Wprowadzenie do zarządzania urządzeniami (Node.js)

Artykuł
10/01/2024

Aplikacje zaplecza mogą używać elementów pierwotnych usługi Azure IoT Hub, takich jak bliźniacze reprezentacje urządzeń i metody bezpośrednie, do zdalnego uruchamiania i monitorowania akcji zarządzania urządzeniami na urządzeniach. W tym artykule pokazano, jak aplikacja zaplecza i aplikacja urządzenia mogą współpracować w celu zainicjowania i monitorowania ponownego uruchomienia urządzenia zdalnego przy użyciu usługi IoT Hub.

Uwaga

Funkcje opisane w tym artykule są dostępne tylko w warstwie Standardowa usługi IoT Hub. Aby uzyskać więcej informacji na temat warstw podstawowej i standardowej/bezpłatnej usługi IoT Hub, zobacz Wybieranie odpowiedniej warstwy usługi IoT Hub dla rozwiązania.

Użyj metody bezpośredniej, aby zainicjować akcje zarządzania urządzeniami (takie jak ponowny rozruch, resetowanie do ustawień fabrycznych i aktualizacja oprogramowania układowego) z poziomu aplikacji zaplecza w chmurze. Urządzenie jest odpowiedzialne za:

Obsługa żądania metody wysłanego z usługi IoT Hub.
Inicjowanie odpowiedniej akcji specyficznej dla urządzenia na urządzeniu.
Dostarczanie aktualizacji stanu za pośrednictwem zgłoszonych właściwości do usługi IoT Hub.

Aplikację zaplecza w chmurze można użyć do uruchamiania zapytań bliźniaczych reprezentacji urządzenia w celu raportowania postępu akcji zarządzania urządzeniami.

W tym artykule pokazano, jak utworzyć:

dmpatterns_getstarted_device.js: symulowana aplikacja urządzenia z metodą bezpośrednią, która ponownie uruchamia urządzenie i zgłasza czas ostatniego ponownego uruchomienia. Metody bezpośrednie są wywoływane z chmury.
dmpatterns_getstarted_service.js: aplikacja konsolowa platformy .NET, która wywołuje metodę bezpośrednią w aplikacji urządzenia symulowanego za pośrednictwem centrum IoT. Wyświetla on odpowiedź i zaktualizowane zgłoszone właściwości.

Wymagania wstępne

Centrum IoT w ramach subskrypcji platformy Azure. Jeśli nie masz jeszcze centrum, możesz wykonać kroki opisane w temacie Tworzenie centrum IoT Hub.
Urządzenie zarejestrowane w centrum IoT Hub. Jeśli nie masz urządzenia w centrum IoT Hub, wykonaj kroki opisane w temacie Rejestrowanie urządzenia.
Node.js w wersji 10.0.x lub nowszej. W artykule Prepare your development environment (Przygotowanie środowiska deweloperskiego ) opisano sposób instalowania Node.js dla tego artykułu w systemie Windows lub Linux.
Upewnij się, że port 8883 jest otwarty w zaporze. Przykład urządzenia w tym artykule używa protokołu MQTT, który komunikuje się za pośrednictwem portu 8883. Ten port może zostać zablokowany w niektórych środowiskach sieci firmowych i edukacyjnych. Aby uzyskać więcej informacji i sposobów obejścia tego problemu, zobacz Nawiązywanie połączenia z usługą IoT Hub (MQTT).

Tworzenie aplikacji urządzenia przy użyciu metody bezpośredniej

W tej sekcji omówiono następujące zagadnienia:

Utwórz aplikację konsolową Node.js, która reaguje na metodę bezpośrednią wywoływaną przez chmurę.
Wyzwalanie symulowanego ponownego rozruchu urządzenia.
Użyj zgłoszonych właściwości, aby włączyć zapytania bliźniaczej reprezentacji urządzenia w celu zidentyfikowania urządzeń i ich ostatniego ponownego uruchomienia.

Ważne

Ten artykuł zawiera kroki łączenia urządzenia przy użyciu sygnatury dostępu współdzielonego, nazywanej również uwierzytelnianiem klucza symetrycznego. Ta metoda uwierzytelniania jest wygodna do testowania i oceny, ale uwierzytelnianie urządzenia przy użyciu certyfikatów X.509 jest bardziej bezpieczne. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz Zabezpieczenia najlepszych rozwiązań > zabezpieczeń Zabezpieczenia zabezpieczeń Zabezpieczenia zabezpieczeń.

Utwórz pusty folder o nazwie managed-device. W folderze managed-device utwórz plik package.json przy użyciu następującego polecenia w wierszu polecenia. Zaakceptuj wszystkie ustawienia domyślne:
```
npm init
```
W wierszu polecenia w folderze managed-device uruchom następujące polecenie, aby zainstalować pakiet zestawu SDK urządzenia azure-iot-device i pakiet azure-iot-device-mqtt :
```
npm install azure-iot-device azure-iot-device-mqtt --save
```
Za pomocą edytora tekstów utwórz plik dmpatterns_getstarted_device.js w folderze zarządzanym urządzenia .

Dodaj następujące instrukcje "require" na początku pliku dmpatterns_getstarted_device.js :

'use strict';

var Client = require('azure-iot-device').Client;
var Protocol = require('azure-iot-device-mqtt').Mqtt;

Dodaj zmienną connectionString i użyj jej do utworzenia wystąpienia Client. Zastąp wartość symbolu {yourdeviceconnectionstring} zastępczego urządzeniem parametry połączenia, które zostało wyświetlone podczas rejestrowania urządzenia w usłudze IoT Hub:
```
var connectionString = '{yourdeviceconnectionstring}';
var client = Client.fromConnectionString(connectionString, Protocol);
```

Dodaj następującą funkcję, aby zaimplementować metodę bezpośrednią na urządzeniu

var onReboot = function(request, response) {

    // Respond the cloud app for the direct method
    response.send(200, 'Reboot started', function(err) {
        if (err) {
            console.error('An error occurred when sending a method response:\n' + err.toString());
        } else {
            console.log('Response to method \'' + request.methodName + '\' sent successfully.');
        }
    });

    // Report the reboot before the physical restart
    var date = new Date();
    var patch = {
        iothubDM : {
            reboot : {
                lastReboot : date.toISOString(),
            }
        }
    };

    // Get device Twin
    client.getTwin(function(err, twin) {
        if (err) {
            console.error('could not get twin');
        } else {
            console.log('twin acquired');
            twin.properties.reported.update(patch, function(err) {
                if (err) throw err;
                console.log('Device reboot twin state reported')
            });  
        }
    });

    // Add your device's reboot API for physical restart.
    console.log('Rebooting!');
};

Otwórz połączenie z centrum IoT i uruchom odbiornik metody bezpośredniej:

client.open(function(err) {
    if (err) {
        console.error('Could not open IotHub client');
    }  else {
        console.log('Client opened.  Waiting for reboot method.');
        client.onDeviceMethod('reboot', onReboot);
    }
});

Zapisz i zamknij plik dmpatterns_getstarted_device.js .

Uwaga

Aby zachować prostotę, ten artykuł nie implementuje zasad ponawiania. W kodzie produkcyjnym należy zaimplementować zasady ponawiania prób (takie jak wycofywanie wykładnicze), zgodnie z sugestią w artykule Obsługa przejściowych błędów.

Pobieranie parametry połączenia centrum IoT

W tym artykule utworzysz usługę zaplecza, która wywołuje metodę bezpośrednią na urządzeniu. Aby wywołać metodę bezpośrednią na urządzeniu za pośrednictwem usługi IoT Hub, usługa wymaga uprawnień połączenia z usługą. Domyślnie każde centrum IoT Hub jest tworzone przy użyciu zasad dostępu współdzielonego o nazwie usługa , która przyznaje to uprawnienie.

Aby uzyskać parametry połączenia usługi IoT Hub dla zasad usługi, wykonaj następujące kroki:

W witrynie Azure Portal wybierz pozycję Grupy zasobów. Wybierz grupę zasobów, w której znajduje się centrum, a następnie wybierz centrum z listy zasobów.
W okienku po lewej stronie centrum IoT hub wybierz pozycję Zasady dostępu współdzielonego.
Z listy zasad wybierz zasady usługi .
Skopiuj parametry połączenia podstawową i zapisz wartość.

Aby uzyskać więcej informacji na temat zasad dostępu współdzielonego i uprawnień usługi IoT Hub, zobacz Kontrola dostępu i uprawnienia.

Tworzenie aplikacji usługi w celu wyzwolenia ponownego uruchomienia

W tej sekcji utworzysz aplikację konsolową Node.js, która inicjuje zdalny ponowny rozruch na urządzeniu przy użyciu metody bezpośredniej. Aplikacja używa zapytań bliźniaczych reprezentacji urządzenia do odnajdywania czasu ostatniego ponownego uruchomienia tego urządzenia.

Ważne

Ten artykuł zawiera kroki nawiązywania połączenia z usługą przy użyciu sygnatury dostępu współdzielonego. Ta metoda uwierzytelniania jest wygodna do testowania i oceny, ale uwierzytelnianie w usłudze przy użyciu identyfikatora Entra firmy Microsoft lub tożsamości zarządzanych jest bardziej bezpieczne. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz Security best practices Cloud security (Najlepsze rozwiązania > dotyczące zabezpieczeń w chmurze).

Utwórz pusty folder o nazwie trigger-reboot-on-device. W folderze trigger-reboot-on-device utwórz plik package.json przy użyciu następującego polecenia w wierszu polecenia. Zaakceptuj wszystkie ustawienia domyślne:
```
npm init
```
W wierszu polecenia w folderze trigger-reboot-on-device uruchom następujące polecenie, aby zainstalować pakiet azure-iothub Device SDK i pakiet azure-iot-device-mqtt :
```
npm install azure-iothub --save
```
Za pomocą edytora tekstów utwórz plik dmpatterns_getstarted_service.js w folderze trigger-reboot-on-device .

Dodaj następujące instrukcje "require" na początku pliku dmpatterns_getstarted_service.js :

'use strict';

var Registry = require('azure-iothub').Registry;
var Client = require('azure-iothub').Client;

Dodaj następujące deklaracje zmiennych i zastąp {iothubconnectionstring} wartość symbolu zastępczego usługą IoT Hub parametry połączenia skopiowaną wcześniej w sekcji Pobierz centrum IoT Hub parametry połączenia:
```
var connectionString = '{iothubconnectionstring}';
var registry = Registry.fromConnectionString(connectionString);
var client = Client.fromConnectionString(connectionString);
var deviceToReboot = 'myDeviceId';
```

Dodaj następującą funkcję, aby wywołać metodę urządzenia w celu ponownego uruchomienia urządzenia docelowego:

var startRebootDevice = function(twin) {

    var methodName = "reboot";

    var methodParams = {
        methodName: methodName,
        payload: null,
        timeoutInSeconds: 30
    };

    client.invokeDeviceMethod(deviceToReboot, methodParams, function(err, result) {
        if (err) {
            console.error("Direct method error: "+err.message);
        } else {
            console.log("Successfully invoked the device to reboot.");  
        }
    });
};

Dodaj następującą funkcję, aby wysłać zapytanie dotyczące urządzenia i pobrać czas ostatniego ponownego uruchomienia:

var queryTwinLastReboot = function() {

    registry.getTwin(deviceToReboot, function(err, twin){

        if (twin.properties.reported.iothubDM != null)
        {
            if (err) {
                console.error('Could not query twins: ' + err.constructor.name + ': ' + err.message);
            } else {
                var lastRebootTime = twin.properties.reported.iothubDM.reboot.lastReboot;
                console.log('Last reboot time: ' + JSON.stringify(lastRebootTime, null, 2));
            }
        } else 
            console.log('Waiting for device to report last reboot time.');
    });
};

Dodaj następujący kod, aby wywołać funkcje, które wyzwalają metodę bezpośrednią ponownego rozruchu i wysyłają zapytanie o czas ostatniego ponownego rozruchu:
```
startRebootDevice();
setInterval(queryTwinLastReboot, 2000);
```
Zapisz i zamknij plik dmpatterns_getstarted_service.js .

Uruchamianie aplikacji

Teraz możesz przystąpić do uruchamiania aplikacji.

W wierszu polecenia w folderze managed-device uruchom następujące polecenie, aby rozpocząć nasłuchiwanie metody bezpośredniej ponownego rozruchu.
```
node dmpatterns_getstarted_device.js
```
W wierszu polecenia w folderze trigger-reboot-on-device uruchom następujące polecenie, aby wyzwolić zdalny ponowny rozruch i wysłać zapytanie dotyczące bliźniaczej reprezentacji urządzenia, aby znaleźć czas ostatniego ponownego uruchomienia.
```
node dmpatterns_getstarted_service.js
```
Zostanie wyświetlona odpowiedź urządzenia na metodę bezpośrednią ponownego uruchomienia i stan ponownego uruchomienia w konsoli programu .

Poniżej przedstawiono odpowiedź urządzenia na metodę bezpośrednią ponownego rozruchu wysłaną przez usługę:

Poniżej przedstawiono usługę wyzwalającą ponowny rozruch i sondując bliźniacze reprezentację urządzenia po ostatnim ponownym uruchomieniu:

Dostosowywanie i rozszerzanie akcji zarządzania urządzeniami

Twoje rozwiązania IoT mogą rozszerzać zdefiniowany zestaw wzorców zarządzania urządzeniami lub włączać wzorce niestandardowe przy użyciu bliźniaczej reprezentacji urządzenia i typów pierwotnych metody chmury do urządzenia. Inne przykłady akcji zarządzania urządzeniami obejmują resetowanie do ustawień fabrycznych, aktualizację oprogramowania, aktualizację oprogramowania, zarządzanie energią, zarządzanie siecią i łącznością oraz szyfrowanie danych.

Okna obsługi urządzenia

Zazwyczaj urządzenia są konfigurowane do wykonywania akcji w czasie, co minimalizuje przerwy i przestoje. Okna obsługi urządzeń są często używanym wzorcem do definiowania czasu aktualizacji konfiguracji urządzenia. Rozwiązania zaplecza mogą używać żądanych właściwości bliźniaczej reprezentacji urządzenia do definiowania i aktywowania zasad na urządzeniu, które umożliwiają okno obsługi. Gdy urządzenie odbiera zasady okna obsługi, może użyć zgłaszanej właściwości bliźniaczej reprezentacji urządzenia, aby zgłosić stan zasad. Aplikacja zaplecza może następnie używać zapytań bliźniaczych reprezentacji urządzenia, aby potwierdzić zgodność urządzeń i poszczególnych zasad.

Następne kroki

W tym artykule użyto metody bezpośredniej do wyzwolenia zdalnego ponownego rozruchu na urządzeniu. Użyto zgłoszonych właściwości, aby zgłosić ostatni czas ponownego rozruchu z urządzenia i wykonano zapytanie dotyczące bliźniaczej reprezentacji urządzenia w celu odnalezienia czasu ostatniego ponownego uruchomienia urządzenia z chmury.

Aby kontynuować rozpoczynanie pracy z usługą IoT Hub i wzorcami zarządzania urządzeniami, takimi jak kompleksowa aktualizacja obrazu oparta na obrazach w artykule Device Update for Azure IoT Hub using the Raspberry Pi 3 B+ Reference Image (Aktualizacja urządzenia dla usługi Azure IoT Hub przy użyciu obrazu referencyjnego urządzenia Raspberry Pi 3 B+).

Aby dowiedzieć się, jak rozszerzyć rozwiązanie IoT i zaplanować wywołania metod na wielu urządzeniach, zobacz Planowanie i emisja zadań.

Udostępnij za pośrednictwem