チュートリアル: Windows で Linux 用のIoT Edgeを使用して、IoT Edge デバイスの階層を作成する

対象: IoT Edge 1.5

重要

IoT Edge 1.5 LTS は、サポートされているリリースです。 IoT Edge 1.4 LTS は 2024 年 11 月 12 日に終了しました。以前のリリースを使用している場合は、「Update IoT Edgeを参照してください。

階層レイヤーに編成されたネットワーク間でAzure IoT Edgeノードをデプロイします。階層内の各レイヤーは、その下のレイヤーにあるデバイスからのメッセージと要求を処理するゲートウェイデバイスです。この構成は、入れ子になったエッジとも呼ばれます。

最上位レイヤーのみがクラウドに接続できるようにデバイスの階層を構成し、下位レイヤーは隣接する北と南のレイヤーとのみ通信できるようにします。このネットワークレイヤー化は、ほとんどの産業用ネットワークの基礎であり、ISA-95 標準に準拠しています。

このチュートリアルでは、Windows 上の Linux 用IoT Edgeを使用してIoT Edge デバイスの階層を作成し、IoT Edgeランタイムコンテナーをデバイスに展開し、デバイスをローカルで構成する方法について説明します。このチュートリアルでは、次のタスクを実行します。

IoT Edge デバイスの階層内のリレーションシップを作成して定義します。
階層内のデバイスでIoT Edge ランタイムを構成します。
デバイス階層全体で一貫した証明書をインストールします。
階層内のデバイスにワークロードを追加します。
IoT Edge API プロキシモジュールを使用して、下位レイヤーデバイスから 1 つのポート経由で HTTP トラフィックを安全にルーティングします。

ヒント

このチュートリアルには、入れ子になったIoT Edge機能のショーケースを提供するための手動手順と自動化された手順の組み合わせが含まれています。

IoT Edge デバイスの階層設定を完全に自動化された手順で行いたい場合は、Azure IoT Edge for Industrial IoT サンプルのスクリプトを参考にして独自のスクリプトを作成して指示します。このスクリプト化されたシナリオでは、Azure仮想マシンを事前構成済みデバイスとしてデプロイし、ファクトリ環境をシミュレートします。

IoT Edge デバイスの階層を作成および管理するための手動手順の詳細については、「デバイスゲートウェイ階層のハウツーガイドIoT Edgeを参照してください。

このチュートリアルでは、以下のネットワークレイヤーを定義します。

Top レイヤー: このレイヤー IoT Edgeデバイスはクラウドに直接接続できます。
レイヤー: 最上位レイヤーの下のレイヤーにあるIoT Edgeデバイスはクラウドに直接接続できません。データを送受信するには、1 つ以上の中間IoT Edgeデバイスを経由する必要があります。

このチュートリアルでは、わかりやすくするために 2 デバイス階層を使用します。最上位レイヤーデバイスは、階層の最上位レイヤーにあるデバイスを表します。これは、クラウドに直接接続できます。このデバイスは親デバイスと呼ばれます。下位レイヤーデバイスは、階層の下位レイヤーにあるデバイスを表します。これは、クラウドに直接接続できません。必要に応じて、運用環境を表すデバイスを追加します。下位レイヤーのデバイスは、子デバイスと呼ばれます。

2 つのデバイス (最上位レイヤーデバイスと下位レイヤーデバイス) が含まれるチュートリアルの階層の構造

Note

子デバイスには、入れ子になったトポロジ内のダウンストリームデバイスまたはゲートウェイデバイスを使用できます。

前提条件

IoT Edge デバイスの階層を作成するには、次のものが必要です。

Azure IoT拡張機能 v0.10.6 以降がインストールされた Azure CLI v2.3.1 を使用するAzure Cloud Shellの Bash シェル。このチュートリアルでは、Azure Cloud Shellを使用します。 Azure CLIモジュールと拡張機能の現在のバージョンを確認するには、az バージョンを実行します。
Windows で Linux 用のAzure IoT Edgeを実行している 2 つのWindows デバイス。外部仮想スイッチを使用して両方のデバイスをデプロイします。

ヒント

Windows ホスト OS でポートフォワーディングが設定されている場合は、internal または default 仮想スイッチを使用できます。ただし、このチュートリアルをシンプルにするには、両方のデバイスに外部仮想スイッチを使用し、同じ外部ネットワークに接続します。

ネットワークの詳細については、「Windows ネットワーク上の Linux の Azure IoT Edge および linux on Windows のAzure IoT Edgeのネットワーク構成」を参照してください。

DMZ 内に EFLOW デバイスを設定する必要がある場合は、Windows 上の Linux 用 Azure IoT Edge および DMZ 構成を設定する方法を参照してください。

有効なサブスクリプションを持つAzure アカウント。 Azure サブスクリプションがない場合は、開始する前に free アカウントを作成します。
Azure の「フリー」または「スタンダード」レベルのIoT Hub。
最下位レイヤーデバイスを除くすべてのデバイスで、次のポートが受信用に開いていることを確認します:443、5671、8883:
- 443: REST API の呼び出しと Docker コンテナーイメージのプルのために、親と子のエッジハブの間で使用されます。
- 5671、8883: AMQP と MQTT に使用されます。

ヒント

EFLOW 仮想マシンファイアウォールの詳細については、「Windows セキュリティ上の Linux のIoT Edgeを参照してください。

IoT Edge デバイス階層を作成する

IoT Edgeデバイスは階層のレイヤーを構成します。このチュートリアルでは、top layer device と lower layer device の 2 つのIoT Edge デバイスの階層を作成します。必要に応じて、さらにダウンストリームデバイスを作成できます。

IoT Edge デバイスの階層を作成して構成するには、az iot edge devices create Azure CLI コマンドを使用します。このコマンドでは、さまざまな手順を自動化してまとめることで、階層の構成を簡素化します。

IoT Hubにデバイスを作成します
デバイス間の通信を承認するための親子関係を設定する
配置マニフェストを各デバイスに適用する
各デバイスが相互に安全な通信を確立するための証明書チェーンを生成する
各デバイスの構成ファイルを生成する

デバイス構成を作成する

1 つの子デバイスを持つ親デバイスを含む入れ子になったエッジデバイスのグループを作成します。このチュートリアルでは、基本的なサンプル配置マニフェストを使用します。その他のシナリオの例については、構成のサンプルテンプレートを確認してください。

az iot edge devices create コマンドを使用する前に、最上位レイヤーと下位レイヤーデバイスの配置マニフェストを定義する必要があります。 deploymentTopLayer.json サンプルファイルをローカルコンピューターにダウンロードします。

最上位レイヤーデバイス配置マニフェストでは、IoT Edge API プロキシモジュールを定義し、下位レイヤーデバイスからIoT Hubにrouteを宣言します。
deploymentLowerLayer.json サンプルファイルをローカルコンピューターにダウンロードします。

下位レイヤーデバイスの配置マニフェストには、シミュレートされた温度センサーモジュールが含まれており、最上位レイヤーデバイスへのルートを宣言します。 systemModules セクション内で mcr.microsoft.com ではなく、$upstream:443 からプルするようにランタイムモジュールが設定されていることを確認できます。 lower レイヤーデバイスは、クラウドからイメージを直接プルできないため、Docker イメージ要求をポート 443 の IoT Edge API Proxy モジュールに送信します。下位レイヤーデバイスにデプロイされたもう 1 つのモジュール、Simulated Temperature Sensor モジュールも、そのイメージ要求をに対して行います。

下位レイヤー配置マニフェストを作成する方法の詳細については、「階層を作成するデバイスAzure IoT Edgeを接続するを参照してください。

Azure Cloud Shellで、az iot edge devices create Azure CLI コマンドを使用して、階層内の各デバイスのIoT Hubおよび構成バンドルにデバイスを作成します。以下のプレースホルダーは、適切な値に置き換えてください。

プレースホルダー	説明
ハブ名	IoT Hubの名前。
config-bundle-output-path	構成バンドルを保存するフォルダーパス。
親デバイス名	最上位レイヤーの親デバイス ID 名。
ペアレントデプロイメントマニフェスト	親デバイスの配置マニフェストファイル。
親-FQDNまたはIP	親デバイスの完全修飾ドメイン名 (FQDN) または IP アドレス。
子デバイス名	下位レイヤーの子デバイス ID 名。
子デプロイメントマニフェスト	子デバイスの配置マニフェストファイル。
子-fqdnまたはip	子デバイスの完全修飾ドメイン名 (FQDN) または IP アドレス。

az iot edge devices create \
   --hub-name <hub-name> \
   --output-path <config-bundle-output-path> \
   --default-edge-agent "mcr.microsoft.com/azureiotedge-agent:1.5" \
   --device id=<parent-device-name> \
      deployment=<parent-deployment-manifest> \
      hostname=<parent-fqdn-or-ip> \
   --device id=child-1 \
      parent=parent-1 \
      deployment=<child-deployment-manifest> \
      hostname=<child-fqdn-or-ip>

たとえば、次のコマンドは、IoT Hubに 2 つのIoT Edge デバイスの階層を作成します。 parent-1 という名前の最上位レイヤーデバイスと、child-1* という名前の下位レイヤーデバイス。このコマンドは、output ディレクトリに各デバイスの構成バンドルを保存します。コマンドでは、自己署名テスト証明書も生成され、構成バンドルに含まれます。構成バンドルは、インストールスクリプトを使用して各デバイスにインストールされます。

az iot edge devices create \
   --hub-name my-iot-hub \
   --output-path ./output \
   --default-edge-agent "mcr.microsoft.com/azureiotedge-agent:1.5" \
   --device id=parent-1 \
      deployment=./deploymentTopLayer.json \
      hostname=10.0.0.4 \
   --device id=child-1 \
      parent=parent-1 \
      deployment=./deploymentLowerLayer.json \
      hostname=10.1.0.4

コマンドを実行した後に、output ディレクトリにデバイスの構成バンドルが表示されます。次に例を示します。

PS C:\nested-edge\output> dir

   Directory: C:\nested-edge\output

Mode                 LastWriteTime         Length Name
----                 -------------         ------ ----
-a---           4/10/2023  4:12 PM           7192 child-1.tgz
-a---           4/10/2023  4:12 PM           6851 parent-1.tgz

独自の証明書とキーをコマンドの引数として渡すことも、より複雑なデバイス階層を作成することもできます。 az コマンドを使用した入れ子になったデバイスの作成の詳細については、az iot edge devices create に関するページを参照してください。ゲートウェイのシナリオにおける証明書の使い方に詳しくない場合は、使用法ガイドの証明書に関するセクションを参照してください。

このチュートリアルでは、インライン引数を使用して、デバイスと構成バンドルを作成します。 YAML 形式または JSON 形式の構成ファイルを使用することもできます。サンプル構成ファイルについては、sample_devices_config.yaml の例を参照してください。

IoT Edge ランタイムを構成する

構成手順では、デバイスのプロビジョニングに加えて、前に作成した証明書を使用して、階層内のデバイス間に信頼された通信を確立します。この手順では、階層のネットワーク構造の確立も開始します。最上位レイヤーデバイスはインターネットに接続することができ、クラウドからランタイム用のイメージをプルできます。一方、下位レイヤーデバイスは、最上位レイヤーデバイス経由でルーティングされて、これらのイメージにアクセスします。

IoT Edge ランタイムを構成するには、構成バンドルをデバイスに適用する必要があります。最上位レイヤーデバイスと下位レイヤーデバイスでは構成が異なるため、各デバイスに適用する構成ファイルがどのデバイスのものかに注意してください。

各デバイスには、それに対応する構成バンドルが必要です。構成バンドルを各デバイスに移動するには、USB ドライブまたはセキュアファイルコピーを使用できます。構成バンドルを各 EFLOW デバイスのWindows ホスト OS にコピーし、EFLOW VM にコピーする必要があります。

警告

必ず、正しい構成バンドルを各デバイスに送信してください。

最上位レイヤーのデバイスの構成

最上位 Windowsホストデバイスに接続し、parent-1.tgzファイルをそのデバイスにコピーします。
[管理者として実行] を使用して、管理者特権の PowerShell セッションを開始します。

parent-1.tgz を EFLOW VM にコピーします。

Copy-EflowVmFile -fromFile parent-1.tgz -toFile ~/ -pushFile

EFLOW 仮想マシンに接続します
```
Connect-EflowVm
```
構成バンドルアーカイブを抽出します。たとえば、tar コマンドを使用して parent-1 アーカイブファイルを抽出します。
```
tar -xzf ./parent-1.tgz
```
インストールスクリプトの実行アクセス許可を設定します。
```
chmod +x install.sh
```
install.sh スクリプトを実行します。
```
sudo sh ./install.sh
```
適切な証明書のアクセス許可を適用し、IoT Edgeランタイムを再起動します。
```
sudo chmod -R 755 /etc/aziot/certificates/
sudo iotedge system restart
```
すべてのIoT Edgeサービスが正しく実行されていることを確認します。
```
sudo iotedge system status
```

最後に、適切なファイアウォール規則を追加して、下位レイヤーデバイスと最上位レイヤーデバイスの間の接続を有効にします。

sudo iptables -A INPUT -p tcp --dport 5671 -j ACCEPT
sudo iptables -A INPUT -p tcp --dport 8883 -j ACCEPT
sudo iptables -A INPUT -p tcp --dport 443 -j ACCEPT
sudo iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 8 -s 0/0 -m state --state NEW,ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
sudo iptables-save | sudo tee /etc/systemd/scripts/ip4save

デバイスで構成および接続チェックを実行します。
```
sudo iotedge check
```

最上位レイヤーデバイスでは、出力には複数の合格した評価が表示されることが予想されます。ログポリシーと、ネットワークによっては DNS ポリシーに関するいくつかの警告が表示される場合があります。

デバイスの構成ファイルに対して行われている変更を詳しく確認する場合は、ハウツーガイドの「デバイスでのIoT Edgeの構成」セクションを参照してください。

下位レイヤーのデバイスの構成

下位 Windowsホストデバイスに接続し、child-1.tgz ファイルをデバイスにコピーします。
[管理者として実行] を使用して、管理者特権の PowerShell セッションを開始します。

child-1.tgz を EFLOW VM にコピーします。

Copy-EflowVmFile -fromFile child-1.tgz -toFile ~/ -pushFile

EFLOW 仮想マシンに接続します
```
Connect-EflowVm
```
構成バンドルアーカイブを抽出します。たとえば、tar コマンドを使用して child-1 アーカイブファイルを抽出します。
```
tar -xzf ./child-1.tgz
```
インストールスクリプトの実行アクセス許可を設定します。
```
chmod +x install.sh
```
install.sh スクリプトを実行します。
```
sudo sh ./install.sh
```
適切な証明書のアクセス許可を適用し、IoT Edgeランタイムを再起動します。
```
sudo chmod -R 755 /etc/aziot/certificates/
sudo iotedge system restart
```
すべてのIoT Edgeサービスが正しく実行されていることを確認します。
```
sudo iotedge system status
```
デバイスで構成および接続チェックを実行します。下位レイヤーデバイスの場合は、診断イメージを手動でコマンドに渡す必要があります。
```
sudo iotedge check --diagnostics-image-name <parent_device_fqdn_or_ip>:443/azureiotedge-diagnostics:1.5
```

前の手順を正しく完了した場合は、デバイスが正しく構成されていることを確認できます。各デバイスの構成が正しいことを確認したら、続行することができます。

デバイスモジュールのデプロイ

デバイスのモジュール展開は、IoT Hubでデバイスが作成されたときに適用されました。 az iot edge devices create コマンドは、上位レイヤーと下位レイヤーのデバイスにデプロイ JSON ファイルを適用しました。これらのデプロイが完了すると、lower レイヤーデバイスは、IoT Edge API Proxy モジュールを使用して、必要なイメージをプルします。

さらに、ランタイムモジュールIoT Edge Agent および IoT Edge Hubtop layer device は、Docker レジストリ モジュールと IoT Edge API Proxy モジュールを受け取ります。

Docker レジストリ モジュールは、既存のAzure Container Registryを指します。この場合、の参照先は Microsoft Container Registry です。既定では、Docker レジストリはポート 5000 でリッスンします。

IoT Edge API Proxy モジュールは、HTTP 要求を他のモジュールにルーティングし、下位レイヤーデバイスがコンテナーイメージをプルしたり、BLOB をストレージにプッシュしたりできます。このチュートリアルでは、その通信にポート 443 を使用しています。さらに、Docker コンテナーイメージのプル要求を、ポート 5000 で Docker レジストリモジュールにルーティングするように構成されています。また、Blob Storage のアップロード要求は、ポート 11002 で AzureBlobStorageonIoTEdge モジュールにルーティングされます。 IoT Edge API Proxy モジュールとその構成方法の詳細については、モジュールのハウツーガイドを参照してください。

Azure ポータルまたはAzure Cloud Shellでこのようなデプロイを作成する方法については、ハウツーガイドの「top layer device」セクションを参照してください。

次のコマンドを使用して、モジュールの状態を表示します。

az iot hub module-twin show --device-id <edge-device-id> --module-id '$edgeAgent' --hub-name <iot-hub-name> --query "properties.reported.[systemModules, modules]"

このコマンドは、edgeAgent で報告されたすべてのプロパティを表示します。デバイスの状態を監視するための便利なプロパティには、ランタイムの状態、ランタイムの開始時刻、ランタイムの最後の終了時刻、ランタイムの再起動回数などがあります。

モジュールの状態は、Azure ポータルにも表示されます。 IoT Hubの Devices セクションに移動して、デバイスとモジュールを表示します。

生成されたデータを表示する

プッシュした Simulated Temperature Sensor モジュールは、サンプル環境データを生成します。送信されるメッセージには、周囲の温度と湿度、機械の温度と圧力、タイムスタンプが含まれます。

Azure Cloud Shell

az iot hub monitor-events -n <iot-hub-name> -d <lower-layer-device-name>

次に例を示します。

az iot hub monitor-events -n my-iot-hub -d child-1

{
    "event": {
        "origin": "child-1",
        "module": "simulatedTemperatureSensor",
        "interface": "",
        "component": "",
        "payload": "{\"machine\":{\"temperature\":104.29281270901808,\"pressure\":10.48905461241978},\"ambient\":{\"temperature\":21.086561171611102,\"humidity\":24},\"timeCreated\":\"2023-04-17T21:50:30.1082487Z\"}"
    }
}

トラブルシューティング

構成の確認やエラーのトラブルシューティングには、コマンドを実行します。

ダウンストリームデバイスがインターネットに直接アクセスできなくても、入れ子になった階層でを実行できます。

下位レイヤーからを実行すると、このプログラムは、ポート 443 を使用して親からイメージをプルしようとします。

sudo iotedge check --diagnostics-image-name $upstream:443/azureiotedge-diagnostics:1.5

の値は、レジストリモジュールにリンクされたコンテナーレジストリからプルされます。このチュートリアルでは、既定でに設定されます。

名前	値
`REGISTRY_PROXY_REMOTEURL`	`https://mcr.microsoft.com`

プライベートコンテナーレジストリを使用する場合は、すべてのイメージ (IoTEdgeAPIProxy、edgeAgent、edgeHub、Simulated Temperature Sensor、および診断) がコンテナーレジストリにあることを確認します。

ダウンストリームデバイスに親デバイスとは異なるプロセッサアーキテクチャがある場合は、適切なアーキテクチャイメージを使用します。接続されているレジストリを使用するか、ダウンストリームデバイス config.toml ファイル内の edgeAgent モジュールと edgeHub モジュールの正しいイメージを指定します。たとえば、親デバイスが ARM32v7 アーキテクチャで実行され、ダウンストリームデバイスが AMD64 アーキテクチャで実行されている場合は、ダウンストリームデバイス config.toml ファイルで一致するバージョンとアーキテクチャイメージタグを指定します。

[agent.config]
image = "$upstream:443/azureiotedge-agent:1.5.15-linux-amd64"

"systemModules": {
   "edgeAgent": {
      "settings": {
            "image": "$upstream:443/azureiotedge-agent:1.5.15-linux-amd64"
      },
   },
   "edgeHub": {
      "settings": {
            "image": "$upstream:443/azureiotedge-hub:1.5.15-linux-amd64",
      }
   }
}

リソースをクリーンアップする

課金を回避するために、この記事で作成したローカル構成とAzure リソースを削除できます。

リソースを削除するには、次の手順に従います。

Azure ポータルにサインインし、Resource グループ を選択します。
IoT Edgeテストリソースを含むリソースグループの名前を選択します。
リソースグループに含まれるリソースの一覧を確認します。それらすべてを削除する場合は、[ リソースグループの削除] を選択できます。一部だけを削除する場合は、削除する各リソースを選択して個別に削除してください。

次のステップ

このチュートリアルでは、ゲートウェイとして 2 つのIoT Edge デバイスを構成し、一方を他方の親デバイスとして設定しました。次に、IoT Edge API プロキシモジュールを使用して、ゲートウェイを介してコンテナーイメージを子デバイスにプルする方法について説明しました。詳細については、プロキシモジュールの使用に関する使用法ガイドを参照してください。

ゲートウェイを使用して IoT Edge デバイスの階層レイヤーを作成する方法の詳細については、次の記事を参照してください。

階層を作成するためのAzure IoT Edge デバイスの接続

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Last updated on 2026-03-09