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快速入门：使用 K3s 在 GitHub Codespaces 中运行 Azure IoT 操作

  • 项目

在本快速入门中，你要将 Azure IoT 操作部署到已启用 Azure Arc 的 Kubernetes 群集，以便可以远程管理设备和工作负载。 在本快速入门结束时，你将得到一个可以从云中管理的群集。 本端到端系列中的其余快速入门均以此为基础来定义示例资产、数据处理管道和可视化效果。

开始之前

本快速入门系列旨在帮助你尽快掌握 Azure IoT 操作的入门知识，以便可以评估端到端的方案。 在真正的开发或生产环境中，多个团队共同执行这些任务，某些任务可能需要提升的权限。

为了获得最佳的新用户体验，我们建议使用 Azure 免费帐户，以便你对这些快速入门中的资源拥有所有者权限。

我们还将 GitHub Codespaces 用作本快速入门的虚拟环境，这样你无需在自己的计算机上安装新工具即可测试方案。 如果要将 Azure IoT 操作部署到 Ubuntu 或 Azure Kubernetes 服务 (AKS) 上的本地群集，则请参阅准备已启用 Azure Arc 的 Kubernetes 群集。

先决条件

在开始之前，需满足以下先决条件：

我们将解决什么问题？

Azure IoT 操作是在 Kubernetes 群集上运行的一套数据服务。 你想要从云远程管理这些群集，并能够安全地与云资源和终结点通信。 在本快速入门中，我们通过以下任务解决了这些问题：

  1. 在 GitHub Codespaces 中创建 Kubernetes 群集。
  2. 将群集连接到 Azure Arc 进行远程管理。
  3. 创建架构注册表。
  4. 将 Azure IoT 操作部署到群集。

创建群集

Azure IoT 操作可以部署到 Ubuntu 上的 K3s、Azure Kubernetes 服务 (AKS) 边缘软件包和 Azure Local 上的 AKS。 但是，考虑到速度和方便性，本快速入门使用 GitHub Codespaces 来托管群集。 若要了解如何将 Azure IoT 操作部署到 Windows 或 Ubuntu 上的群集，请参阅准备已启用 Azure Arc 的 Kubernetes 群集。

注意

codespace 易于快速设置并稍后拆解，但它们不适用于性能评估或规模测试。 仅使用 GitHub Codespaces 进行探索。

Codespaces 环境足以完成快速入门步骤，但不支持高级配置。

在本部分，你将创建新的群集。 如果要重复使用之前已将 Azure IoT 操作部署到的群集，请参阅清理资源中的步骤以卸载 Azure IoT 操作，然后继续操作。

Azure-Samples/explore-iot-operations codespace 预配置有：

若要创建 codespace 和群集，请使用以下步骤：

  1. 在 GitHub Codespaces 中创建 codespace。

    创建 explore-iot-operations codespace

  2. 为 codespace 提供以下建议的机密：

    参数 值
    SUBSCRIPTION_ID Azure 订阅 ID。
    RESOURCE_GROUP 将在其中创建群集的新 Azure 资源组的名称。
    LOCATION 离你较近的 Azure 区域。 有关当前支持区域的列表，请参阅支持的区域。

    提示

    在此步骤中作为机密提供的值将保存在你的 GitHub 帐户中，以便在此 codespace 和将来的 codespace 中使用。 它们添加为 codespace 终端中的环境变量，你可以在下一部分所述的 CLI 命令中使用这些环境变量。

    此外，此 codespace 会创建一个使用 codespace 名称进行设置的 CLUSTER_NAME 环境变量。

  3. 选择“新建 codespace”。

  4. codespace 准备就绪后，选择左上角的菜单按钮，然后选择“在 VS Code 桌面中打开”。

    显示在 VS Code Desktop 中打开 codespace 的屏幕截图。

  5. 如果系统提示，请安装适用于 Visual Studio Code 的 GitHub Codespaces 扩展并登录到 GitHub。

  6. 在 Visual Studio Code 中，选择“视图”>“终端”。

    使用此终端运行用于管理群集的所有 CLI 命令。

将群集连接到 Azure Arc

要将群集连接到 Azure Arc：

  1. 在 codespace 终端中，登录到 Azure CLI：

    az login

    提示

    如果在浏览器中使用 GitHub codespace 环境而不是 VS Code 桌面版，则运行 az login 会返回 localhost 错误。 若要修复该错误，请执行以下任一操作：

    • 在 VS Code 桌面中打开 codespace，然后返回浏览器终端并重新运行 az login。
    • 或者，在浏览器中收到 localhost 错误后，请从浏览器复制 URL，并在新的终端选项卡中运行 curl "<URL>"。应会看到 JSON 响应，其中包含消息“你已登录到 Microsoft Azure！”。

  2. 登录后，Azure CLI 会显示你的所有订阅，并用星号 * 指示默认订阅。 若要继续使用默认订阅，请选择 Enter。 否则，请键入要使用的 Azure 订阅数。

  3. 在订阅中注册所需的资源提供程序：

    注意

    对于每个订阅，只需运行此步骤一次。 若要注册资源提供程序，你需要有执行 /register/action 操作的权限，该权限包含在订阅“参与者”和“所有者”角色中。 有关详细信息，请参阅 Azure 资源提供程序和类型。

    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"

  4. 使用az group create命令在 Azure 订阅中创建资源组以存储所有资源：

    az group create --location $LOCATION --resource-group $RESOURCE_GROUP

  5. 使用 az connectedk8s connect 命令连接到已启用 Arc 的 Kubernetes 群集，并将其作为 Azure 资源组的一部分进行管理：

    az connectedk8s connect --name $CLUSTER_NAME --location $LOCATION --resource-group $RESOURCE_GROUP

    提示

    $CLUSTER_NAME 的值会自动设置为 codespace 的名称。 如果你要使用其他名称，请替换环境变量。

  6. 获取 Azure Arc 服务在租户中使用的 Microsoft Entra ID 应用程序的 objectId，并将其保存为环境变量。 完全按照如下所示运行以下命令，且不要更改 GUID 值。

    export OBJECT_ID=$(az ad sp show --id bc313c14-388c-4e7d-a58e-70017303ee3b --query id -o tsv)

  7. 使用az connectedk8s enable-features命令在群集上启用自定义位置支持。 此命令使用 Azure Arc 服务所用的 Microsoft Entra ID 应用程序的 objectId。 在部署 Kubernetes 群集的计算机上运行此命令：

    az connectedk8s enable-features -n $CLUSTER_NAME -g $RESOURCE_GROUP --custom-locations-oid $OBJECT_ID --features cluster-connect custom-locations

创建存储帐户和架构注册表

架构注册表是一个同步存储库，用于在云中和边缘存储消息定义。 Azure IoT 操作需要群集上的架构注册表。 架构注册表需要一个 Azure 存储帐户来获取存储在云中的架构信息。

本部分中创建架构注册表的命令需要资源组级别的 Microsoft/Authorization/roleAssignments/write 权限。 此权限用于为架构注册表提供参与者角色，以便它可以写入存储帐户。

在 Codespaces 终端中运行以下 CLI 命令。

  1. 为你在本部分中创建的资源设置环境变量。

    占位符 值
    <STORAGE_ACCOUNT_NAME> 存储帐户的名称。 存储帐户名称必须为 3 到 24 个字符，并且只包含数字和小写字母。
    <SCHEMA_REGISTRY_NAME> 架构注册表的名称。
    <SCHEMA_REGISTRY_NAMESPACE> 架构注册表命名空间的名称。 命名空间以独一无二的方式标识租户内的架构注册表。 
    STORAGE_ACCOUNT=<STORAGE_ACCOUNT_NAME>
SCHEMA_REGISTRY=<SCHEMA_REGISTRY_NAME>
SCHEMA_REGISTRY_NAMESPACE=<SCHEMA_REGISTRY_NAMESPACE>

  2. 创建已启用分层命名空间的存储帐户。

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

  3. 创建连接到存储帐户的架构注册表。 此命令还会在存储帐户中创建一个名为“schemas”的 blob 容器。

    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)

部署 Azure IoT 操作

在本部分，我们使用 Azure IoT 操作组件的依赖项配置群集，然后部署 Azure IoT 操作。

在 Codespaces 终端中运行以下 CLI 命令。

  1. 为 Azure IoT 操作初始化群集。

    提示

    每个群集只需运行 init 命令一次。 如果要重用已部署最新 Azure IoT 操作版本的群集，则可跳过此步骤。

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

    此命令可能需要几分钟才能完成。 可以在终端的部署进度显示中观看进度。

  2. 部署 Azure IoT 操作。

    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

    此命令可能需要几分钟才能完成。 可以在终端的部署进度显示中观看进度。

    如果收到错误，指出“设备必须受管才能访问你的资源”，请再次运行 az login，并确保使用浏览器以交互方式登录。

查看群集中的资源

部署完成后，就可以使用 kubectl 命令观察群集上的更改，或者，由于群集已启用 Arc，就可以使用 Azure 门户。

若要在群集上查看 Pod，请运行以下命令：

kubectl get pods -n azure-iot-operations

若要在 Azure 门户中查看资源，请使用以下步骤：

  1. 在 Azure 门户中，转到包含 Azure IoT 操作实例的资源组，或搜索并选择“Azure IoT 操作”。

  2. 选择 Azure IoT 操作实例的名称。

  3. 在实例的“概述”页上，选择“资源摘要”选项卡以查看已部署到群集的资源的预配状态。

    显示已启用 Arc 的群集上的 Azure IoT 操作实例的屏幕截图。

我们如何解决问题？

在本快速入门中，你配置了已启用 Arc 的 Kubernetes 群集，以便它可以与 Azure IoT 操作组件安全通信。 然后，将这些组件部署到了群集。 对于此测试方案，你有一个在 Codespaces 中运行的 Kubernetes 群集。 但是，在生产方案中，可以使用相同的步骤将工作负载部署到多个站点上的多个群集。

清理资源

如果继续学习下一个快速入门，请保留所有资源。

如果要移除 Azure IoT 操作部署但保留群集，请使用 az iot ops delete 命令：

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

如果要删除为此快速入门创建的所有资源，请删除部署 Azure IoT 操作的 Kubernetes 群集，然后移除包含该群集的 Azure 资源组。

如果使用了 Codespaces 来完成这些快速入门，请从 GitHub 中删除你的 Codespace。

下一步

快速入门：配置群集