijvoorbeeld uitvoer, en een doel, bijvoorbeeld invoer, met potentiële filters door sturen.

Routering kan worden gebruikt door apparaten of modules die zijn gebouwd met de Azure IoT Device SDK's via het AMQP- of MQTT-protocol. Alle berichten IoT Hub primitieven, zoals telemetrie, directe methoden, C2D, tweelingen, worden ondersteund, maar communicatie via door de gebruiker gedefinieerde onderwerpen wordt niet ondersteund.

Zie Voor meer informatie over routes Informatie over het implementeren van modules en het maken van routes in IoT Edge

De MQTT-broker gebruiken

Het tweede brokeringmechanisme is gebaseerd op een standaard MQTT-broker. MQTT is een lichtgewicht protocol voor berichtoverdracht dat optimale prestaties garandeert op apparaten met beperkte resources en een populaire standaard is voor publiceren en abonneren. Apparaten of modules abonneren zich op onderwerpen om berichten te ontvangen die zijn gepubliceerd door andere apparaten of modules. IoT Edge hub implementeert een eigen MQTT-broker die de specificaties van MQTT-versie 3.1.1 volgt.

De MQTT-broker maakt twee extra communicatiepatronen mogelijk in vergelijking met routering: lokale broadcasting en point-to-point-communicatie. Lokale broadcasting is handig wanneer één apparaat of module meerdere andere apparaten of modules lokaal moet waarschuwen. Met punt-naar-puntcommunicatie kunnen twee IoT Edge of twee IoT-apparaten lokaal communiceren zonder retour naar de cloud.

De MQTT-broker kan worden gebruikt door apparaten of modules die zijn gebouwd met de Azure IoT Device SDK's die communiceren via het MQTT-protocol of een MQTT-client voor algemeen gebruik. Met uitzondering van C2D worden alle berichten IoT Hub primitieven, zoals telemetrie, directe methoden en tweelingen ondersteund. IoT Hub speciale onderwerpen die door IoT Hub worden gebruikt, worden ondersteund en door de gebruiker gedefinieerde onderwerpen ook. Dit onderwerp kan een speciaal IoT Hub of een door de gebruiker gedefinieerd onderwerp zijn.

In tegenstelling tot het routeringsmechanisme is het orden van berichten alleen best effort en wordt het filteren van berichten niet gegarandeerd en wordt het filteren van berichten niet ondersteund door de broker. Door het ontbreken van deze functies kan de MQTT-broker echter sneller zijn dan routering.

Zie Publiceren en abonneren met de MQTT-broker voor meer informatie IoT Edge

Vergelijking tussen brokeringmechanismen

Hier zijn de functies die beschikbaar zijn bij elk brokering-mechanisme:

Functies	Routering	MQTT-broker
D2C-telemetrie	✔
Lokale telemetrie	✔	✔
DirectMethods	✔	✔
Twin	✔	✔
C2D voor apparaten	✔
Ordenen	✔
Filteren	✔
Door de gebruiker gedefinieerde onderwerpen		✔
Apparaat-naar-apparaat		✔
Lokale uitzending		✔
Prestaties		✔

Verbinding maken met IoT Edge hub

De IoT Edge hub accepteert verbindingen van apparaat- of module-clients, via het MQTT-protocol of het AMQP-protocol.

Wanneer een client verbinding maakt met de IoT Edge hub, gebeurt het volgende:

1. Als Transport Layer Security (TLS) wordt gebruikt (aanbevolen), wordt er een TLS-kanaal gebouwd om een versleutelde communicatie tot stand te brengen tussen de client en de IoT Edge hub.
2. Verificatiegegevens worden van de client verzonden naar IoT Edge hub om zichzelf te identificeren.
3. IoT Edge hub autorisatie of weigert de verbinding op basis van het autorisatiebeleid.

Beveiligde verbindingen (TLS)

Standaard accepteert de IoT Edge-hub alleen verbindingen die zijn beveiligd met Transport Layer Security (TLS), bijvoorbeeld versleutelde verbindingen die een derde partij niet kan ontsleutelen.

Als een client verbinding maakt via poort 8883 (MQTTS) of 5671 (AMQPS) met de IoT Edge-hub, moet er een TLS-kanaal worden gebouwd. Tijdens de TLS-handshake verzendt IoT Edge hub de certificaatketen die de client moet valideren. Als u de certificaatketen wilt valideren, moet het basiscertificaat van de IoT Edge hub worden geïnstalleerd als een vertrouwd certificaat op de client. Als het basiscertificaat niet wordt vertrouwd, wordt de clientbibliotheek geweigerd door de IoT Edge hub met een certificaatverificatiefout.

De stappen die u moet volgen om dit basiscertificaat van de broker op apparaat-clients te installeren, worden beschreven in de transparante gateway en in de documentatie voor een downstreamapparaat voorbereiden. Modules kunnen hetzelfde basiscertificaat gebruiken als de IoT Edge hub door gebruik te maken van IoT Edge daemon-API.

Verificatie

De IoT Edge Hub accepteert alleen verbindingen van apparaten of modules die een IoT Hub-identiteit hebben, bijvoorbeeld die zijn geregistreerd in IoT Hub en een van de drie clientverificatiemethoden hebben die door IoT Hub worden ondersteund om hun identiteit aan te tonen:Verificatie met symmetrische sleutels , X.509zelf-ondertekende verificatie, X.509CA-ondertekende verificatie . Deze IoT Hub kunnen lokaal worden geverifieerd door de IoT Edge hub, zodat er nog steeds offline verbindingen kunnen worden gemaakt.

Opmerkingen:

• IoT Edge bieden momenteel alleen ondersteuning voor verificatie met symmetrische sleutels.
• MQTT-clients met alleen lokale gebruikersnaam en wachtwoorden worden niet geaccepteerd door de MQTT-broker van de IoT Edge-hub. Ze moeten gebruikmaken van IoT Hub identiteiten.

Autorisatie

Na verificatie heeft de IoT Edge hub twee manieren om clientverbindingen te autoriseren:

• Door te controleren of een client behoort tot de set vertrouwde clients die zijn gedefinieerd in IoT Hub. De set vertrouwde clients wordt opgegeven door bovenliggende/onderliggende of apparaat-/modulerelaties in te stellen in IoT Hub. Wanneer een module wordt gemaakt in IoT Edge, wordt er automatisch een vertrouwensrelatie tot stand gebracht tussen deze module en het IoT Edge apparaat. Dit is het enige autorisatiemodel dat wordt ondersteund door het routeringsbrokermechanisme.

• Door een autorisatiebeleid in te stellen. Dit autorisatiebeleid is een document met alle geautoriseerde clientidentiteiten die toegang hebben tot resources op de IoT Edge hub. Dit is het primaire autorisatiemodel dat wordt gebruikt door de MQTT-broker van de IoT Edge-hub, hoewel bovenliggende/onderliggende relaties en apparaat-/modulerelaties ook kunnen worden begrepen door de MQTT Broker for IoT Hub onderwerpen.

Externe configuratie

De IoT Edge hub wordt volledig beheerd door de cloud. De configuratie wordt van de IoT Hub via de module dubbel. Het omvat:

• Routes configureren
• Autorisatiebeleid
• Configuratie van MQTT Bridge

Daarnaast kunnen verschillende configuraties worden uitgevoerd door omgevingsvariabelen in te stellen op de IoT Edge hub.