Förstå Azure IoT Edge och dess arkitektur

Gäller för: IoT Edge 1,1 andra versioner: IoT Edge 1,2

Gäller för: IoT Edge 1,2 andra versioner: IoT Edge 1,1

• Hantera kommunikation mellan IoT Edge enheter.

Modulkommunikation

IoT Edge hub underlättar modul-till-modul-kommunikation. Med IoT Edge hub som en autjämnare för meddelanden hålls moduler oberoende av varandra. Moduler behöver bara ange de indata som de tar emot meddelanden och de utdata som de skriver meddelanden till. En lösningsutvecklare kan sammanfoga dessa indata och utdata så att modulerna bearbetar data i den ordning som är specifik för lösningen.

För att skicka data till IoT Edge-hubben anropar en modul metoden SendEventAsync. Det första argumentet anger vilka utdata som ska skicka meddelandet. Följande pseudokod skickar ett meddelande på output1:

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

Om du vill ta emot ett meddelande registrerar du ett återanrop som bearbetar meddelanden som kommer in på en specifik indata. Följande pseudokod registrerar funktionen messageProcessor som ska användas för att bearbeta alla meddelanden som tas emot på input1:

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

Mer information om klassen ModuleClient och dess kommunikationsmetoder finns i API-referensen för det SDK-språk du föredrar: C#, C, Python, Java ellerNode.js.

Lösningsutvecklaren ansvarar för att ange de regler som avgör hur IoT Edge skickar meddelanden mellan moduler. Routningsregler definieras i molnet och push-skickas till IoT Edge hubben i modultvillingen. Samma syntax för IoT Hub används för att definiera vägar mellan moduler i Azure IoT Edge. Mer information finns i Lär dig hur du distribuerar moduler och etablerar vägar i IoT Edge.

Lokal kommunikation

IoT Edge-hubben underlättar lokal kommunikation. Den gör det möjligt att kommunicera från enhet till modul, modul-till-modul och enhet-till-enhet genom att skicka meddelanden för att hålla enheter och moduler oberoende av varandra.

Hubben IoT Edge två koordinatormekanismer:

1. De funktioner för meddelanderoutning som stöds av IoT Hub och,
2. En allmän MQTT-koordinator som uppfyller MQTT-standarden v3.1.1

Använda routning

Den första koordinatormekanismen använder samma routningsfunktioner som IoT Hub för att ange hur meddelanden skickas mellan enheter eller moduler. Första enheter eller moduler anger de indata som de tar emot meddelanden och de utdata som de skriver meddelanden till. En lösningsutvecklare kan sedan dirigera meddelanden mellan en källa, t.ex. utdata och ett mål, t.ex. indata, med potentiella filter.

Routning kan användas av enheter eller moduler som skapats med Azure IoT-enhets-SDK:er antingen via AMQP- eller MQTT-protokollet. Alla meddelanden IoT Hub primitiver, t.ex. telemetri, direktmetoder, C2D, tvillingar, stöds men kommunikation över användardefinierade ämnen stöds inte.

Mer information om vägar finns i Lär dig hur du distribuerar moduler och etablerar vägar i IoT Edge

Använda MQTT-koordinatorn

Den andra a brokering-mekanismen baseras på en vanlig MQTT-koordinator. MQTT är ett förenklat protokoll för meddelandeöverföring som garanterar optimala prestanda på resursbegränsade enheter och är en populär publicera och prenumerera-standard. Enheter eller moduler prenumererar på ämnen för att ta emot meddelanden som publiceras av andra enheter eller moduler. IoT Edge hub implementerar sin egen MQTT-koordinator som följer specifikationerna för MQTT version 3.1.1.

MQTT-koordinatorn möjliggör två ytterligare kommunikationsmönster jämfört med routning: lokal sändning och punkt-till-punkt-kommunikation. Lokal sändning är användbart när en enhet eller modul behöver meddela flera andra enheter eller moduler lokalt. Punkt-till-punkt-kommunikation gör att två IoT Edge eller två IoT-enheter kan kommunicera lokalt utan kommunikation till molnet.

MQTT-koordinatorn kan användas av enheter eller moduler som skapats med antingen Azure IoT-enhets-SDK:er som kommunicerar via MQTT-protokollet eller alla MQTT-klienter för generell användning. Med undantag för C2D stöds alla IoT Hub primitiver, t.ex. telemetri, direktmetoder och tvillingar. IoT Hub särskilda ämnen som används IoT Hub primitiver stöds och det är även användardefinierade ämnen. Det här avsnittet kan IoT Hub ett särskilt ämne eller ett användardefinierat ämne.

Till skillnad från routningsmekanismen är ordningen på meddelanden endast bäst och garanteras inte, och filtrering av meddelanden stöds inte av den a broker. Bristen på dessa funktioner gör dock att MQTT-koordinatorn kan vara snabbare än routning.

Mer information om MQTT-koordinatorn finns i Publicera och prenumerera med IoT Edge

Jämförelse mellan mekanismer för a brokering

Här är de funktioner som är tillgängliga för varje mekanism för a brokering:

Funktioner	Routning	MQTT-koordinator
D2C-telemetri	✔
Lokal telemetri	✔	✔
DirectMethods	✔	✔
Twin	✔	✔
C2D för enheter	✔
Ordna profiler	✔
Filtrering	✔
Användardefinierade ämnen		✔
Enhet till enhet		✔
Lokal sändning		✔
Prestanda		✔

Ansluta till IoT Edge hubben

Hubben IoT Edge anslutningar från enhets- eller modulklienter, antingen via MQTT-protokollet eller AMQP-protokollet.

När en klient ansluter till IoT Edge-hubben händer följande:

1. Om Transport Layer Security (TLS) används (rekommenderas) byggs en TLS-kanal för att upprätta en krypterad kommunikation mellan klienten och IoT Edge hubben.
2. Autentiseringsinformation skickas från klienten till IoT Edge för att identifiera sig själv.
3. IoT Edge hub auktoriserar eller avvisar anslutningen baserat på dess auktoriseringsprincip.

Säkra anslutningar (TLS)

Som standard accepterar IoT Edge endast anslutningar som skyddas med Transport Layer Security (TLS), t.ex. krypterade anslutningar som en tredje part inte kan dekryptera.

Om en klient ansluter på port 8883 (MQTTS) eller 5671 (AMQPS) till IoT Edge-hubben måste en TLS-kanal byggas. Under TLS-handskakningen skickar IoT Edge-hubben sin certifikatkedja som klienten behöver verifiera. För att verifiera certifikatkedjan måste rotcertifikatet för den IoT Edge hubben installeras som ett betrott certifikat på klienten. Om rotcertifikatet inte är betrott avvisas klientbiblioteket av IoT Edge med ett certifikatverifieringsfel.

Stegen för att installera rotcertifikatet för koordinatorn på enhetsklienter beskrivs i den transparenta gatewayen och i dokumentationen för att förbereda en nedströmsenhet. Moduler kan använda samma rotcertifikat som IoT Edge hubben genom att använda IoT Edge daemon-API:et.

Autentisering

IoT Edge Hub accepterar endast anslutningar från enheter eller moduler som har en IoT Hub-identitet, t.ex. som har registrerats i IoT Hub och har någon av de tre klientautentiseringsmetoder som stöds av IoT Hub för att bevisa sin identitet: Autentiseringmed symmetriska nycklar , X.509-självsignerad autentisering , X.509CA-signerad autentisering . Dessa IoT Hub identiteter kan verifieras lokalt av IoT Edge så att anslutningar fortfarande kan göras offline.

Obs!

• IoT Edge stöder för närvarande endast autentisering med symmetrisk nyckel.
• MQTT-klienter med endast lokala användarnamn och lösenord godkänns inte av MQTT-koordinatorn för IoT Edge hub, de måste använda IoT Hub identiteter.

Auktorisering

När autentiseringen är IoT Edge hubben två sätt att auktorisera klientanslutningar:

• Genom att verifiera att en klient tillhör dess uppsättning betrodda klienter som definierats i IoT Hub. Uppsättningen betrodda klienter anges genom att konfigurera överordnade/underordnade eller enhets-/modulrelationer i IoT Hub. När en modul skapas i IoT Edge upprättas en förtroenderelation automatiskt mellan den här modulen och dess IoT Edge enhet. Det här är den enda auktoriseringsmodell som stöds av mekanismen för koordinatorer för routning.

• Genom att konfigurera en auktoriseringsprincip. Den här auktoriseringsprincipen är ett dokument som visar en lista över alla auktoriserade klientidentiteter som har åtkomst till resurser IoT Edge hubben. Det här är den primära auktoriseringsmodellen som används av MQTT-koordinatorn för IoT Edge-hubben, men relationer mellan överordnad/underordnad och enhet/modul kan också tolkas av MQTT-koordinatorn för IoT Hub ämnen.

Fjärrkonfiguration

Den IoT Edge hubben styrs helt av molnet. Den hämtar sin konfiguration från IoT Hub via modultvillingen. Den innehåller:

• Vägkonfiguration
• Auktoriseringsprinciper
• Konfiguration av MQTT-brygga

Dessutom kan flera konfigurationer göras genom att konfigurera miljövariabler på den IoT Edge hubben.