使用 Azure CLI 进行 IoT 设备和模块的自动管理

项目
07/24/2024

Azure IoT 中心的自动设备管理功能可自动完成许多复杂且重复性的大型设备阵列管理任务。使用自动设备管理，可以根据设备的属性将一组设备指定为目标、定义所需的配置，然后在设备进入管理范畴时让 IoT 中心更新这些设备。此更新是使用自动设备配置或自动模块配置执行的。使用此项功能还能汇总完整度与符合性、处理合并与冲突，以及分阶段推出配置。

注意

本文所述的功能只能用于 IoT 中心的标准层。有关 IoT 中心基本层和标准/免费层的详细信息，请参阅选择适合你的解决方案的 IoT 中心层。

自动设备管理的工作原理是使用所需属性更新一组设备孪生或模块孪生，并报告基于孪生报告属性的摘要。它引入了一个新类以及名为 Configuration 的 JSON 文档，其中包含三个组成部分：

目标条件定义要更新的设备孪生或模块孪生的范围。目标条件在设备孪生标记和/或报告属性中指定为查询。
目标内容定义要在目标设备孪生或模块孪生中添加或更新的所需属性。内容包括要更改的所需属性节的路径。
指标定义各种配置状态（例如“成功”、“正在进行中”和“错误”）的摘要计数。自定义指标指定为孪生报告的属性中的查询。系统指标是度量孪生更新状态的默认指标，例如，针对的孪生数，以及已成功更新的孪生数。

自动配置在配置创建不久后就首次运行，然后每隔五分钟运行一次。每次自动配置运行时，都会运行指标查询。标准层 IoT 中心最多支持 100 个自动配置；免费层 IoT 中心最多支持 10 个自动配置。限制也适用。若要了解详细信息，请参阅配额和限制。

CLI 先决条件

Azure 订阅中的 IoT 中心。如果还没有中心，则可以按照创建 IoT 中心中的步骤进行操作。
环境中的 Azure CLI。 Azure CLI 版本必须至少是 2.0.70 或更高版本。请使用 az –-version 验证版本。此版本支持 az 扩展命令，并引入了 Knack 命令框架。
适用于 Azure CLI 的 IoT 扩展。

注意

本文使用最新版本的 Azure IoT 扩展（称为 azure-iot）。旧版本称为 azure-cli-iot-ext。只应同时安装有一个版本。可以使用命令 az extension list 来验证当前安装的扩展。

使用 az extension remove --name azure-cli-iot-ext 可删除扩展的旧版本。

使用 az extension add --name azure-iot 可添加扩展的新版本。

若要查看已安装了哪些扩展，请使用 az extension list。

实现孪生

自动设备配置需要使用设备孪生来同步云与设备之间的状态。有关详细信息，请参阅了解并在 IoT 中心内使用设备孪生。

自动模块配置需要使用模块孪生来同步云与模块之间的状态。有关详细信息，请参阅了解并在 IoT 中心内使用模块孪生。

使用标记设置孪生目标

创建配置之前，必须指定想要影响的设备或模块。 Azure IoT 中心使用设备孪生中的标记来标识设备，使用模块孪生中的标记来标识模块。每个设备或模块均可以拥有多个标记，你可以用适合解决方案的任何方式定义它们。例如，在管理不同位置中的设备时，请将以下标记添加到设备孪生：

"tags": {
	"location": {
		"state": "Washington",
		"city": "Tacoma"
    }
},

定义目标内容和指标

目标内容和指标查询是作为 JSON 文档指定的，这些文档描述了要设置的设备孪生或模块孪生所需属性和要度量的报告属性。若要使用 Azure CLI 创建自动配置，请将目标内容和指标在本地保存为 .txt 文件。在后面的部分中通过运行命令将配置应用到设备时，会用到这些文件路径。

下面是自动设备配置的基本目标内容示例：

{
  "content": {
    "deviceContent": {
      "properties.desired.chillerWaterSettings": {
        "temperature": 38,
        "pressure": 78
      }
    }
}

自动模块配置的行为与此十分类似，但你的目标是 moduleContent 而不是 deviceContent。

{
  "content": {
    "moduleContent": {
      "properties.desired.chillerWaterSettings": {
        "temperature": 38,
        "pressure": 78
      }
    }
}

下面是指标查询的示例：

{
  "queries": {
    "Compliant": "select deviceId from devices where configurations.[[chillerdevicesettingswashington]].status = 'Applied' AND properties.reported.chillerWaterSettings.status='current'",
    "Error": "select deviceId from devices where configurations.[[chillerdevicesettingswashington]].status = 'Applied' AND properties.reported.chillerWaterSettings.status='error'",
    "Pending": "select deviceId from devices where configurations.[[chillerdevicesettingswashington]].status = 'Applied' AND properties.reported.chillerWaterSettings.status='pending'"
  }
}

模块的指标查询与设备的查询也类似，但你针对 devices.modules 中的 moduleId 进行选择。例如：

{
  "queries": {
    "Compliant": "select deviceId, moduleId from devices.module where configurations.[[chillermodulesettingswashington]].status = 'Applied' AND properties.reported.chillerWaterSettings.status='current'"
  }
}

创建配置

标准层 IoT 中心最多允许创建 100 个自动配置；免费层 IoT 中心最多允许创建 10 个自动配置。若要了解详细信息，请参阅配额和限制。

通过创建包含目标内容和指标的配置来配置目标设备。可使用以下命令来创建配置：

   az iot hub configuration create --config-id [configuration id] \
     --labels [labels] --content [file path] --hub-name [hub name] \
     --target-condition [target query] --priority [int] \
     --metrics [metric queries]

--config-id - 将在 IoT 中心内创建的配置的名称。为配置指定不超过 128 个字符的唯一名称。允许使用小写字母和以下特殊字符：-+%_*!'。不允许空格。
--labels - 添加标签以帮助跟踪配置。标签是描述部署的“名称, 值”对。例如，HostPlatform, Linux 或 Version, 3.0.1
--content - 要设置为孪生所需属性的目标内容的内联 JSON 或文件路径。
--hub-name - 将在其中创建配置的 IoT 中心的名称。此中心必须在当前订阅中。使用 az account set -s [subscription name] 命令切换到所需订阅
--target-condition - 输入一个目标条件，用于确定哪些设备或模块会成为此配置的目标。对于自动设备配置，条件基于设备孪生标记或设备孪生所需属性，并且应当与表达式格式匹配。例如 tags.environment='test' 或 properties.desired.devicemodel='4000x'。对于自动模块配置，条件基于模块孪生标记或模块孪生所需属性。例如 from devices.modules where tags.environment='test' 或 from devices.modules where properties.reported.chillerProperties.model='4000x'。
--priority - 一个正整数。如果在同一设备或模块上设定了两个或更多配置作为目标，将会应用优先级数值最高的配置。
--metrics - 指标查询的文件路径。指标提供应用配置内容后设备或模块可能报告回来的各种状态的摘要计数。例如，可以针对挂起的设置更改、错误和成功的设置更改各创建一个指标。

监视配置

使用以下命令显示配置的内容：

az iot hub configuration show --config-id [configuration id] \
  --hub-name [hub name]

--config-id - 存在于 IoT 中心的配置的名称。
--hub-name - 配置所在的 IoT 中心的名称。此中心必须在当前订阅中。使用 az account set -s [subscription name] 命令切换到所需订阅

在命令窗口中检查配置。 metrics 属性列出由每个中心评估的每个指标的计数：

targetedCount - 一个系统指标，根据目标条件指定 IoT 中心的设备孪生或模块孪生数。
appliedCount - 一个系统指标，它指定已应用了目标内容的设备或模块数。
你的自定义指标 - 你定义的任何指标都是用户指标。

可以使用以下命令，针对每个指标显示设备 ID、模块 ID 或对象的列表：

az iot hub configuration show-metric --config-id [configuration id] \
   --metric-id [metric id] --hub-name [hub name] --metric-type [type]

--config-id - 存在于 IoT 中心内的部署的名称。
--metric-id - 需要查看设备 ID 或模块 ID 的列表时所对应指标的名称，例如 appliedCount。
--hub-name - 部署所在的 IoT 中心的名称。此中心必须在当前订阅中。使用 az account set -s [subscription name] 命令切换到所需订阅。
--metric-type - 指标类型可以是 system 或 user。系统指标为 targetedCount 和 appliedCount。所有其他指标都是用户指标。

修改配置

修改配置时，更改会立即复制到所有目标设备。

如果更新目标条件，将发生以下更新：

如果孪生不满足旧目标条件，但满足新目标条件，并且此配置是该孪生的最高优先级，则会应用此配置。
如果当前运行此配置的孪生不再满足目标条件，则会删除配置中的设置，并且孪生会被下一个最高优先级配置修改。
如果当前正在运行此配置的孪生不再满足目标条件，且不满足其他任何配置的目标条件，则会删除配置中的设置，并且不会在孪生中进行其他任何更改。

可使用以下命令来更新配置：

az iot hub configuration update --config-id [configuration id] \
   --hub-name [hub name] --set [property1.property2='value']

--config-id - 存在于 IoT 中心的配置的名称。
--hub-name - 配置所在的 IoT 中心的名称。此中心必须在当前订阅中。使用 az account set -s [subscription name] 命令切换到所需订阅。
--set - 更新配置中的属性。可以更新以下属性：
- targetCondition - 例如 targetCondition=tags.location.state='Oregon'
- 标签
- priority

删除配置

删除某个配置时，所有设备孪生或模块孪生会采用下一个最高优先级的配置。如果孪生不满足其他任何配置的目标条件，则不会应用其他任何设置。

可使用以下命令来删除配置：

az iot hub configuration delete --config-id [configuration id] \
   --hub-name [hub name]

--config-id - 存在于 IoT 中心的配置的名称。
--hub-name - 配置所在的 IoT 中心的名称。此中心必须在当前订阅中。使用 az account set -s [subscription name] 命令切换到所需订阅。

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