前言

昨天介紹了 AWS IoT 雲端服務，AWS IoT 也有邊緣的架構-> Greengrass，今天來介紹 Microsoft Azure IoT Edge 的邊緣架構。

雲端 v.s 邊緣 Edge

雲端

雲觀幾乎有無限的空間可以儲存資料還有做資料的複雜運算，能夠收集所有的數據資料，並加以分析處理，通過物聯網設備整合到雲端服務中，可以監控或者管理這些物聯網的裝置設備。有了這些大量收集的資料還有複雜的運算功能，就可以實行來做機器學習、人工智能。

無限空間可以儲存資料、運算
可以監控、管理裝置設備

邊緣 Edge

當物聯網進入邊緣端，意思就是在靠近裝置設備上運作，而不是傳送的遙遠的雲端上，控制基於AI(人工智慧)或者ML(機器學習)所訓練出來的結果做應用，不再是需要透過網路呼叫，然後再返回結果，而是需要在靠近裝置設備上(也就是邊緣)來進行模型訓練，或者是對邊緣裝置收集到的資料先做預處理的動作。當資料十分大量時，全部傳送到雲端去做運算和處理是要耗費很大的資源和金錢的，這時候可以先在邊緣做資料的處理與分析，初步的篩選與過濾再上傳至雲端。

需要非常及時的情況
當資料過於龐大，全部上傳雲端會耗費大量資源與金錢

Azure IoT Hub

Azure IoT的Hub，有點類似AWS IoT的gateway。

• Azure IoT Hub架構和特性：
  • 雲到設備有可靠的雙向通信
  • 設備的安全性通信機制有安全憑據和訪問控制
  • 支持可擴展的監控設備的連接和標識管理事件

1. 新增裝置註冊資訊
2. 裝置將傳資訊佈建服務驗證身份
3. 用 IoT Hub 註冊裝置
4. IoT Hub 將裝置識別碼回傳給服務
5. IoT Hub 將資訊傳回裝置
6. 裝置連線 IoT Hub
7. 裝置在 IoT Hub 取得狀態

架構圖

Azure IoT Edge

物聯網還有一個重要的概念 - 邊緣服務。來介紹另一個雲端服務 - Azure。

Azure IoT的邊緣是讓雲端分析及運算功能能移到邊緣上運作，如果有大量的連線與部署就可以先在邊緣先做處理。

開發的部分提供了的程式語言包含: C、Node.js、Python，另外還支援C#，因為C#是微軟自己的語言，開發的時也支援VS Code。

在Azure IoT Edge當中，主要有三個元件:

• IoT Edge 模組:

  • 執行 Azure 服務、第三方服務或自有程式碼的容器
  • 部署到 IoT Edge 裝置並在本機上執行

• IoT Edge Runtime:

  • 在每個 IoT Edge 裝置上執行
  • 管理部署到每個裝置的模組

• 雲端式介面:

  • 在遠端監視及管理 IoT Edge 裝置

IoT Edge 模組

IoT Edge 模組是執行的單位，這些Edge的模組就是執行Azure服務的本體
，也可以是自己所寫的程式將程式碼部署到裝置，可以把它是作要執行的動作和條件，也能夠將很多模組互相傳訊，建立資料處理的管道。

功能：

• 執行 Azure 服務、第三方服務或自有程式碼的容器
• 部署到 IoT Edge 裝置並在本機上執行

IoT Edge Runtime

Azure IoT Edge Runtime 可在 IoT Edge 裝置上執行IoT Edge 模組，在 IoT Edge 裝置上就可以執行與管理。 Runtime會執行數個IoT Edge 模組

功能：

• 在裝置上安裝和更新工作負載
• 在每個 IoT Edge 裝置上執行
• 將模組狀態發佈到雲端，進行遠端監控
• 管理部署到每個裝置的模組
  • 裝置設備與 IoT Edge 裝置
  • IoT Edge 裝置上的模組
  • IoT Edge 裝置與雲端之間的通訊

IoT Edge 雲端介面

當數量眾多的 IoT 裝置分散在各個地方運行，要如何管理這些軟體裝置就成為一件重要的事情，利用IoT Edge Runtime將模組狀態發佈到雲端來進行遠端監控，就可以來觀察裝置是否出現任何異常狀況。

功能：

• 在遠端監視及管理 IoT Edge 裝置
• 建立並設定要裝置上執行的工作負載
• 將工作負載傳送到一組裝置

邊緣的裝置管理

IoT 邊緣執行動作

Azure IoT Edge + Azure IoT

參考資料

https://docs.microsoft.com/zh-tw/azure/iot-edge/about-iot-edge

https://kknews.cc/tech/nm2kxxq.html

https://www.youtube.com/watch?v=01kHKNN3z-0