開始使用裝置管理 (Node.js)

發行項
10/01/2024

後端應用程式可使用 Azure IoT 中樞基元 (例如裝置對應項和直接方法)，從遠端啟動並監視裝置上的裝置管理動作。本文會示範後端應用程式和裝置應用程式如何共同運作，以使用 IoT 中樞初始化和監視遠端裝置重新啟動。

注意

本文中所述的功能僅適用於 IoT 中樞的標準層。如需基本和標準/免費 IoT 中樞層的詳細資訊，請參閱選擇適合您解決方案的 IoT 中樞層。

使用直接方法從雲端中的後端應用程式起始裝置管理動作 (例如重新啟動、恢復出廠預設值，以及韌體更新)。該裝置將負責：

處理從 IoT 中樞傳送的方法要求。
在裝置上起始對應的裝置專有動作。
透過針對 IoT 中樞的報告屬性提供狀態更新。

您可以在雲端中使用後端 App 來執行裝置對應項查詢，以報告裝置管理動作的進度。

本文說明如何建立：

dmpatterns_getstarted_device.js：一個模擬裝置應用程式，使用直接方法重新啟動裝置，並報告上次重新啟動時間。直接方法是從雲端叫用。
dmpatterns_getstarted_service.js：一個 .NET 主控台應用程式，可透過您的 IoT 中樞在模擬裝置應用程式中呼叫直接方法。會顯示回應和更新的回報屬性。

必要條件

Azure 訂用帳戶中的 IoT 中樞。如果您還沒有中樞，可遵循建立 IoT 中樞中的步驟。
在 IoT 中樞內註冊的裝置。如果 IoT 中樞中沒有裝置，請遵循註冊裝置中的步驟。
Node.js 10.0.x 版或更新版本。準備開發環境說明如何在 Windows 或 Linux 上安裝本文的 Node.js。
請確定您的防火牆已開啟連接埠 8883。本文中的裝置範例會使用 MQTT 通訊協定，其會透過連接埠 8883 進行通訊。某些公司和教育網路環境可能會封鎖此連接埠。如需此問題的詳細資訊和解決方法，請參閱連線至 IoT 中樞 (MQTT)。

使用直接方法建立裝置應用程式

在本節中，您會：

建立 Node.js 主控台應用程式，以回應雲端所呼叫的直接方法。
觸發模擬裝置重新啟動。
使用回報的屬性來啟用裝置對應項查詢，以識別裝置及其上次重新啟動時間。

重要

本文包含使用共用存取簽章 (也稱為對稱金鑰驗證) 連線裝置的步驟。此驗證方法方便進行測試和評估，但使用 X.509 憑證來驗證裝置是更安全的方法。若要深入了解，請參閱安全性最佳做法>連線安全性。

建立稱為 managed-device 的空資料夾。在 managed-device 資料夾中，於命令提示字元使用下列命令建立 package.json 檔案。接受所有預設值：
```
npm init
```
在命令提示字元中，於 managed-device 資料夾中執行下列命令來安裝 azure-iot-device 裝置 SDK 套件和 azure-iot-device-mqtt 套件:
```
npm install azure-iot-device azure-iot-device-mqtt --save
```
使用文字編輯器，在 managed-device 資料夾中建立 dmpatterns_getstarted_device.js 檔案。

在 dmpatterns_getstarted_device.js 檔案開頭新增下列 'require' 陳述式：

'use strict';

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

新增 connectionString 變數，並用它來建立用戶端執行個體。將 {yourdeviceconnectionstring} 預留位置值取代為您在 IoT 中樞註冊新裝置時看到的裝置連接字串：
```
var connectionString = '{yourdeviceconnectionstring}';
var client = Client.fromConnectionString(connectionString, Protocol);
```

新增下列函式以在裝置上實作直接方法

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!');
};

開啟您 IoT 中樞的連線，並啟動直接方法接聽程式︰

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);
    }
});

儲存並關閉 dmpatterns_getstarted_device.js檔案。

注意

為了簡單起見，本文章不會實作重試原則。在生產環境程式碼中，您應該如暫時性錯誤處理一文中所建議，實作重試原則 (例如指數型輪詢)。

取得 IoT 中樞連接字串

在本文中，您會建立後端服務，在裝置上叫用直接方法。若要透過 IoT 中樞在裝置上叫用直接方法，則服務需要有服務連線權限。根據預設，每個 IoT 中樞都是透過授與此權限且名為服務的共用存取原則所建立。

若要取得服務原則的 IoT 中樞連接字串，請遵循下列步驟：

在 Azure 入口網站中，選取 [資源群組]。選取中樞所在的資源群組，然後從資源清單選取中樞。
在 IoT 中樞的左側窗格中，選取 [共用存取原則]。
從原則清單中，選取服務原則。
複製 [主要連接字串] 並儲存該值。

如需 IoT 中樞共用存取原則和權限的詳細資訊，請參閱存取控制及權限。

建立服務應用程式以觸發重新開機

在本節中，您會建立 Node.js 主控台應用程式，此應用程式會使用直接方法起始遠端重新開機。應用程式使用裝置對應項查詢來探索該裝置的上次重新開機時間。

重要

本文包含使用共用存取簽章連線至服務的步驟。此驗證方法方便進行測試和評估，但使用 Microsoft Entra ID 或受控識別向服務進行驗證是更安全的方法。若要深入了解，請參閱安全性最佳做法 > 雲端安全性。

建立名為 trigger-reboot-on-device 的空白資料夾。在 trigger-reboot-on-device 資料夾中，於命令提示字元內使用下列命令來建立 package.json 檔案。接受所有預設值：
```
npm init
```
在 trigger-reboot-on-device 資料夾中，於命令提示字元內執行下列命令以安裝 azure-iothub 裝置 SDK 套件和 azure-iot-device-mqtt 套件:
```
npm install azure-iothub --save
```
使用文字編輯器，在 trigger-reboot-on-device 資料夾中建立 dmpatterns_getstarted_service.js 檔案。

在 dmpatterns_getstarted_service.js 檔案開頭新增下列 'require' 陳述式：

'use strict';

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

新增下列變數宣告，並將 {iothubconnectionstring} 預留位置值取代為先前在取得 IoT 中樞連接字串內複製的 IoT 中樞連接字串：

var connectionString = '{iothubconnectionstring}';
var registry = Registry.fromConnectionString(connectionString);
var client = Client.fromConnectionString(connectionString);
var deviceToReboot = 'myDeviceId';

新增下列函式來叫用裝置方法，以重新啟動目標裝置︰

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.");  
        }
    });
};

新增下列函式來查詢裝置並取得上次重新啟動時間︰

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.');
    });
};

新增下列函式來呼叫可觸發重新啟動直接方法，並查詢上次重新啟動時間的函式︰
```
startRebootDevice();
setInterval(queryTwinLastReboot, 2000);
```
儲存並關閉 dmpatterns_getstarted_service.js 檔案。

執行應用程式

您現在可開始執行應用程式。

在 managed-device 資料夾中，於命令提示字元內執行下列命令以開始接聽重新啟動直接方法。
```
node dmpatterns_getstarted_device.js
```
在 trigger-reboot-on-device 資料夾中，於命令提示字元內執行下列命令以觸發裝置對應項的遠端重新啟動，以及查詢裝置對應項來尋找上次重新啟動的時間。
```
node dmpatterns_getstarted_service.js
```
您會在主控台中看到重新開機直接方法的裝置回應和重新開機狀態。

下列顯示服務所傳送重新開機直接方法的裝置回應：

下列顯示服務觸發重新開機，並輪詢裝置對應項以取得上次重新開機時間：

自訂及延伸裝置管理動作

您的 IoT 解決方案可以透過使用裝置對應項和雲端到裝置方法基元，擴充一組已定義的裝置管理模式或啟用自訂模式。其他裝置管理動作範例還包括恢復出廠預設值、韌體更新、軟體更新、電源管理、網路和連線管理，以及資料加密。

裝置維護期間

一般而言，您會設定讓裝置在產生最短中斷和停機時間的時機執行動作。裝置維護期間是用來定義裝置組態更新時機的常用模式。您的後端解決方案可以使用所需的裝置對應項 (twin) 屬性，在您的裝置上定義可啟用維護期間的原則並啟用該原則。當裝置收到維護期間原則時，它可以使用回報的裝置對應項 (twin) 屬性來回報原則的狀態。接著，後端 App 便可使用裝置對應項 (twin) 查詢來證明是否符合裝置及每個原則的規定。

下一步

在本文中，您使用了直接方法在裝置上觸發遠端重新啟動。您已使用報告屬性來從裝置回報上次重新開機時間，以及查詢裝置對應項來從雲端探索裝置的上次重新開機時間。

若要繼續開始使用 IoT 中樞和裝置管理模式 (例如端對端映像型更新)，請參閱 Azure IoT 中樞裝置更新文章，使用 Raspberry Pi 3 B+ 參考映像。

若要了解如何擴充 IoT 解決方案，以及在多部裝置上排程方法呼叫，請參閱排程及廣播作業。

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