设备管理入门 (Node)

后端应用可以使用 Azure IoT 中心基元(例如设备孪生直接方法)远程启动和监视设备上的设备管理操作。 本教程说明后端应用和设备应用如何协同工作,以便使用 IoT 中心发起远程设备重启操作并对其进行监视。

Note

本文中所述的功能仅可在 IoT 中心的标准层中使用。 有关基本和标准 IoT 中心层的详细信息,请参阅如何选择合适的 IoT 中心层

使用直接方法可从云中的后端应用启动设备管理操作(例如重新启动、恢复出厂设置以及固件更新)。 设备负责以下操作:

  • 处理从 IoT 中心发送的方法请求。
  • 在设备上启动相应的设备特定操作。
  • 通过向 IoT 中心报告的属性,提供状态更新。

可以使用云中的后端应用运行设备孪生查询,以报告设备管理操作的进度。

本教程演示如何:

  • 使用 Azure 门户创建 IoT 中心,以及如何在 IoT 中心创建设备标识。
  • 创建包含重新启动该设备的直接方法的模拟设备应用。 直接方法是从云中调用的。
  • 创建一个 Node.js 控制台应用,其通过 IoT 中心直接重启模拟设备应用。

本教程结束时,会创建两个 Node.js 控制台应用:

dmpatterns_getstarted_device.js,它使用先前创建的设备标识连接到 IoT 中心,接收重新启动直接方法,模拟物理重新启动,并报告上次重新启动的时间。

dmpatterns_getstarted_service.js,它调用模拟设备应用中的直接方法,显示响应,并显示更新后的报告属性。

要完成本教程,需要以下各项:

  • Node.js 版本 4.0.x 或更高版本;
    准备开发环境介绍了如何在 Windows 或 Linux 上安装本教程所用的 Node.js。
  • 有效的 Azure 帐户。 如果没有帐户,可以创建一个试用帐户,只需几分钟即可完成。

创建 IoT 中心

创建模拟设备应用要连接到的 IoT 中心。 以下步骤说明如何使用 Azure 门户来完成此任务。

  1. 登录到 Azure 门户

  2. 选择“创建资源” > “物联网” > “IoT 中心”。

    Azure 门户跳转栏

  3. 在“IoT 中心”窗格中,输入 IoT 中心的以下信息:

    • 订阅:选择需要将其用于创建此 IoT 中心的订阅。

    • 资源组:创建用于托管 IoT 中心的资源组,或使用现有的资源组。 有关详细信息,请参阅使用资源组管理 Azure 资源

    • 区域:选择最近的位置。

    • 名称:创建 IoT 中心的名称。 如果输入的名称可用,会显示一个绿色复选标记。

    Important

    IoT 中心将公开为 DNS 终结点,因此,命名时请务必避免包含任何敏感信息。

    IoT 中心基本信息窗口

  4. 选择“下一步: 大小和规模”,以便继续创建 IoT 中心。

  5. 选择“定价和缩放层”。 就本文来说,请选择“F1 - 免费”层(前提是此层在订阅上仍然可用)。 有关详细信息,请参阅定价和缩放层

    IoT 中心大小和规模窗口

  6. 选择“查看 + 创建”。

  7. 查看 IoT 中心信息,然后单击“创建”。 创建 IoT 中心可能需要数分钟的时间。 可在“通知”窗格中监视进度。

  8. 新的 IoT 中心就绪以后,请在 Azure 门户中单击其磁贴,打开其属性窗口。 创建 IoT 中心以后,即可找到将设备和应用程序连接到 IoT 中心时需要使用的重要信息。 单击“共享访问策略”。

  9. 在“共享访问策略”中,选择 iothubowner 策略。 复制 IoT 中心连接字符串 ---主密钥供以后使用。 有关详细信息,请参阅“IoT 中心开发人员指南”中的访问控制

    共享访问策略

创建设备标识

本部分使用名为 iothub-explorer 的 Node.js 工具为本教程创建设备标识。 设备 ID 区分大小写。

  1. 在命令行环境中运行以下命令:

    npm install -g iothub-explorer@latest

  2. 然后,运行以下命令登录到中心。 将 {iot hub connection string} 替换为前面复制的 IoT 中心连接字符串:

    iothub-explorer login "{iot hub connection string}"

  3. 最后,以下使用命令创建名为 myDeviceId 的新设备标识:

    iothub-explorer create myDeviceId --connection-string

    Important

    收集的日志中可能会显示设备 ID 用于客户支持和故障排除,因此,在为日志命名时,请务必避免包含任何敏感信息。

记下结果中的设备连接字符串。 设备应用使用此设备连接字符串以设备身份连接到 IoT 中心。

若要以编程方式创建设备标识,请参阅 IoT 中心入门

创建模拟设备应用程序

在本部分,用户需

  • 创建一个 Node.js 控制台应用,用于响应通过云调用的直接方法
  • 触发模拟的设备重启
  • 通过报告的属性,设备孪生查询可标识设备及设备上次重新启动的时间
  1. 创建名为 manageddevice 的空文件夹。 在 manageddevice 文件夹的命令提示符处,使用以下命令创建 package.json 文件。 接受所有默认值:

    npm init
    
  2. manageddevice 文件夹的命令提示符处,运行下述命令以安装 azure-iot-device 设备 SDK 包和 azure-iot-device-mqtt 包:

    npm install azure-iot-device azure-iot-device-mqtt --save
    
  3. manageddevice 文件夹中,使用文本编辑器创建 dmpatterns_getstarted_device.js 文件。
  4. dmpatterns_getstarted_device.js 文件开头添加以下“require”语句:

    'use strict';
    
    var Client = require('azure-iot-device').Client;
    var Protocol = require('azure-iot-device-mqtt').Mqtt;
    
  5. 添加 connectionString 变量,并使用它创建一个客户端实例。 将连接字符串替换为设备连接字符串。

    var connectionString = 'HostName={youriothostname};DeviceId=myDeviceId;SharedAccessKey={yourdevicekey}';
    var client = Client.fromConnectionString(connectionString, Protocol);
    
  6. 添加以下函数,实现设备上的直接方法

    var onReboot = function(request, response) {
    
        // Respond the cloud app for the direct method
        response.send(200, 'Reboot started', function(err) {
            if (err) {
                console.error('An error occured when sending a method response:\n' + err.toString());
            } else {
                console.log('Response to method \'' + request.methodName + '\' sent successfully.');
            }
        });
    
        // Report the reboot before the physical restart
        var date = new Date();
        var patch = {
            iothubDM : {
                reboot : {
                    lastReboot : date.toISOString(),
                }
            }
        };
    
        // Get device Twin
        client.getTwin(function(err, twin) {
            if (err) {
                console.error('could not get twin');
            } else {
                console.log('twin acquired');
                twin.properties.reported.update(patch, function(err) {
                    if (err) throw err;
                    console.log('Device reboot twin state reported')
                });  
            }
        });
    
        // Add your device's reboot API for physical restart.
        console.log('Rebooting!');
    };
    
  7. 打开与 IoT 中心的连接并启动直接方法侦听器:

    client.open(function(err) {
        if (err) {
            console.error('Could not open IotHub client');
        }  else {
            console.log('Client opened.  Waiting for reboot method.');
            client.onDeviceMethod('reboot', onReboot);
        }
    });
    
  8. 保存并关闭 dmpatterns_getstarted_device.js 文件。

    Note

    为简单起见,本教程不实现任何重试策略。 在生产代码中,应该按 MSDN 文章 Transient Fault Handling(暂时性故障处理)中所述实施重试策略(例如指数性的回退)。

使用直接方法在设备上触发远程重新启动

本部分中会创建一个 Node.js 控制台应用,该应用使用直接方法在设备上初始化远程重启。 该应用使用设备孪生查询来搜索该设备的上次重新启动时间。

  1. 创建一个名为 triggerrebootondevice 的空文件夹。 在 triggerrebootondevice 文件夹的命令提示符处,使用以下命令创建 package.json 文件。 接受所有默认值:

    npm init
    
  2. triggerrebootondevice 文件夹的命令提示符处,运行下述命令以安装 azure-iothub 设备 SDK 包和 azure-iot-device-mqtt 包:

    npm install azure-iothub --save
    
  3. triggerrebootondevice 文件夹中,使用文本编辑器创建 dmpatterns_getstarted_service.js 文件。
  4. dmpatterns_getstarted_service.js 文件开头添加以下“require”语句:

    'use strict';
    
    var Registry = require('azure-iothub').Registry;
    var Client = require('azure-iothub').Client;
    
  5. 添加以下变量声明并替换占位符值:

    var connectionString = '{iothubconnectionstring}';
    var registry = Registry.fromConnectionString(connectionString);
    var client = Client.fromConnectionString(connectionString);
    var deviceToReboot = 'myDeviceId';
    
  6. 添加以下函数以调用设备方法来重新启动目标设备:

    var startRebootDevice = function(twin) {
    
        var methodName = "reboot";
    
        var methodParams = {
            methodName: methodName,
            payload: null,
            timeoutInSeconds: 30
        };
    
        client.invokeDeviceMethod(deviceToReboot, methodParams, function(err, result) {
            if (err) { 
                console.error("Direct method error: "+err.message);
            } else {
                console.log("Successfully invoked the device to reboot.");  
            }
        });
    };
    
  7. 添加以下函数以查询设备并获取上次重新启动时间:

    var queryTwinLastReboot = function() {
    
        registry.getTwin(deviceToReboot, function(err, twin){
    
            if (twin.properties.reported.iothubDM != null)
            {
                if (err) {
                    console.error('Could not query twins: ' + err.constructor.name + ': ' + err.message);
                } else {
                    var lastRebootTime = twin.properties.reported.iothubDM.reboot.lastReboot;
                    console.log('Last reboot time: ' + JSON.stringify(lastRebootTime, null, 2));
                }
            } else 
                console.log('Waiting for device to report last reboot time.');
        });
    };
    
  8. 添加以下代码以调用函数,触发重新启动直接方法并查询上次重新启动时间:

    startRebootDevice();
    setInterval(queryTwinLastReboot, 2000);
    
  9. 保存并关闭 dmpatterns_getstarted_service.js 文件。

运行应用

现在,已准备就绪,可以运行应用。

  1. manageddevice 文件夹的命令提示符处,运行以下命令以开始侦听重新启动直接方法。

    node dmpatterns_getstarted_device.js
    
  2. triggerrebootondevice 文件夹的命令提示符处运行以下命令,以便触发远程重启并查询设备孪生了解上次重启时间。

    node dmpatterns_getstarted_service.js
    
  3. 可在控制台查看对直接方法的设备响应。

自定义和扩展设备管理操作

IoT 解决方案可扩展已定义的设备管理模式集,或通过使用设备孪生和云到设备方法基元启用自定义模式。 设备管理操作的其他示例包括恢复出厂设置、固件更新、软件更新、电源管理、网络和连接管理以及数据加密。

设备维护时段

通常情况下,将设备配置为在某一时间执行操作,以最大程度减少中断和停机时间。 设备维护时段是一种常用模式,用于定义设备应更新其配置的时间。 后端解决方案使用设备孪生所需属性在设备上定义并激活策略,以启用维护时段。 当设备收到维护时段策略时,它可以使用设备孪生报告属性报告策略状态。 然后,后端应用可以使用设备孪生查询来证明设备和每个策略的符合性。

后续步骤

本教程使用直接方法触发设备上的远程重新启动。 使用报告属性报告设备上次重新启动时间,并查询设备孪生从云中发现设备上次重新启动时间。

若要继续完成 IoT 中心和设备管理模式(如远程无线固件更新)的入门内容,请参阅:

教程:如何进行固件更新

若要了解如何扩展 IoT 解决方案并在多个设备上计划方法调用,请参阅 Schedule and broadcast jobs (计划和广播作业)教程。