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Grundlegendes zu erweiterten Offlinefunktionen für IoT Edge-Geräte und -Module sowie untergeordnete Geräte

Gilt für:Häkchen für IoT Edge 1.5 IoT Edge 1.5

Wichtig

IoT Edge 1.5 LTS ist das unterstützte Release. IoT Edge 1.4 LTS wurde am 12. November 2024 eingestellt. Wenn Sie ein früheres Release verwenden, finden Sie weitere Informationen unter Aktualisieren von IoT Edge.

Mit Azure IoT Edge können Ihre IoT Edge-Geräte über längere Zeiträume offline arbeiten und nachgeschaltete Geräte können ebenfalls offline funktionieren. Nachdem ein IoT Edge-Gerät einmal eine Verbindung mit IoT Hub hergestellt hat, kann das Gerät und jedes nachgeschaltete Gerät mit zeitweiliger oder ohne Internetverbindung arbeiten.

Funktionsweise

Wenn ein IoT Edge-Gerät in den Offlinemodus wechselt, übernimmt der IoT Edge-Hub drei Rollen:

  • Speichert alle Nachrichten, die nach oben gesendet werden, und bewahrt sie auf, bis das Gerät erneut verbunden ist.
  • Dient im Auftrag von IoT Hub zum Authentifizieren von Modulen und nachgeschalteten Geräten, damit sie den Betrieb behalten können.
  • Ermöglicht die Kommunikation zwischen nachgeschalteten Geräten, die normalerweise über IoT Hub gehen.

Das folgende Beispiel veranschaulicht ein IoT Edge-Szenario im Offlinemodus:

  1. Konfigurieren von Geräten

    IoT Edge-Geräte verfügen standardmäßig über offline aktivierte Funktionen. Um diese Funktion auf andere Geräte zu erweitern, konfigurieren Sie nachgeschaltete Geräte so, dass sie ihrem zugewiesenen übergeordneten Gerät vertrauen und die Kommunikation über das übergeordnete Gerät als Gateway weiterleiten.

  2. Synchronisieren mit IoT Hub

    Stellen Sie nach der Installation der IoT Edge-Laufzeit sicher, dass das IoT Edge-Gerät mindestens einmal online ist, um mit IoT Hub zu synchronisieren. Während dieser Synchronisierung erhält das IoT Edge-Gerät Details zu allen nachgeschalteten Geräten, die ihm zugewiesen sind. Das IoT Edge-Gerät aktualisiert den lokalen Cache auch sicher, um Offlinevorgänge zu ermöglichen und ruft Einstellungen für die lokale Speicherung von Telemetrienachrichten ab.

  3. Offlineschalten

    Auch während die Verbindung zum IoT Hub unterbrochen ist, kann das IoT Edge-Gerät, können seine bereitgestellten Module und alle nachgeschalteten Geräte weiterhin unbegrenzt betrieben werden. Module und nachgeschaltete Geräte können gestartet und neu gestartet werden, indem die Authentifizierung beim IoT Edge-Hub im Offlinemodus durchgeführt wird. Gerätetelemetrie, die an den IoT Hub gesendet wird, wird lokal gespeichert. Die Kommunikation zwischen Modulen oder zwischen nachgeschalteten Geräten wird durch direkte Methoden oder Nachrichten aufrechterhalten.

  4. Erneutes Verbinden und Synchronisieren mit IoT Hub

    Wenn die Verbindung mit IoT Hub wiederhergestellt wird, wird das IoT Edge-Gerät erneut synchronisiert. Lokal gespeicherte Nachrichten werden sofort an IoT Hub übermittelt, aber die Übermittlung hängt von der Geschwindigkeit der Verbindung, der IoT Hub-Latenz und der zugehörigen Faktoren ab. Nachrichten werden in derselben Reihenfolge übermittelt, in der sie gespeichert wurden.

    Unterschiede zwischen den gewünschten und gemeldeten Eigenschaften der Module und Geräte werden ausgeglichen. Das IoT Edge-Gerät aktualisiert seine Gruppe von zugewiesenen nachgeschalteten Geräten mit den Änderungen.

Einschränkungen

IoT Edge-Geräte und ihre zugewiesenen downstream-Geräte können nach der ersten einmaligen Synchronisierung unbegrenzt offline funktionieren. Der Nachrichtenspeicher hängt jedoch von der Zeit für die Live-Einstellung (TTL) und dem verfügbaren Speicherplatz ab.

Der EdgeAgent eines Geräts aktualisiert seine gemeldeten Eigenschaften, wenn sich der Bereitstellungsstatus ändert, z. B. eine neue oder fehlgeschlagene Bereitstellung. Wenn ein Gerät offline ist, kann der EdgeAgent den Status nicht an das Azure-Portal melden. Daher kann der Gerätestatus im Azure-Portal 200 OK bleiben, wenn das IoT Edge-Gerät keine Internetverbindung aufweist.

Einrichten von übergeordneten und untergeordneten Geräten

Bei einem übergeordneten Gerät kann es standardmäßig bis zu 100 untergeordnete Geräte geben. Ändern Sie diesen Grenzwert, indem Sie die Umgebungsvariable "MaxConnectedClients " im EdgeHub-Modul festlegen. Bei einem untergeordneten Gerät gibt es nur ein übergeordnetes Gerät.

Hinweis

Ein nachgeschaltetes Gerät sendet Daten direkt an das Internet oder an Gatewaygeräte (IoT Edge-aktiviert oder nicht). Ein untergeordnetes Gerät kann ein nachgeschaltetes Gerät oder ein Gatewaygerät in einer geschachtelten Topologie sein.

Ein nachgeschaltetes Gerät kann ein beliebiges Gerät, IoT Edge oder Nicht-IoT Edge sein, das für denselben IoT Hub registriert ist.

Weitere Informationen zum Erstellen einer Beziehung zwischen einem über- und untergeordnetem Element (zwischen einem IoT Edge- und einem IoT-Gerät) finden Sie im Abschnitt Authentifizieren eines nachgeschalteten Geräts bei Azure IoT Hub. Die Abschnitte zu symmetrischen Schlüsseln, selbstsigniertem X.509 und durch Zertifizierungsstelle signiertem X.509 zeigen Beispiele, wie Sie das Azure-Portal und die Azure-Befehlszeilenschnittstelle verwenden, um die Beziehungen zwischen über- und untergeordnetem Element beim Erstellen von Geräten zu definieren. Für vorhandene Geräte deklarieren Sie die Beziehung auf der Seite "Gerätedetails" im Azure-Portal des übergeordneten oder untergeordneten Geräts.

Weitere Informationen zum Erstellen einer über- und untergeordneten Beziehung zwischen zwei IoT Edge-Geräten finden Sie unter Verbinden eines nachgeschalteten IoT Edge-Geräts mit einem Azure IoT Edge-Gateway.

Einrichten des übergeordneten Geräts als Gateway

Denken Sie an eine Eltern-Kind-Beziehung als ein transparentes Gateway, wobei das Kindgerät im IoT Hub eine eigene Identität hat, aber über sein übergeordnetes Gerät in der Cloud kommuniziert. Für eine sichere Kommunikation muss das untergeordnete Gerät überprüfen, dass das übergeordnete Gerät aus einer vertrauenswürdigen Quelle stammt. Andernfalls könnten Dritte schädliche Geräte einrichten, die die Identität übergeordneter Geräte annehmen und die Kommunikation abfangen.

Eine Möglichkeit zum Erstellen dieser Vertrauensstellung wird in den folgenden Artikeln ausführlich beschrieben:

Angeben von DNS-Servern

Um die Stabilität zu verbessern, geben Sie die in Ihrer Umgebung verwendeten DNS-Serveradressen an. Wenn Sie Ihren DNS-Server für IoT Edge festlegen möchten, lesen Sie im Artikel zur Problembehandlung die Lösung zu Edge-Agent-Modul meldet „empty config file“, und es werden keine Module auf dem Gerät gestartet.

Optionale Offlineeinstellungen

Wenn Ihre Geräte offline geschaltet werden, speichert das übergeordnete IoT Edge-Gerät alle Gerät-zu-Cloud-Nachrichten, bis die Verbindung wiederhergestellt ist. Das IoT Edge-Hubmodul verwaltet das Speichern und Weiterleiten von Offlinenachrichten.

Optimieren Sie die Leistung für Geräte, die lange offline gehen können, indem Sie zwei IoT Edge-Huboptionen festlegen:

  • Erhöhen Sie die Zeit für die Live-Einstellung , damit der IoT Edge-Hub Nachrichten speichert, bis Ihr Gerät erneut verbunden ist.
  • Fügen Sie mehr Speicherplatz für den Nachrichtenspeicher hinzu.

Gültigkeitsdauer

Die Zeit für die Live-einstellung ist, wie lange (in Sekunden) eine Nachricht wartet, bevor sie abläuft. Der Standardwert ist 7.200 Sekunden (zwei Stunden). Der Maximalwert ist durch den Maximalwert einer ganzzahligen Variablen begrenzt, die etwa 2 Milliarden beträgt.

Diese Einstellung ist eine gewünschte Eigenschaft des IoT Edge Hub, die im Modul Twin gespeichert ist. Konfigurieren Sie es im Azure-Portal oder direkt im Bereitstellungsmanifest.

"$edgeHub": {
    "properties.desired": {
        "schemaVersion": "1.1",
        "routes": {},
        "storeAndForwardConfiguration": {
            "timeToLiveSecs": 7200
        }
    }
}

Hostspeicher für Systemmodule

Standardmäßig speichert der IoT Edge-Hub Nachrichten und Modulstatus im lokalen Containerdateisystem. Für eine bessere Zuverlässigkeit, insbesondere im Offline-Modus, sollte im IoT-Edge-Hostgerät Speicherplatz reserviert werden. Weitere Informationen finden Sie unter Gewähren des Zugriffs auf den lokalen Speicher eines Geräts für Module.

Nächste Schritte

Erfahren Sie mehr über das Einrichten eines transparenten Gateways für Ihre Verbindungen über- und untergeordneter Geräte: