Začínáme se správou zařízení (Python)

Back-endové aplikace můžou používat primitiva služby Azure IoT Hub, jako jsou dvojčata zařízení a přímé metody, ke vzdálenému spuštění a monitorování akcí správy zařízení na zařízeních. V tomto článku se dozvíte, jak může back-endová aplikace a aplikace zařízení spolupracovat na zahájení a monitorování vzdáleného restartování zařízení pomocí IoT Hubu.

Pomocí přímé metody iniciujte akce správy zařízení (například restartování, obnovení továrního nastavení a aktualizace firmwaru) z back-endové aplikace v cloudu. Zařízení zodpovídá za:

• Zpracování požadavku metody odeslaného ze služby IoT Hub

• Inicializování odpovídající akce specifické pro zařízení na zařízení

• Poskytování aktualizací stavu prostřednictvím ohlášených vlastností do IoT Hubu

Pomocí back-endové aplikace v cloudu můžete spouštět dotazy dvojčete zařízení a hlásit průběh akcí správy zařízení.

V tomto článku se dozvíte, jak vytvořit:

• dmpatterns_getstarted_device.py: aplikace simulovaného zařízení s přímou metodou, která zařízení restartuje a hlásí čas posledního restartování. Přímé metody se vyvolávají z cloudu.

• dmpatterns_getstarted_service.py: konzolová aplikace Pythonu, která volá přímou metodu v aplikaci simulovaného zařízení prostřednictvím centra IoT. Zobrazí odpověď a aktualizované ohlášené vlastnosti.

Požadavky

• Aktivní účet Azure (Pokud účet nemáte, můžete si během několika minut vytvořit bezplatný účet.)

• Centrum IoT ve vašem předplatném Azure Pokud centrum ještě nemáte, můžete postupovat podle kroků v tématu Vytvoření centra IoT.

• Zařízení zaregistrované ve službě IoT Hub. Pokud ve službě IoT Hub nemáte zařízení, postupujte podle pokynů v části Registrace zařízení.

• Doporučuje se Python verze 3.7 nebo novější . Ujistěte se, že používáte 32bitovou, nebo 64bitovou instalaci podle požadavků vašeho nastavení. Po zobrazení výzvy v průběhu instalace nezapomeňte přidat Python do proměnné prostředí pro konkrétní platformu.

• Ujistěte se, že je v bráně firewall otevřený port 8883. Ukázka zařízení v tomto článku používá protokol MQTT, který komunikuje přes port 8883. Tento port může být blokovaný v některých podnikových a vzdělávacích síťových prostředích. Další informace a způsoby řešení tohoto problému najdete v tématu Připojení ke službě IoT Hub (MQTT).

Registrace nového zařízení v IoT Hubu

V této části použijete Azure CLI k vytvoření identity zařízení pro tento článek. V ID zařízení se rozlišují malá a velká písmena.

1. Otevřete Azure Cloud Shell.

2. Spuštěním následujícího příkazu v Azure Cloud Shellu nainstalujte rozšíření Microsoft Azure IoT pro Azure CLI:

   az extension add --name azure-iot
   

3. Vytvořte novou identitu zařízení volanou myDeviceId a načtěte připojovací řetězec zařízení pomocí těchto příkazů:

   az iot hub device-identity create --device-id myDeviceId --hub-name {Your IoT Hub name} --resource-group {Resource group of the Hub}
   az iot hub device-identity connection-string show --device-id myDeviceId --hub-name {Your IoT Hub name} --resource-group {Resource group of the Hub} -o table
   

   Důležité

   ID zařízení může být viditelné v protokolech shromažďovaných pro účely zákaznické podpory a řešení potíží. Proto jako název nepoužívejte citlivé údaje.

Poznamenejte si připojovací řetězec zařízení z výsledku. Toto zařízení připojovací řetězec používá aplikace zařízení k připojení k IoT Hubu jako zařízení.

Vytvoření aplikace zařízení pomocí přímé metody

V této části:

• Vytvořte konzolovou aplikaci Pythonu, která reaguje na přímou metodu volanou cloudem.

• Simulace restartování zařízení

• Pomocí ohlášených vlastností povolte dotazy dvojčete zařízení k identifikaci zařízení a k jejich poslednímu restartování.

V Azure Cloud Shellu, které jste dříve použili, nebo v jakémkoli jiném prostředí s Pythonem, vytvořte kód zařízení.

1. Na příkazovém řádku spusťte následující příkaz a nainstalujte balíček azure-iot-device :

   pip install azure-iot-device
   

2. Pomocí textového editoru vytvořte v pracovním adresáři soubor s názvem dmpatterns_getstarted_device.py .

3. Na začátek souboru dmpatterns_getstarted_device.py přidejte následující import příkazy.

   import time
   import datetime
   from azure.iot.device import IoTHubDeviceClient, MethodResponse
   

4. Přidejte proměnnou CONNECTION_STRING . Nahraďte hodnotu zástupného symbolu {deviceConnectionString} připojovací řetězec zařízení. Toto připojovací řetězec jste zkopírovali dříve v části Registrace nového zařízení v Centru IoT.

   CONNECTION_STRING = "{deviceConnectionString}"
   

5. Přidejte následující funkci, která vytvoří instanci klienta nakonfigurovaného pro přímé metody v zařízení.

   def create_client():
       # Instantiate the client
       client = IoTHubDeviceClient.create_from_connection_string(CONNECTION_STRING)
   
       # Define the handler for method requests
       def method_request_handler(method_request):
           if method_request.name == "rebootDevice":
               # Act on the method by rebooting the device
               print("Rebooting device")
               time.sleep(20)
               print("Device rebooted")
   
               # ...and patching the reported properties
               current_time = str(datetime.datetime.now())
               reported_props = {"rebootTime": current_time}
               client.patch_twin_reported_properties(reported_props)
               print( "Device twins updated with latest rebootTime")
   
               # Create a method response indicating the method request was resolved
               resp_status = 200
               resp_payload = {"Response": "This is the response from the device"}
               method_response = MethodResponse(method_request.request_id, resp_status, resp_payload)
   
           else:
               # Create a method response indicating the method request was for an unknown method
               resp_status = 404
               resp_payload = {"Response": "Unknown method"}
               method_response = MethodResponse(method_request.request_id, resp_status, resp_payload)
   
           # Send the method response
           client.send_method_response(method_response)
   
       try:
           # Attach the handler to the client
           client.on_method_request_received = method_request_handler
       except:
           # In the event of failure, clean up
           client.shutdown()
   
       return client
   

6. Spusťte ukázku přímé metody a počkejte.

   def main():
       print ("Starting the IoT Hub Python sample...")
       client = create_client()
   
       print ("Waiting for commands, press Ctrl-C to exit")
       try:
           # Wait for program exit
           while True:
               time.sleep(1000)
       except KeyboardInterrupt:
           print("IoTHubDeviceClient sample stopped")
       finally:
           # Graceful exit
           print("Shutting down IoT Hub Client")
           client.shutdown()
   
   if __name__ == '__main__':
       main()
   

7. Uložte a zavřete soubor dmpatterns_getstarted_device.py .

Získání připojovací řetězec centra IoT

V tomto článku vytvoříte back-endovou službu, která vyvolá přímou metodu na zařízení. K vyvolání přímé metody na zařízení prostřednictvím IoT Hubu potřebuje vaše služba oprávnění k připojení ke službě. Ve výchozím nastavení se každá služba IoT Hub vytvoří pomocí zásady sdíleného přístupu s názvem služby , která toto oprávnění uděluje.

Pokud chcete získat připojovací řetězec ioT Hubu pro zásady služby, postupujte takto:

1. Na webu Azure Portal vyberte skupiny prostředků. Vyberte skupinu prostředků, ve které se nachází vaše centrum, a pak vyberte centrum ze seznamu prostředků.

2. V levém podokně centra IoT vyberte zásady sdíleného přístupu.

3. V seznamu zásad vyberte zásadu služby .

4. Zkopírujte primární připojovací řetězec a uložte hodnotu.

Další informace ozásadách

Vytvoření aplikace služby pro aktivaci restartování

V této části vytvoříte konzolovou aplikaci Pythonu, která zahájí vzdálené restartování zařízení pomocí přímé metody. Aplikace používá dotazy dvojčete zařízení ke zjištění času posledního restartování tohoto zařízení.

V Azure Cloud Shellu nebo jiném prostředí pomocí Pythonu vytvořte kód konzoly.

1. Na příkazovém řádku spusťte následující příkaz a nainstalujte balíček azure-iot-hub :

   pip install azure-iot-hub
   

2. Pomocí textového editoru vytvořte v pracovním adresáři soubor s názvem dmpatterns_getstarted_service.py .

3. Na začátek souboru dmpatterns_getstarted_service.py přidejte následující import příkazy.

   import sys, time
   
   from azure.iot.hub import IoTHubRegistryManager
   from azure.iot.hub.models import CloudToDeviceMethod, CloudToDeviceMethodResult, Twin
   

4. Přidejte následující deklarace proměnných. {IoTHubConnectionString} Nahraďte zástupnou hodnotu připojovací řetězec IoT Hub, kterou jste zkopírovali dříve v připojovací řetězec Get the IoT Hub. {deviceId} Nahraďte zástupnou hodnotu ID zařízení, které jste zaregistrovali v registraci nového zařízení v Centru IoT.

   CONNECTION_STRING = "{IoTHubConnectionString}"
   DEVICE_ID = "{deviceId}"
   
   METHOD_NAME = "rebootDevice"
   METHOD_PAYLOAD = "{\"method_number\":\"42\"}"
   TIMEOUT = 60
   WAIT_COUNT = 10
   

5. Přidejte následující funkci pro vyvolání metody zařízení pro restartování cílového zařízení, následné dotazování na dvojčata zařízení a získání času posledního restartování.

   def iothub_devicemethod_sample_run():
       try:
           # Create IoTHubRegistryManager
           registry_manager = IoTHubRegistryManager(CONNECTION_STRING)
   
           print ( "" )
           print ( "Invoking device to reboot..." )
   
           # Call the direct method.
           deviceMethod = CloudToDeviceMethod(method_name=METHOD_NAME, payload=METHOD_PAYLOAD)
           response = registry_manager.invoke_device_method(DEVICE_ID, deviceMethod)
   
           print ( "" )
           print ( "Successfully invoked the device to reboot." )
   
           print ( "" )
           print ( response.payload )
   
           while True:
               print ( "" )
               print ( "IoTHubClient waiting for commands, press Ctrl-C to exit" )
   
               status_counter = 0
               while status_counter <= WAIT_COUNT:
                   twin_info = registry_manager.get_twin(DEVICE_ID)
   
                   if twin_info.properties.reported.get("rebootTime") != None :
                       print ("Last reboot time: " + twin_info.properties.reported.get("rebootTime"))
                   else:
                       print ("Waiting for device to report last reboot time...")
   
                   time.sleep(5)
                   status_counter += 1
   
       except Exception as ex:
           print ( "" )
           print ( "Unexpected error {0}".format(ex) )
           return
       except KeyboardInterrupt:
           print ( "" )
           print ( "IoTHubDeviceMethod sample stopped" )
   
   if __name__ == '__main__':
       print ( "Starting the IoT Hub Service Client DeviceManagement Python sample..." )
       print ( "    Connection string = {0}".format(CONNECTION_STRING) )
       print ( "    Device ID         = {0}".format(DEVICE_ID) )
   
       iothub_devicemethod_sample_run()
   

6. Uložte a zavřete soubor dmpatterns_getstarted_service.py .

Spouštění aplikací

Teď jste připraveni spustit kód zařízení a kód služby, který zahájí restartování zařízení.

1. Na příkazovém řádku, kde jste vytvořili zařízení, spusťte následující příkaz a začněte naslouchat přímé metodě restartování.

   python dmpatterns_getstarted_device.py
   

2. Na příkazovém řádku, kde vytvoříte službu, spusťte následující příkaz, který aktivuje vzdálené restartování a odešle dotaz dvojčete zařízení, aby zjistil čas posledního restartování.

   python dmpatterns_getstarted_service.py
   

3. V konzole se zobrazí odpověď zařízení na přímou metodu.

   Následující příklad ukazuje odpověď zařízení na přímou metodu restartování:

   

   Následující příklad ukazuje službu, která volá přímou metodu restartování a dotazuje dvojče zařízení na stav:

   

Přizpůsobení a rozšíření akcí správy zařízení

Vaše řešení IoT můžou rozšířit definovanou sadu vzorů správy zařízení nebo povolit vlastní vzory pomocí dvojčat zařízení a primitiv metod cloud-zařízení. Mezi další příklady akcí správy zařízení patří obnovení továrního nastavení, aktualizace firmwaru, aktualizace softwaru, řízení spotřeby, správa sítě a připojení a šifrování dat.

Časové období údržby zařízení

Obvykle konfigurujete zařízení tak, aby prováděla akce, které minimalizují přerušení a výpadky. Časové intervaly údržby zařízení se běžně používají k definování času, kdy má zařízení aktualizovat konfiguraci. Back-endová řešení můžou pomocí požadovaných vlastností dvojčete zařízení definovat a aktivovat zásadu na vašem zařízení, která umožňuje časové období údržby. Když zařízení obdrží zásadu časového období údržby, může pomocí ohlášené vlastnosti dvojčete zařízení nahlásit stav zásady. Back-endová aplikace pak může pomocí dotazů dvojčete zařízení otestovat dodržování předpisů u zařízení a jednotlivých zásad.

Další kroky

V tomto článku jste použili přímou metodu k aktivaci vzdáleného restartování zařízení. Pomocí ohlášených vlastností jste nahlásili čas posledního restartování ze zařízení a dotazovali jste se na dvojče zařízení, abyste zjistili čas posledního restartování zařízení z cloudu.

Pokud chcete pokračovat v začátcích se vzory správy ioT Hubu a zařízení, jako jsou kompletní aktualizace založené na imagích ve službě Device Update pro Azure IoT Hub, použijte referenční image Raspberry Pi 3 B+.

Informace o rozšíření řešení IoT a plánování volání metod na více zařízeních najdete v tématu Úlohy plánování a vysílání.