使用对称密钥大规模创建和预配 IoT Edge for Linux on Windows 设备

项目
04/12/2024

适用于： IoT Edge 1.4

本文介绍了如何自动预配一个或多个使用对称密钥的 IoT Edge for Linux on Windows 设备。可以通过 Azure IoT 中心设备预配服务 (DPS) 自动预配 Azure IoT Edge 设备。如果你不熟悉自动预配过程，请在继续操作之前查看预配概述。

任务如下：

为单个设备创建单个注册，或为一组设备创建组注册。
部署安装了 IoT Edge 运行时的 Linux 虚拟机，并将其连接到 IoT 中心。

对称密钥证明是一种通过设备预配服务实例对设备进行身份验证的简单方法。此证明方法表示不熟悉设备预配或不具备严格安全要求的开发人员的“Hello world”体验。使用 X.509 证书的设备证明更加安全，且应该用于更严格的安全要求。

先决条件

云资源

一个活动的 IoT 中心
Azure 中的一个 IoT 中心设备预配服务实例，该实例已链接到 IoT 中心
- 如果没有设备预配服务实例，则可按照 IoT 中心设备预配服务快速入门的创建新的 IoT 中心设备预配服务和将 IoT 中心和设备预配服务相链接部分的说明进行操作。
- 运行设备预配服务后，从概述页复制“ID 范围”的值。配置 IoT Edge 运行时时，需要使用此值。

设备要求

具有以下最低要求的 Windows 设备：

系统要求
- Windows 10¹/11（专业版、企业版、IoT Enterprise）
- Windows Server 2019¹/2022
  _{¹ Windows 10 和 Windows Server 2019 最低内部版本 17763，并且安装了所有当前累积更新。}
硬件要求
- 最小可用内存：1 GB
- 最小可用磁盘空间：10 GB
虚拟化支持
- 在 Windows 10 上，启用 Hyper-V。有关详细信息，请参阅在 Windows 10 上安装 Hyper-V。
- 在 Windows Server 上，安装 Hyper-V 角色并创建默认网络交换机。有关详细信息，请参阅用于 Azure IoT Edge for Linux on Windows 的嵌套虚拟化。
- 在虚拟机上配置嵌套虚拟化。有关详细信息，请参阅嵌套虚拟化。
网络支持
- Windows Server 未附带默认交换机。需要创建一个虚拟交换机，然后才能将 EFLOW 部署到 Windows Server 设备。
- Windows 桌面版本附带了可用于 EFLOW 安装的默认交换机。如果需要，可以创建自己的自定义虚拟交换机。

提示

如果要在 Azure IoT Edge for Linux on Windows 部署中使用 GPU 加速的 Linux 模块，则需要考虑多个配置选项。

需要根据 GPU 体系结构安装正确的驱动程序，并且可能需要访问 Windows 预览体验计划内部版本。若要确定配置需求并满足这些先决条件，请参阅适用于 Azure IoT Edge for Linux on Windows 的 GPU 加速。

现在务必要花点时间来满足 GPU 加速的先决条件。如果在安装过程中决定要进行 GPU 加速，则需要重新启动安装过程。

开发人员工具

准备目标设备，以便安装 Azure IoT Edge for Linux on Windows 并部署 Linux 虚拟机：

在目标设备上将执行策略设置为 AllSigned。可以在已提升权限的 PowerShell 提示符下使用以下命令检查当前执行策略：
```
Get-ExecutionPolicy -List
```
如果 local machine 的执行策略不是 AllSigned，则可以使用以下命令设置执行策略：
```
Set-ExecutionPolicy -ExecutionPolicy AllSigned -Force
```

若要详细了解 Azure IoT Edge for Linux on Windows PowerShell 模块，请参阅 PowerShell 函数参考。

创建 DPS 注册

创建注册以通过 DPS 预配一个或多个设备。

如果要预配单个 IoT Edge 设备，请创建单个注册。如果需要预配多个设备，请按照创建 DPS 组注册的步骤进行操作。

在 DPS 中创建注册时，可以声明“初始设备孪生状态”。在设备孪生中可以设置标记，以便按解决方案中所需的任何指标（例如区域、环境、位置或设备类型）将设备分组。这些标记用于创建自动部署。

有关设备预配服务中的注册的详细信息，请参阅如何管理设备注册。

单独注册
组注册

创建 DPS 单独注册

提示

本文中的步骤适用于 Azure 门户，但你也可使用 Azure CLI 创建单个注册。有关详细信息，请参阅 az iot dps enrollment。作为 CLI 命令的一部分，使用 edge-enabled 标志指定注册适用于单个 IoT Edge设备。

在 Azure 门户中，导航到 IoT 中心设备预配服务实例。
在“设置”下，选择“管理注册”。
选择“添加个人注册”，然后完成以下步骤以配置注册：
1. 对于“机制”，请选择“对称密钥”。
2. 为设备提供一个唯一的注册 ID。
3. （可选）为设备提供一个 IoT 中心设备 ID。可以使用设备 ID 将单个设备指定为模块部署的目标。如果未提供设备 ID，则会使用注册 ID。
4. 选择“True”，声明该注册适用于 IoT Edge 设备。
5. （可选）向“初始设备孪生状态”添加一个标记值。可以使用标记将设备组指定为模块部署的目标。例如：
```
{
   "tags": {
      "environment": "test"
   },
   "properties": {
      "desired": {}
   }
}
```
6. 选择“保存” 。
复制个人注册的“主密钥”值，以便在安装 IoT Edge 运行时的情况下使用。

既然此设备已存在注册，IoT Edge 运行时在安装期间可以自动预配设备。

创建 DPS 组注册

提示

本文中的步骤适用于 Azure 门户，但你也可使用 Azure CLI 创建组注册。有关详细信息，请参阅 az iot dps enrollment-group。作为 CLI 命令的一部分，使用 edge-enabled 标志指定注册适用于一组 IoT Edge设备。对于组注册，所有设备必须是 IoT Edge 设备，或者都不是 IoT Edge 设备。

在 Azure 门户中，导航到 IoT 中心设备预配服务实例。
在“设置”下，选择“管理注册”。
选择“添加个人注册”，然后完成以下步骤以配置注册：
1. 提供组名称。
2. 选择“对称密钥”作为证明类型。
3. 选择“True”，声明该注册适用于 IoT Edge 设备。对于组注册，所有设备必须是 IoT Edge 设备，或者都不是 IoT Edge 设备。
4. （可选）向“初始设备孪生状态”添加一个标记值。可以使用标记将设备组指定为模块部署的目标。例如：
```
{
   "tags": {
      "environment": "test"
   },
   "properties": {
      "desired": {}
   }
}
```
5. 选择“保存” 。
复制注册组的“主密钥”值，以便在创建用于组注册的设备密钥时使用。

现在注册组已经存在，IoT Edge 运行时在安装期间可以自动预配设备。

派生一个设备密钥

在组注册过程中预配的每个设备都需要一个派生的设备密钥，用于在预配期间向注册执行对称密钥证明。

若要生成设备密钥，请使用从 DPS 注册组复制的密钥来计算设备的唯一注册 ID 的 HMAC-SHA256，并将结果转换为 Base64 格式。

重要

不要在设备代码中包含注册的主密钥或辅助密钥。

在 Windows 上，可以使用 PowerShell 生成派生的设备密钥，如以下示例中所示。

将“键” 值替换为前面记录的“主键” 。

请将 REG_ID 值替换为设备的注册 ID。

$KEY='PASTE_YOUR_ENROLLMENT_KEY_HERE'
$REG_ID='PASTE_YOUR_REGISTRATION_ID_HERE'

$hmacsha256 = New-Object System.Security.Cryptography.HMACSHA256
$hmacsha256.key = [Convert]::FromBase64String($KEY)
$sig = $hmacsha256.ComputeHash([Text.Encoding]::ASCII.GetBytes($REG_ID))
$derivedkey = [Convert]::ToBase64String($sig)
echo "`n$derivedkey`n"

下面是派生设备密钥的输出示例：

Jsm0lyGpjaVYVP2g3FnmnmG9dI/9qU24wNoykUmermc=

安装 IoT Edge

在目标设备上部署 Azure IoT Edge for Linux on Windows。

注意

以下 PowerShell 过程概述了如何在 Windows 上将适用于 Linux 的 IoT Edge 部署到本地设备。若要使用 PowerShell 部署到远程目标设备，请使用远程 PowerShell 与远程设备建立连接，并在该设备上远程运行这些命令。

在已提升权限的 PowerShell 会话中，根据目标设备体系结构运行以下命令之一，以下载 IoT Edge for Linux on Windows。

X64/AMD64

$msiPath = $([io.Path]::Combine($env:TEMP, 'AzureIoTEdge.msi'))
$ProgressPreference = 'SilentlyContinue'
Invoke-WebRequest "https://aka.ms/AzEFLOWMSI_1_4_LTS_X64" -OutFile $msiPath

ARM64

$msiPath = $([io.Path]::Combine($env:TEMP, 'AzureIoTEdge.msi'))
$ProgressPreference = 'SilentlyContinue'
Invoke-WebRequest "https://aka.ms/AzEFLOWMSI_1_4_LTS_ARM64" -OutFile $msiPath

在设备上安装 IoT Edge for Linux on Windows。
```
Start-Process -Wait msiexec -ArgumentList "/i","$([io.Path]::Combine($env:TEMP, 'AzureIoTEdge.msi'))","/qn"
```
通过向安装命令中添加 INSTALLDIR="<FULLY_QUALIFIED_PATH>" 和 VHDXDIR="<FULLY_QUALIFIED_PATH>" 参数，可以指定自定义 IoT Edge for Linux on Windows 安装和 VHDX 目录。例如，如果要使用用于安装的 D:\EFLOW 文件夹和用于 VHDX 的 D:\EFLOW-VHDX，可以使用以下 PowerShell cmdlet。
```
Start-Process -Wait msiexec -ArgumentList "/i","$([io.Path]::Combine($env:TEMP, 'AzureIoTEdge.msi'))","/qn","INSTALLDIR=D:\EFLOW", "VHDXDIR=D:\EFLOW-VHDX"
```
在目标设备上将执行策略设置为 AllSigned（如果尚未设置）。请参阅 PowerShell 先决条件，了解用于检查当前执行策略以及将执行策略设置为 AllSigned 的命令。
创建 IoT Edge for Linux on Windows 部署。部署将为你创建 Linux 虚拟机并安装 IoT Edge 运行时。
```
Deploy-Eflow
```
提示

默认情况下，Deploy-Eflow 命令会创建具有 1 GB RAM、1 个 vCPU 核心和 16 GB 磁盘空间的 Linux 虚拟机。但是，VM 所需的资源高度依赖于部署的工作负荷。如果 VM 没有足够的内存来支持工作负荷，将无法启动。

可以使用 Deploy-Eflow 命令的可选参数自定义虚拟机的可用资源。这是在满足最低硬件要求的设备上部署 EFLOW 所必需的。

例如，以下命令创建具有 1 个 vCPU 核心、1 GB RAM（以 MB 表示）和 2 GB 磁盘空间的虚拟机：
```
Deploy-Eflow -cpuCount 1 -memoryInMB 1024 -vmDataSize 2
```
有关所有可用的可选参数的信息，请参阅适用于 IoT Edge for Linux on Windows 的 PowerShell 函数。
警告

默认情况下，EFLOW Linux 虚拟机没有 DNS 配置。使用 DHCP 的部署将尝试获取由 DHCP 服务器传播的 DNS 配置。请检查 DNS 配置以确保具有 Internet 连接。有关详细信息，请参阅 AzEFLOW-DNS。

可以为部署分配 GPU，以启用 GPU 加速的 Linux 模块。若要获取这些功能的访问权限，需要安装适用于 Azure IoT Edge for Linux on Windows 的 GPU 加速中详细说明的必备组件。

若要使用 GPU 直通，请将 gpuName、gpuPassthroughType 和 gpuCount 参数添加到 Deploy-Eflow 命令中。有关所有可用的可选参数的信息，请参阅适用于 IoT Edge for Linux on Windows 的 PowerShell 函数。

警告

启用硬件设备直通可能会增加安全风险。 Azure 建议使用 GPU 供应商提供的设备缓解驱动程序（如果适用）。有关详细信息，请参阅使用离散设备分配部署图形设备。
输入“Y”接受许可条款。
根据自己的偏好，输入“O”或“R”以打开或关闭“可选诊断数据”。
部署完成后，PowerShell 窗口会报告“部署成功”。

成功部署后，便可以预配设备了。

为设备预配其云标识

在设备上安装运行时后，请使用供设备用来连接到设备预配服务和 IoT 中心的信息来配置该设备。

准备好以下信息：

DPS 的“ID 范围”值
为设备创建的“注册 ID”
个人注册的主密钥，或者使用组注册时设备的派生密钥。

在已提升权限的 PowerShell 会话中运行以下命令，并使用你自己的值更新占位符值：

Provision-EflowVm -provisioningType DpsSymmetricKey -scopeId PASTE_YOUR_ID_SCOPE_HERE -registrationId PASTE_YOUR_REGISTRATION_ID_HERE -symmKey PASTE_YOUR_PRIMARY_KEY_OR_DERIVED_KEY_HERE

验证是否成功安装

验证是否已在 IoT Edge 设备上成功安装并配置了 IoT Edge for Linux on Windows。

单独注册
组注册

可以验证是否使用了在设备预配服务中创建的单独注册。在 Azure 门户中导航到你的设备预配服务实例。打开创建的个人注册的注册详细信息。注意注册状态是否为“已分配”并且设备 ID 已列出。

在 PowerShell 会话中使用以下命令，登录到 Windows 虚拟机上的 IoT Edge for Linux：
```
Connect-EflowVm
```
注意

唯一被允许通过 SSH 登录到虚拟机的帐户是创建该虚拟机的用户。
登录后，可以使用以下 Linux 命令查看正在运行的 IoT Edge 模块的列表：
```
sudo iotedge list
```
如果需要对 IoT Edge 服务进行故障排除，请使用以下 Linux 命令。
1. 检索服务日志。
```
sudo iotedge system logs
```
2. 使用 check 工具验证设备的配置和连接状态。
```
sudo iotedge check
```
注意

在新预配的设备上，可能会看到与 IoT Edge 中心相关的错误：

× 生产就绪性：Edge 中心的存储目录持久保存在主机文件系统上- 错误

无法检查 edgeHub 容器的当前状态

由于 IoT Edge 中心模块未运行，在新预配的设备上预期会出现此错误。若要解决此错误，请在 IoT 中心为设备设置模块并创建部署。为设备创建部署会启动设备上的模块，包括 IoT Edge 中心模块。

创建新的 IoT Edge 设备时，它将在 Azure 门户中显示状态代码 417 -- The device's deployment configuration is not set。此状态正常，表示设备已准备好接收模块部署。

卸载 IoT Edge for Linux on Windows

若要从设备中删除 Azure IoT Edge for Linux on Windows 安装，请使用以下命令。

在 Windows 上打开“设置”
选择“添加或删除程序”
选择“Azure IoT Edge”应用
选择“卸载”

后续步骤

使用设备预配服务注册过程可以在预配新设备的同时，设置设备 ID 和设备孪生标记。可以在自动设备管理中，使用这些值将单个设备或设备组指定为目标。了解如何使用 Azure 门户大规模部署和监视 IoT Edge 模块，或使用 Azure CLI 执行此操作。

也可执行以下操作：

转到部署 IoT Edge 模块，了解如何将模块部署到设备上。
了解如何在 IoT Edge for Linux on Windows 虚拟机上管理证书，以及如何将文件从主机 OS 传输到 Linux 虚拟机。
了解如何将 IoT Edge 设备配置为通过代理服务器进行通信。