Creación y aprovisionamiento de IoT Edge para Linux en dispositivos Windows a gran escala mediante certificados X.509

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Se aplica a:IoT Edge 1.4 checkmark IoT Edge 1.4

Importante

IoT Edge 1.4 es la versión admitida. Si está usando una versión anterior, consulte Actualización de IoT Edge.

En este artículo se proporcionan instrucciones completas para el aprovisionamiento automático de uno o varios dispositivos IoT Edge para Linux en Windows mediante certificados X.509. Puede aprovisionar automáticamente los dispositivos Azure IoT Edge con Azure IoT Hub Device Provisioning Service (DPS). Si no está familiarizado con el proceso de aprovisionamiento automático, revise la información general sobre el aprovisionamiento antes de continuar.

Las tareas son las siguientes:

  1. Generar certificados y claves.
  2. Crear una inscripción individual para un dispositivo o una inscripción de grupo para un conjunto de dispositivos.
  3. Implementar una máquina virtual Linux con el entorno de ejecución de Azure IoT Edge instalado y conectarla a IoT Hub.

El uso de certificados X.509 como un mecanismo de atestación es una manera excelente para escalar la producción y simplificar el aprovisionamiento de dispositivos. Normalmente, los certificados X.509 están organizados en una cadena de certificados de confianza. Comenzando por un certificado raíz de confianza o autofirmado, cada certificado de la cadena firma al certificado inmediatamente inferior. Este patrón crea una cadena delegada de confianza desde el certificado raíz mediante todos los certificados intermedios hasta el certificado de dispositivo de nivel inferior instalado en un dispositivo.

Requisitos previos

Recursos en la nube

  • Un centro de IoT activo.
  • Una instancia del servicio de aprovisionamiento de dispositivos de IoT Hub en Azure, vinculado al centro de IoT

Requisitos de los dispositivos

Un dispositivo Windows con los siguientes requisitos mínimos:

  • Requisitos del sistema

    • Windows 101/11 (Pro, Enterprise, IoT Enterprise)
    • Windows Server 20191/2022
      1 Windows 10 y Windows Server 2019, compilación mínima 17763 con todas las actualizaciones acumulativas actuales instaladas.

  • Requisitos de hardware

    • Memoria libre mínima: 1 GB
    • Espacio libre en disco mínimo: 10 GB

  • Compatibilidad con la virtualización

  • Soporte de red

    • Windows Server no incluye un conmutador predeterminado. Para poder implementar EFLOW en un dispositivo Windows Server, debe crear un conmutador virtual. Para obtener más información, consulte Creación de un conmutador virtual para Linux en Windows.
    • Las versiones de escritorio de Windows incluyen un conmutador predeterminado que se puede usar para la instalación de EFLOW. Si es necesario, puede crear su propio conmutador virtual personalizado.

Sugerencia

Si quiere usar módulos de Linux con aceleración por GPU en la implementación de Azure IoT Edge para Linux en Windows, debe tener en cuenta varias opciones de configuración.

Tendrá que instalar los controladores correctos en función de la arquitectura de GPU y es posible que necesite acceder a una compilación del programa Windows Insider. Para determinar sus necesidades de configuración y cumplir estos requisitos previos, consulte Aceleración por GPU para Azure IoT Edge para Linux en Windows.

Asegúrese de que se toma el tiempo necesario para cumplir los requisitos previos para la aceleración de GPU. Deberá reiniciar el proceso de instalación si decide realizar aceleración de GPU durante la instalación.

Herramientas de desarrollo

Prepare el dispositivo de destino para la instalación de Azure IoT Edge para Linux en Windows y la implementación de la máquina virtual Linux:

  1. Establezca la directiva de ejecución en el dispositivo de destino en AllSigned. Puede comprobar la directiva de ejecución actual en un símbolo del sistema de PowerShell con privilegios elevados con el siguiente comando:

    Get-ExecutionPolicy -List

    Si la directiva de ejecución de local machine no es AllSigned, puede establecer la directiva de ejecución con el siguiente comando:

    Set-ExecutionPolicy -ExecutionPolicy AllSigned -Force

Para obtener más información sobre el módulo de PowerShell de Azure IoT Edge para Linux en Windows, consulte la referencia de funciones de PowerShell.

Generación de los certificados de identidad del dispositivo

El certificado de identidad del dispositivo es un certificado de bajada que se conecta mediante una cadena de certificados de confianza con el certificado de la entidad de certificación X.509 (CA) superior. El nombre común (CN) del certificado de identidad del dispositivo debe estar establecido en el id. de dispositivo que quiere que tenga el dispositivo en el centro de IoT.

Los certificados de identidad del dispositivo solo se usan para aprovisionar al dispositivo IoT Edge y autenticarlo con Azure IoT Hub. No son certificados de firma, a diferencia de los certificados de CA que el dispositivo IoT Edge presenta a los módulos o los dispositivos de nivel inferior para la comprobación. Para obtener más información, consulte los detalles de uso de los certificados de Azure IoT Edge.

Después de crear el certificado de identidad del dispositivo, debe tener dos archivos: un archivo. cer o. pem que contiene la parte pública del certificado y un archivo. cer o. pem con la clave privada del certificado. Si planea usar una inscripción de grupo en DPS, también necesitará la parte pública de un certificado de CA raíz o intermedio en la misma cadena de certificados de confianza.

Necesita los siguientes archivos para configurar el aprovisionamiento automático con X.509:

  • El certificado de identidad del dispositivo y su certificado de clave privada. El certificado de identidad de dispositivo se carga en DPS si crea una inscripción individual. La clave privada se pasa al entorno de ejecución de Azure IoT Edge.
  • Una cadena de certificados completa, que debe contener al menos la identidad del dispositivo y los certificados intermedios. La cadena de certificados completa se pasa al entorno de ejecución de Azure IoT Edge.
  • Un certificado intermedio o raíz de entidad de certificación de la cadena de certificados de confianza. Este certificado se carga en DPS si crea una inscripción de grupo.

Nota:

Actualmente, una limitación en libiothsm impide el uso de certificados que expiran el 1 de enero de 2038 o en una fecha posterior.

Uso de certificados de prueba (opcional)

Si no tiene una entidad de certificación disponible para crear nuevos certificados de identidad y quiere probar este escenario, el repositorio de Git de Azure IoT Edge contiene scripts que puede usar para generar certificados de prueba. Estos certificados están diseñados solo para pruebas de desarrollo y no deben usarse en producción.

Para crear certificados de prueba, siga los pasos descritos en Creación de certificados de demostración para probar las características de dispositivo IoT Edge. Complete las dos secciones necesarias para configurar los scripts de generación de certificados y crear un certificado de CA raíz. A continuación, siga los pasos para crear un certificado de identidad del dispositivo. Cuando haya terminado, debe tener la cadena de certificados y el par de claves siguientes:

  • <WRKDIR>\certs\iot-edge-device-identity-<name>-full-chain.cert.pem
  • <WRKDIR>\private\iot-edge-device-identity-<name>.key.pem

Necesita ambos certificados en el dispositivo IoT Edge. Si va a usar la inscripción individual en DPS, deberá cargar el archivo. cert.pem. Si va a usar la inscripción de grupos en DPS, también necesitará un certificado de CA raíz o intermedio en la misma cadena de certificados de confianza que se va a cargar. Si usa certificados de demostración, use el certificado <WRKDIR>\certs\azure-iot-test-only.root.ca.cert.pem para la inscripción de grupos.

Crear una inscripción de DPS

Use las claves y los certificados generados para crear una inscripción en DPS para uno o varios dispositivos IoT Edge.

Si desea aprovisionar un único dispositivo IoT Edge, cree una inscripción individual. Si necesita aprovisionar varios dispositivos, siga los pasos para crear una inscripción de grupo de DPS.

Al crear una inscripción en DPS, tiene la oportunidad de declarar un Estado inicial de dispositivo gemelo. En el dispositivo gemelo, puede establecer etiquetas para agrupar dispositivos por cualquier métrica que necesite en su solución, como la región, el entorno, la ubicación o el tipo de dispositivo. Estas etiquetas se usan para crear implementaciones automáticas.

Para más información sobre las inscripciones en Device Provisioning Service, vea Administración de inscripciones de dispositivos.

Creación de una inscripción individual de DPS

Las inscripciones individuales usan la parte pública del certificado de identidad de un dispositivo y la asocian con el certificado del dispositivo.

Sugerencia

Los pasos de este artículo son para Azure Portal, pero también puede crear inscripciones individuales mediante la CLI de Azure. Para más información, consulte az iot dps enrollment. Como parte del comando de la CLI, use la marca edge-enabled para especificar que la inscripción es para un dispositivo de IoT Edge.

  1. En Azure Portal, vaya a la instancia de IoT Hub Device Provisioning Service.

  2. En Configuración, seleccione Administrar inscripciones.

  3. Seleccione Add individual enrollment (Agregar inscripción individual) y, a continuación, complete los pasos siguientes para configurar la inscripción:

    • Mecanismo: seleccione X.509.

    • Archivo .pem o .cer del certificado principal: cargue el archivo público desde el certificado de identidad del dispositivo. Si usó los scripts para generar un certificado de prueba, elija el siguiente archivo:

      <WRKDIR>\certs\iot-edge-device-identity-<name>.cert.pem

    • Id. de dispositivo de IoT Hub: proporcione un identificador para el dispositivo si lo desea. Puede usar identificadores de dispositivo para dirigirse a un dispositivo individual para la implementación del módulo. Si no especifica un id. de dispositivo, se usa el nombre común (CN) en el certificado X. 509.

    • Dispositivo IoT Edge: seleccione True para declarar que la inscripción es para un dispositivo IoT Edge.

    • Seleccione los centros de IoT a los que se puede asignar este dispositivo: elija el centro de IoT vinculado al que desea conectar el dispositivo. Puede elegir varios centros y el dispositivo se asignará a uno de ellos según la directiva de asignación seleccionada.

    • Estado inicial del dispositivo gemelo: agregue un valor de etiqueta que se agregará al dispositivo gemelo si lo desea. Puede usar etiquetas para los grupos de dispositivos de destino de la implementación automática. Por ejemplo:

      {
    "tags": {
       "environment": "test"
    },
    "properties": {
       "desired": {}
    }
}

  4. Seleccione Guardar.

En Administrar inscripciones, puede ver el Id. de registro de la inscripción que acaba de crear. Anótelo, ya que puede usarlo para aprovisionar el dispositivo.

Ahora que existe una inscripción para este dispositivo, el entorno de ejecución de Azure IoT Edge puede aprovisionar automáticamente el dispositivo durante la instalación.

Instalación de IoT Edge

Implemente Azure IoT Edge para Linux en Windows en el dispositivo de destino.

Nota:

En el siguiente proceso de PowerShell se muestra cómo implementar IoT Edge para Linux en Windows en el dispositivo local. Si quiere realizar la implementación en un dispositivo de destino remoto mediante PowerShell, puede usar PowerShell remoto para establecer una conexión a un dispositivo remoto y ejecutar estos comandos de manera remota en ese dispositivo.

  1. En una sesión de PowerShell con privilegios elevados, ejecute cualquiera de los siguientes comandos en función de la arquitectura del dispositivo de destino para descargar IoT Edge para Linux en Windows.

    • X64/AMD64

      $msiPath = $([io.Path]::Combine($env:TEMP, 'AzureIoTEdge.msi'))
$ProgressPreference = 'SilentlyContinue'
Invoke-WebRequest "https://aka.ms/AzEFLOWMSI_1_4_LTS_X64" -OutFile $msiPath

    • ARM64

      $msiPath = $([io.Path]::Combine($env:TEMP, 'AzureIoTEdge.msi'))
$ProgressPreference = 'SilentlyContinue'
Invoke-WebRequest "https://aka.ms/AzEFLOWMSI_1_4_LTS_ARM64" -OutFile $msiPath

  2. Instale IoT Edge para Linux en Windows en el dispositivo.

    Start-Process -Wait msiexec -ArgumentList "/i","$([io.Path]::Combine($env:TEMP, 'AzureIoTEdge.msi'))","/qn"

    Para especificar la instalación personalizada de IoT Edge para Linux en Windows y los directorios VHDX, agregue los parámetros INSTALLDIR="<FULLY_QUALIFIED_PATH>" y VHDXDIR="<FULLY_QUALIFIED_PATH>" al comando de instalación. Por ejemplo, si quiere usar la carpeta D:\EFLOW para la instalación y la carpeta D:\EFLOW-VHDX para el VHDX, puede usar el siguiente cmdlet de PowerShell.

    Start-Process -Wait msiexec -ArgumentList "/i","$([io.Path]::Combine($env:TEMP, 'AzureIoTEdge.msi'))","/qn","INSTALLDIR=D:\EFLOW", "VHDXDIR=D:\EFLOW-VHDX"

  3. Establezca la directiva de ejecución en el dispositivo de destino en AllSigned si todavía no lo está. Consulte los requisitos previos de PowerShell para los comandos a fin de comprobar la directiva de ejecución actual y establecer la directiva de ejecución en AllSigned.

  4. Creación de la implementación de IoT Edge para Linux en Windows. La implementación crea la máquina virtual Linux e instala el entorno de ejecución de IoT Edge de forma automática.

    Deploy-Eflow

    Sugerencia

    De forma predeterminada, el comando Deploy-Eflow crea la máquina virtual Linux con 1 GB de RAM, 1 núcleo de vCPU y 16 GB de espacio en disco. Sin embargo, los recursos que necesita la máquina virtual dependen en gran medida de las cargas de trabajo que implemente. Si la máquina virtual no tiene memoria suficiente para dar servicio a las cargas de trabajo, no se iniciará.

    Puede personalizar los recursos disponibles de la máquina virtual mediante los parámetros opcionales del comando Deploy-Eflow. Esto es necesario para implementar EFLOW en un dispositivo con los requisitos mínimos de hardware.

    Por ejemplo, el comando siguiente crea una máquina virtual con 1 núcleo de vCPU, 1 GB de RAM (representados en MB) y 2 GB de espacio en disco:

    Deploy-Eflow -cpuCount 1 -memoryInMB 1024 -vmDataSize 2

    Para obtener información sobre todos los parámetros opcionales disponibles, vea Funciones de PowerShell para IoT Edge para Linux en Windows.

    Advertencia

    De forma predeterminada, la máquina virtual Linux EFLOW no tiene configuración de DNS. Las implementaciones que usan DHCP intentarán obtener la configuración de DNS propagada por el servidor DHCP. Compruebe la configuración de DNS para garantizar la conectividad a Internet. Para más información, consulte AzEFLOW-DNS.

    Puede asignar una GPU a la implementación para habilitar módulos de Linux con aceleración por GPU. Para obtener acceso a estas características, deberá instalar los requisitos previos detallados en Aceleración por GPU para Azure IoT Edge para Linux en Windows.

    Para usar un acceso directo de GPU, agregue los parámetros gpuName, gpuPassthroughType y gpuCount a su comando Deploy-Eflow. Para obtener información sobre todos los parámetros opcionales disponibles, vea Funciones de PowerShell para IoT Edge para Linux en Windows.

    Advertencia

    La habilitación del acceso directo de dispositivos de hardware puede aumentar los riesgos de seguridad. Microsoft recomienda usar un controlador de mitigación de dispositivos del proveedor de GPU, si procede. Para obtener más información, vea Implementación de dispositivos gráficos mediante la asignación discreta de dispositivos.

  5. Escriba "Y" para aceptar los términos de licencia.

  6. Escriba "O" o "R" para activar o desactivar la opción Datos de diagnóstico opcionales en función de sus preferencias.

  7. Una vez completada la implementación, la ventana de PowerShell indica Implementación correcta.

    A successful deployment will say 'Deployment successful' at the end of the messages, PNG.

    Después de una implementación correcta, está listo para aprovisionar el dispositivo.

Aprovisionamiento del dispositivo con su identidad de nube

Una vez que el entorno de ejecución esté instalado en el dispositivo, configure el dispositivo con la información que usa para conectarse a Device Provisioning Service y a IoT Hub.

Tenga lista la siguiente información:

  • El valor de Ámbito de id. del DPS. Puede recuperar este valor de la página Información general de la instancia de DPS en Azure Portal.
  • El archivo de cadena de certificados de identidad del dispositivo en el dispositivo.
  • El archivo de clave de identidad del dispositivo en el dispositivo.

Ejecute el siguiente comando en una sesión de PowerShell con privilegios elevados y los valores de marcador de posición actualizados con sus propios valores:

Provision-EflowVm -provisioningType DpsX509 -scopeId PASTE_YOUR_ID_SCOPE_HERE -registrationId PASTE_YOUR_REGISTRATION_ID_HERE -identityCertPath PASTE_ABSOLUTE_PATH_TO_IDENTITY_CERTIFICATE_HERE -identityPrivateKey PASTE_ABSOLUTE_PATH_TO_IDENTITY_PRIVATE_KEY_HERE

Comprobación de instalación correcta

Compruebe que IoT Edge para Linux en Windows se haya instalado y configurado correctamente en el dispositivo de IoT Edge.

Puede comprobar que la inscripción individual que ha creado en Device Provisioning Service se ha usado. En Azure Portal, vaya a la instancia de Device Provisioning Service. Abra los detalles de la inscripción para la inscripción individual que ha creado. Tenga en cuenta que el estado de la inscripción está asignado y se muestra el id. de dispositivo.

  1. Inicie sesión en la instancia de IoT Edge para Linux en la máquina virtual Windows con el siguiente comando en la sesión de PowerShell:

    Connect-EflowVm

    Nota:

    La única cuenta que se permite a SSH en la máquina virtual es la del usuario que la creó.

  2. Una vez que haya iniciado sesión, puede comprobar la lista de módulos de IoT Edge en ejecución con el comando de Linux siguiente:

    sudo iotedge list

  3. Si tiene que solucionar problemas del servicio IoT Edge, use los siguientes comandos de Linux.

    1. Si necesita solucionar problemas del servicio, recupere los registros del servicio.

      sudo iotedge system logs

    2. Use la herramienta check para comprobar el estado de configuración y conexión del dispositivo.

      sudo iotedge check

    Nota:

    En un dispositivo recién aprovisionado, es posible que vea un error relacionado con IoT Edge Hub:

    × preparación para producción: el directorio de almacenamiento de Edge Hub se conserva en el sistema de archivos host: error

    No se pudo comprobar el estado actual del contenedor de Edge Hub

    Este error se espera en un dispositivo recién aprovisionado porque el módulo de IoT Edge Hub no se está ejecutando. Para resolver el error, en IoT Hub, establezca los módulos del dispositivo y cree una implementación. La creación de una implementación para el dispositivo inicia los módulos en el dispositivo, incluido el módulo de IoT Edge Hub.

Al crear un nuevo dispositivo IoT Edge, se mostrará el código de estado 417 -- The device's deployment configuration is not set en Azure Portal. Este estado es normal y significa que el dispositivo está listo para recibir una implementación de módulo.

Desinstalación de IoT Edge para Linux en Windows

Si quiere desinstalar Azure IoT Edge para Linux en Windows de su dispositivo, siga estos pasos.

  1. Abrir la configuración en Windows
  2. Seleccione Agregar o quitar programas.
  3. Seleccione la aplicación Azure IoT Edge.
  4. Seleccione Desinstalar.

Pasos siguientes

El proceso de inscripción en Device Provisioning Service permite establecer el id. de dispositivo y las etiquetas del dispositivo gemelo al mismo tiempo que se aprovisiona el nuevo dispositivo. Puede usar esos valores para dirigirse a dispositivos individuales o grupos de dispositivos con la administración automática de dispositivos. Aprenda a implementar y supervisar los módulos de IoT Edge a escala mediante Azure Portal o la CLI de Azure.

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