Inicio rápido: Ejecución de Operaciones de IoT de Azure (versión preliminar) en GitHub Codespaces con K3s

Artículo
10/07/2024

Importante

Versión preliminar de operaciones de Azure IoT: habilitada por Azure Arc está actualmente en versión preliminar. No se debería usar este software en versión preliminar en entornos de producción.

Deberá implementar una nueva instalación de Azure IoT Operations cuando esté disponible una versión general. No podrá actualizar una instalación de versión preliminar.

Consulte Términos de uso complementarios para las versiones preliminares de Microsoft Azure para conocer los términos legales que se aplican a las características de Azure que se encuentran en la versión beta, en versión preliminar o que todavía no se han publicado para que estén disponibles con carácter general.

En este inicio rápido, implementará un conjunto de servicios de IoT en un clúster de Kubernetes habilitado para Azure Arc para que pueda administrar de forma remota los dispositivos y las cargas de trabajo. Operaciones de IoT de Azure es un conjunto de operaciones digitales de servicios. En esta guía de inicio rápido se explica cómo usar Orchestrator para implementar estos servicios en un clúster de Kubernetes. Al final del inicio rápido, tiene un clúster que puede administrar desde la nube que genera datos de muestra que se usarán en los siguientes inicios rápidos.

El resto de los inicios rápidos de esta serie integral se basan en este para definir recursos de ejemplo, canalizaciones de procesamiento de datos y visualizaciones.

Si quiere implementar Operaciones de Azure IoT en un clúster local, como Azure Kubernetes Service Edge Essentials o K3s en Ubuntu, consulte Detalles de implementación.

Antes de empezar

Esta serie de inicios rápidos está pensada para ayudarle a empezar a usar Operaciones de IoT de Azure lo más rápido posible para poder evaluar un escenario de un extremo a otro. En un verdadero entorno de desarrollo o producción, varios equipos que trabajan juntos realizan estas tareas y algunas pueden requerir permisos elevados.

Para obtener la mejor experiencia de usuario nueva, se recomienda usar una cuenta gratuita de Azure para que tenga permisos de propietario sobre los recursos de estos inicios rápidos. También se proporcionan pasos para usar GitHub Codespaces como entorno virtual en el que puede empezar rápidamente a implementar recursos y ejecutar comandos sin instalar nuevas herramientas en sus propias máquinas.

Requisitos previos

En este inicio rápido, creará un clúster de Kubernetes para recibir la implementación de Operaciones de IoT de Azure.

Si desea reutilizar un clúster que ya tiene implementadas Operaciones de Azure IoT, consulte los pasos descritos en Limpieza de recursos para desinstalar Operaciones de Azure IoT antes de continuar.

Antes de comenzar, prepare los siguientes requisitos previos:

Suscripción a Azure. Si no tiene una suscripción de Azure, cree una gratuita antes de comenzar.
Una cuenta de GitHub.
Visual Studio Code instalado en la máquina de desarrollo. Para obtener más información, consulte Descargar Visual Studio Code.
Permisos Microsoft.Authorization/roleAssignments/write en el nivel de grupo de recursos.

¿Qué problema resolveremos?

Operaciones de IoT de Azure es un conjunto de servicios de datos que se ejecutan en clústeres de Kubernetes. Quiere que estos clústeres se administren de forma remota desde la nube y puedan comunicarse de forma segura con los puntos de conexión y los recursos en la nube. En esta guía de inicio rápido abordamos estas cuestiones con las siguientes tareas:

Cree un clúster de Kubernetes y conéctelo a Azure Arc para la administración remota.
Cree un registro de esquema.
Implementar Operaciones de IoT de Azure en el clúster.

Conexión de un clúster de Kubernetes a Azure Arc

Las Operaciones de IoT de Azure admite Azure Kubernetes Service (AKS) Edge Essentials y K3s en clústeres de Ubuntu. Sin embargo, para mayor velocidad y comodidad, este inicio rápido usa GitHub Codespaces para hospedar el clúster.

Los codespaces son fáciles de configurar rápidamente y desmontar más adelante, pero no son adecuados para la evaluación del rendimiento ni para las pruebas de escalado. Use GitHub Codespaces solo con fines de exploración. Para obtener información sobre cómo implementar Operaciones de Azure IoT en un clúster en Windows o Ubuntu, consulte Preparación del clúster de Kubernetes habilitado para Azure Arc.

En esta sección, creará un nuevo clúster y lo conectará a Azure Arc. Si desea reutilizar un clúster en el que implementó operaciones de Azure IoT antes, consulte los pasos descritos en Limpieza de recursos para desinstalar operaciones de Azure IoT antes de continuar.

Use GitHub Codespaces para probar Operaciones de IoT de Azure en un clúster de Kubernetes sin instalar nada en la máquina local. El Azure-Samples/explore-iot-operations codespace está preconfigurado con:

K3s ejecutándose en K3d para un clúster ligero de Kubernetes.
CLI de Azure
Kubectl para administrar recursos de Kubernetes.
Otras herramientas útiles, como Helm y k9s.

Para crear el codespace y el clúster, siga estos pasos:

Cree un espacio de código en GitHub Codespaces.

Proporcione los siguientes secretos recomendados para el espacio de código:

Parámetro	Valor
SUBSCRIPTION_ID	Su identificador de suscripción de Azure.
RESOURCE_GROUP	Un nombre para un nuevo grupo de recursos de Azure donde se creará el clúster.
LOCATION	Región de Azure cercana a usted. Para ver la lista de las regiones admitidas actualmente, consulte Regiones admitidas.

Sugerencia

Los valores que proporcione como secretos en este paso se guardan en la cuenta de GitHub que se usará en este y futuros espacios de código. Se agregan como variables de entorno en el terminal de codespace y puede usar esas variables de entorno en los comandos de la CLI en la sección siguiente.

Además, este codespace crea una variable de entorno CLUSTER_NAME que se establece con el nombre del codespace.

Seleccione Crear un codespace.
Una vez que el codespace esté listo, seleccione el botón de menú de la parte superior izquierda y elija Abrir en VS Code Desktop.
Si se le solicita, instale la extensiónGitHub Codespaces para Visual Studio Code e inicie sesión en GitHub.
En Visual Studio Code, seleccione Ver>Terminal.

Use este terminal para ejecutar todos los comandos de la CLI para administrar el clúster.

Para conectar el clúster a Azure Arc:

En el terminal de codespace, inicie sesión en la CLI de Azure:
```
az login
```
Sugerencia

Si usa el entorno de codespace de GitHub en un explorador en lugar del escritorio de VS Code, la ejecución de az login devuelve un error localhost. Para corregir el error, haga lo siguiente:
- Abra el espacio de código en el escritorio de VS Code y vuelva al terminal del explorador y vuelva a ejecutar az login.
- O bien, después de obtener el error localhost en el explorador, copie la dirección URL del explorador y ejecute curl "<URL>" en una nueva pestaña de terminal. Debería ver una respuesta JSON con el mensaje "Ha iniciado sesión en Microsoft Azure".
Después de iniciar sesión, la CLI de Azure muestra todas las suscripciones e indica la suscripción predeterminada con un asterisco *. Para continuar con la suscripción predeterminada, seleccione Enter. De lo contrario, escriba el número de la suscripción de Azure que desea usar.
Registre los proveedores de recursos necesarios en la suscripción:

Nota:

Este paso solo debe ejecutarse una vez por suscripción. Para registrar proveedores de recursos, necesita permiso para realizar la operación de /register/action, que se incluye en los roles Colaborador y Propietario de la suscripción. Para más información, vea Tipos y proveedores de recursos de Azure.
```
az provider register -n "Microsoft.ExtendedLocation"
az provider register -n "Microsoft.Kubernetes"
az provider register -n "Microsoft.KubernetesConfiguration"
az provider register -n "Microsoft.IoTOperations"
az provider register -n "Microsoft.DeviceRegistry"
az provider register -n "Microsoft.SecretSyncController"
```
Use el comando az group create para crear un grupo de recursos en la suscripción de Azure donde almacenar todos los recursos:
```
az group create --location $LOCATION --resource-group $RESOURCE_GROUP
```
Use el comando az connectedk8s connect para habilitar Arc el clúster de Kubernetes y administrarlo como parte del grupo de recursos de Azure:
```
az connectedk8s connect --name $CLUSTER_NAME --location $LOCATION --resource-group $RESOURCE_GROUP
```
Sugerencia

El valor de $CLUSTER_NAME se establece automáticamente en el nombre del codespace. Reemplace la variable de entorno si desea usar un nombre diferente.
Obtenga el objectId de la aplicación Microsoft Entra ID que usa el servicio Azure Arc y guárdelo como una variable de entorno. Ejecute el siguiente comando exactamente como está escrito, sin cambiar el valor GUID.
```
export OBJECT_ID=$(az ad sp show --id bc313c14-388c-4e7d-a58e-70017303ee3b --query id -o tsv)
```
Use el comando az connectedk8s enable-features para habilitar la compatibilidad con una ubicación personalizada en el clúster. Este comando usa objectId de la aplicación de Microsoft Entra ID que el servicio Azure Arc utiliza.
```
az connectedk8s enable-features -n $CLUSTER_NAME -g $RESOURCE_GROUP --custom-locations-oid $OBJECT_ID --features cluster-connect custom-locations
```

Crear una cuenta de almacenamiento y un registro de esquemas

Operaciones de IoT de Azure requiere un registro de esquemas en su clúster. El registro de esquemas requiere una cuenta de almacenamiento Azure para poder sincronizar la información de esquemas entre la nube y el borde.

El comando para crear un registro de esquema en esta sección requiere permisos de Microsoft.Authorization/roleAssignments/write en el nivel de grupo de recursos.

Ejecute los siguientes comandos de la CLI en el terminal Codespaces.

Establezca variables de entorno para los recursos que cree en esta sección.

Marcador	Valor
<STORAGE_ACCOUNT_NAME>	Un nombre para la cuenta de almacenamiento. Los nombres de las cuentas de almacenamiento deben tener entre 3 y 24 caracteres y solo contener números y letras minúsculas.
<SCHEMA_REGISTRY_NAME>	Nombre del registro de esquema.
<SCHEMA_REGISTRY_NAMESPACE>	Nombre del espacio de nombres del registro de esquema. El espacio de nombres identifica de forma única un registro de esquema dentro de un inquilino.

export STORAGE_ACCOUNT=<STORAGE_ACCOUNT_NAME>
export SCHEMA_REGISTRY=<SCHEMA_REGISTRY_NAME>
export SCHEMA_REGISTRY_NAMESPACE=<SCHEMA_REGISTRY_NAMESPACE>

Cree una cuenta de almacenamiento con el espacio de nombres jerárquico habilitado.

az storage account create --name $STORAGE_ACCOUNT --location $LOCATION --resource-group $RESOURCE_GROUP --enable-hierarchical-namespace

Cree un registro de esquema que se conecte a la cuenta de almacenamiento. Este comando también crea un contenedor de blobs denominado esquemas en la cuenta de almacenamiento si aún no existe uno.

az iot ops schema registry create --name $SCHEMA_REGISTRY --resource-group $RESOURCE_GROUP --registry-namespace $SCHEMA_REGISTRY_NAMESPACE --sa-resource-id $(az storage account show --name $STORAGE_ACCOUNT -o tsv --query id)

Implementación de versión preliminar de Operaciones de IoT de Azure

En esta sección, configurará el clúster con las dependencias de los componentes de Operaciones de IoT de Azure y, a continuación, implementará Operaciones de IoT de Azure.

Ejecute los siguientes comandos de la CLI en el terminal Codespaces.

Inicialice el clúster para Operaciones de IoT de Azure.

Sugerencia

El comando init solo debe ejecutarse una vez por clúster. Si va a reutilizar un clúster que ya tenía implementada la versión 0.8.0 de Azure IoT Operations, puede omitir este paso.
```
az iot ops init --cluster $CLUSTER_NAME --resource-group $RESOURCE_GROUP
```
Este comando puede tardar varios minutos en completarse. Puede ver el progreso en la presentación del progreso de la implementación en el terminal.
Implementación de Operaciones de IoT de Azure. El comando tarda varios minutos en completarse:
```
az iot ops create --cluster $CLUSTER_NAME --resource-group $RESOURCE_GROUP --name ${CLUSTER_NAME}-instance  --sr-resource-id $(az iot ops schema registry show --name $SCHEMA_REGISTRY --resource-group $RESOURCE_GROUP -o tsv --query id) --broker-frontend-replicas 1 --broker-frontend-workers 1  --broker-backend-part 1  --broker-backend-workers 1 --broker-backend-rf 2 --broker-mem-profile Low
```
Este comando puede tardar varios minutos en completarse. Puede ver el progreso en la presentación del progreso de la implementación en el terminal.

Si recibe un error que indica El dispositivo debe administrarse para acceder al recurso, vuelva a ejecutar az login y asegúrese de iniciar sesión interactivamente con un explorador.

Visualización de recursos en el clúster

Mientras la implementación está en curso, la interfaz de progreso de la CLI muestra la fase de implementación en la que se encuentra. Una vez completada la implementación, puede usar comandos de kubectl para observar los cambios en el clúster, o bien, dado que el clúster está habilitado para Arc, puede usar Azure Portal.

Para ver los pods del clúster, ejecute el siguiente comando:

kubectl get pods -n azure-iot-operations

Para ver los recursos en Azure Portal, siga estos pasos:

En el Azure Portal, vaya al grupo de recursos que contiene la instancia de Azure IoT Operations o busque y seleccione Azure IoT Operations.
Seleccione el nombre de la instancia de Azure IoT Operations.
En la página Información general de la instancia, la pestaña Extensiones de Arc muestra los recursos que se implementaron en el clúster.

¿Cómo solucionamos el problema?

En esta guía de inicio rápido, ha configurado un clúster de Kubernetes habilitado para Arc para que pueda comunicarse de forma segura con los componentes de Operaciones de IoT de Azure. A continuación, ha implementado esos componentes en el clúster. En este escenario de prueba, tiene un único clúster de Kubernetes que probablemente se ejecute localmente en su máquina. Sin embargo, en un escenario de producción, puede usar los mismos pasos para implementar cargas de trabajo en muchos clústeres en muchos sitios.

Limpieza de recursos

Si va a continuar con la siguiente guía de inicio rápido, conserve todos los recursos.

Si quiere eliminar la implementación de Operaciones de IoT de Azure, pero quiere mantener el clúster, use el comando az iot ops delete:

az iot ops delete --cluster $CLUSTER_NAME --resource-group $RESOURCE_GROUP

Si quiere eliminar todos los recursos que ha creado para este inicio rápido, elimine el clúster de Kubernetes donde ha implementado Operaciones de IoT de Azure y quite el grupo de recursos de Azure que contenía el clúster.

Si usó Codespaces para estas guías de inicio rápido, elimine Codespace de GitHub.

Paso siguiente

Inicio rápido: Incorporación de recursos de OPC UA a un clúster de versión preliminar de Operaciones de IoT de Azure

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