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

Gilt für: IoT Edge 1,5

Azure IoT Edge ermöglicht es Ihren IoT Edge Geräten, für längere Zeiträume offline zu arbeiten und ermöglicht es auch nachgeschalteten Geräten, offline zu arbeiten. Nachdem ein IoT Edge-Gerät einmal mit dem IoT Hub verbunden wurde, funktionieren das Gerät und jedes nachgeschaltete Gerät auch bei einer intermittierenden oder ausgefallenen Internetverbindung weiter.

Funktionsweise

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

• Bewahrt Nachrichten, die nach oben gesendet werden, und speichert sie, bis das Gerät wieder verbunden ist.
• Fungiert im Auftrag von IoT Hub, Module und nachgeschaltete Geräte zu authentifizieren, damit sie weiterhin funktionieren können.
• Ermöglicht die Kommunikation zwischen nachgeschalteten Geräten, die normalerweise IoT Hub durchlaufen.

Das folgende Beispiel zeigt, wie ein IoT Edge Szenario im Offlinemodus ausgeführt wird:

1. Konfigurieren von Geräten

   IoT-Edge-Geräte haben standardmäßig Offlinefunktionen aktiviert. 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. Sync 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 aktivieren und Einstellungen für die lokale Speicherung von Telemetrienachrichten zu erhalten.

3. Offline wechseln

   Während keine Verbindung zum IoT Hub besteht, kann das IoT Edge-Gerät, seine bereitgestellten Module und alle nachgeschalteten Geräte weiterhin unbegrenzt betrieben werden. Module und downstream-Geräte können gestartet und neu gestartet werden, indem sie sich beim IoT Edge Hub offline authentifizieren. Gerätetelemetrie, die vorgelagert an IoT Hub gebunden ist, wird lokal gespeichert. Die Kommunikation zwischen Modulen oder zwischen nachgeschalteten Geräten wird durch direkte Methoden oder Nachrichten aufrechterhalten.

4. Wiederherstellen der Verbindung 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 Zustellung hängt von der Geschwindigkeit der Verbindung, IoT Hub Latenz und verwandten 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 alle Änderungen bei den zugewiesenen Downstream-Geräten.

Einschränkungen und Begrenzungen

IoT Edge-Geräte und die ihnen zugewiesenen nachgelagerten Geräte können nach der ersten, einmaligen Synchronisierung auf unbestimmte Zeit offline funktionieren. Der Storage der Nachrichten hängt jedoch von der Time-to-Live (TTL) Einstellung und dem verfügbaren Datenträger ab.

Ein Geräte-EdgeAgent aktualisiert seine gemeldeten Eigenschaften, wenn sich der Bereitstellungsstatus ändert, z. B. eine neue oder fehlgeschlagene Bereitstellung. Wenn ein Gerät offline ist, kann der EdgeAgent keinen Status 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.

Ein nachgeschaltetes Gerät kann ein beliebiges Gerät, IoT Edge oder nicht IoT Edge sein, das auf demselben IoT Hub registriert ist.

Weitere Informationen zum Erstellen einer Eltern-Kind-Beziehung zwischen einem IoT-Edge-Gerät und einem IoT-Gerät finden Sie unter Authenticate a downstream device to Azure IoT Hub. In den Abschnitten über den symmetrischen Schlüssel, den selbstsignierten X.509- und den CA-signierten X.509-Zertifikaten wird gezeigt, wie Sie das Azure-Portal und die Azure CLI verwenden, um die übergeordneten und untergeordneten Beziehungen beim Erstellen von Geräten zu definieren. Legen Sie für vorhandene Geräte die Beziehung auf der Seite "Gerätedetails" im Azure-Portal entweder für das übergeordnete oder untergeordnete Gerät fest.

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 Elterngeräts als Gateway

Stellen Sie sich eine Eltern-Kind-Beziehung als transparentes Gateway vor, bei dem das untergeordnete Gerät im IoT Hub eine eigene Identität hat, aber durch die Cloud mit seinem übergeordneten Gerät 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 sich als Eltern ausgeben und die Kommunikation abfangen.

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

• Configure ein IoT Edge Gerät, das als transparentes Gateway fungiert
• Ein nachgelagertes (untergeordnetes) Gerät mit einem Azure IoT Edge-Gateway verbinden

DNS-Server angeben

Um die Stabilität zu verbessern, geben Sie die in Ihrer Umgebung verwendeten DNS-Serveradressen an. Informationen zum Festlegen Ihres DNS-Servers für IoT Edge finden Sie in der Lösung für Edge-Agent-Modul meldet "leere Konfigurationsdatei", und es werden keine Module auf dem Gerät gestartet im Artikel zur Problembehandlung.

Optionale Offlineeinstellungen

Wenn Ihre Geräte offline sind, speichert das IoT Edge übergeordnete Gerät alle Geräte-zu-Cloud-Nachrichten, bis die Verbindung wieder hergestellt wird. 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 Einstellung time to live so dass der IoT Edge Hub Nachrichten speichert, bis Ihr Gerät erneut verbunden ist.
• Fügen Sie mehr Speicherplatz für den Nachrichtenspeicher hinzu.

Lebensdauer

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 Hubs, die im Modul Twin gespeichert ist. Konfigurieren Sie sie 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. Um eine bessere Zuverlässigkeit sicherzustellen, insbesondere im Offline-Betrieb, dedizieren Sie Speicher auf dem Host-IoT-Edge-Gerät. Weitere Informationen finden Sie unter "Gewähren von Modulen Zugriff auf den lokalen Speicher eines Geräts".

Nächste Schritte

Weitere Informationen darüber, wie du ein transparentes Gateway für deine übergeordneten und untergeordneten Geräteverbindungen einrichtest, findest du unter:

• Configure ein IoT Edge Gerät, das als transparentes Gateway fungiert
• Ein Downstream-Gerät bei Azure IoT Hub authentifizieren
• Verbinde ein nachgeschaltetes Gerät mit einem Azure IoT Edge-Gateway