安装 Azure IoT Edge 运行时
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更新于 2年前
这是一个共有 4 部分的系列的第 1 部分，该系列向您展示如何使用 Microsoft* Azure* IoT Edge 管理 Terasic DE10-Nano，以及如何使用基于容器的虚拟化从Microsoft* Azure* Cloud 重新编程板载 FPGA。
关于本教程
本教程介绍了用于将 Terasic DE10-Nano 上的英特尔® Cyclone® V SoC 连接至 Microsoft* Azure* IoT Edge 的基本硬件和软件，以管理 DE10-Nano 以及云中其他 IoT 设备。目标
在本教程中，您将学会如何：· 准备 DE10-Nano 以在 Azure IoT Edge 中使用
· 在 DE10-Nano 上安装 Azure IoT Edge 运行时
· 部署模拟温度传感器以测试 Azure IoT Edge
· 验证容器是否可以在 DE10-Nano 和云中正常工作
前提条件
在本教程中，您将需要以下内容：· Microsoft Azure 账户
· Linux* 操作系统（推荐 Ubuntu 16.04）的开发电脑
· 开发电脑必须在 64 位架构上运行，并包含 50 GB 的可用空间（10 GB 用于模块，40 GB 的额外可用空间用于英特尔® Quartus® 软件安****r>· 开发电脑上的串行控制台应用程序，例如：minicom、screen 或 PuTTY。
· DE10-Nano 开发套件（您可以从当地的英特尔® 分销商或直接从 Terasic 购买该套件）
· 如果您的系统没有 microSD 卡插槽或 SD 卡读取器，请使用 microSD 到 SD 存储卡适配器和 SD 卡读取器。 注意：该套件随附一张 4 GB microSD 卡。为了获得更好的性能，您可以购买至少 8 GB 的卡。
· 以太网电缆
这很有帮助，但不需要具备以下方面的经验：
· DE10-Nano 用户手册
· DE10-Nano 入门指南
· Linux*
· 容器技术，例如：Docker*
可选
用于启用 GUI 的硬件附件· HDMI 电缆和兼容显示器
· USB 适配器（用于 A 型到 Micro-B 型 USB 电缆）
· USB 集线器
· USB 键盘
· USB 鼠标
步骤 1：准备 DE10-Nano
在此步骤中，您将准备 DE10-Nano 来进行容器虚拟化，以便在云服务（例如：Microsoft Azure）上维护 DE10-Nano 应用程序。从 Terasic 下载映像
来自 Terasic 的可引导映像包含带有轻量级 X11 桌面环境（或 LXDE）的 Ubuntu 16.04。您可以使用 Linux GUI、串行控制台或 ssh。1.在您的开发电脑上，下载Terasic SD 卡映像。
2.提取下载的映像：
cd ~/Download***r>unzip DE10-Nano-Cloud-Native.zip将映像写入 microSD 卡
如果您的开发电脑没有 SD 卡插槽，请使用 microSD 到 SD 存储卡适配器和 SD 卡读取器完成此步骤。
1.将 microSD 插入开发电脑，并使用 l**lk 或 fdisk -l 识别其设备路径。
输入：
l**lk输出：
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
...
<Your Device Path> 8:0 1 <card size>G 0 disk
...2.使用 dd 命令将映像写入 microSD 卡。
注意：小心选择正确的路径。如果选择其他设备路径，则可能会导致您的开发电脑崩溃。使用 status=progress 检查 dd 命令的进度。
sudo dd if=DE10-Nano-Cloud-Native.img of=/dev/<your device path> status=progress3.有关 dd 命令的详细信息，请查阅 Linux 手册（建议）。
man dd手册摘录：
dd - convert and copy a file
if=FILE
read from FILE instead of stdin
of=FILE
write to FILE instead of stdout
status=LEVEL
The LEVEL of information to print to stderr;
'none' suppresses everything but error message****r> 'noxfer' suppresses the final transfer statistic****r> 'progress' shows periodic transfer statistics设置 MSEL 开关
DE10-Nano 上的 MSEL 开关用于配置主板。在此步骤中，您将设置 MSEL 开关以运行 Linux。根据 DE10-Nano 入门指南的第 2.2 节（MSEL 设置），将 MSEL[4:0] 设置为“01010”。
步骤 2：开机并登录
您可以通过三种方式操作 DE10-Nano：1.串行控制台
2.SSH
3.GUI
串行控制台
1.在开发电脑上安装串行控制台应用程序，例如：screen、PuTTY 或 minicom。本示例使用 PuTTY。sudo apt install -y putty2.在打开 DE10-Nano 的电源之前，请连接以下组件：
· 从 DE10-Nano 连接到调制解调器或路由器的以太网电缆
· 从 DE10-Nano 到插座的电源
· 从 DE10-Nano（UART-TO-USB 端口）到开发电脑的 USB 电缆（Mini-B 到 Type-A）
3.使用 dmesg 识别 USB 设备路径。
输入：
dmesg | tail输出：
[12782.413742] u** 1-2.4: Detected FT232RL
[12782.414335] u** 1-2.4: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0在此示例中，返回的路径是 ttyUSB0。
注意：如果找不到任何消息，请安装 FT2XXRL 设备驱动程序 FTDI 芯片 D2XX 驱动程序安****r>
4.打开 PuTTY 并建立串行连接。
sudo putty5.将速度设置为 115200，并使用 USB 设备路径作为串行线。
6.单击打开，然后按回车键以登录。
默认登录凭据：
· 用户名：root
· 密码：de10nano
SSH
1.在打开 DE10-Nano 的电源之前，请连接以下组件：· 从 DE10-Nano 连接到调制解调器或路由器的以太网电缆
· 从 DE10-Nano 到插座的电源
2.启动 DE10-Nano，然后等待大约 30 秒钟。如果 DHCP 有效，则 DE10-Nano 将在引导过程中从您的**接收 IP 地址。您可以使用此 IP 地址通过 ssh 进行登录。
3.使用 ip addr 或 ifconfig 确认您的网络地址。
输入：
ip addr输出：
...
2: eth0:
link/ether 94:c6:91:a0:76:17 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.3.28/24 brd 192.168.3.255 scope global dynamic eno1
...在上面的示例中，主机的 IP 地址为 192.168.3.28/24。DE10-Nano 应该具有相同的网络地址。
4.使用 ping 命令搜索在同一网络上使用的地址。
输入：
echo 192.168.3.{1..254} | xargs -P255 -n1 ping -s1 -c1 -W1 | grep ttl输出：
9 bytes from 192.168.3.1: icmp_seq=1 ttl=64
9 bytes from 192.168.3.28: icmp_seq=1 ttl=64
9 bytes from 192.168.3.98: icmp_seq=1 ttl=64在此示例中，**路由器使用 192.168.3.1，而 DE10-Nano 使用 192.168.3.98。
注意：如果在同一网络上找到多个地址，请使用 ip addr 查找 DE10-Nano 网络地址。
5.使用以下凭据登录至控制台：
ssh root@192.168.3.98默认登录凭据：
· 用户名：root
· 密码：de10nano
设置静态 IP 地址（可选）
由于每次 DE10-Nano 重启时，DHCP 服务器都会设置另一个 IP 地址，因此某些用户可能希望设置一个静态 IP 地址。1.使用 ip addr 或 ifconfig 确认您的网络地址。
2.要建立新的网络连接，请在 DE10-Nano 上打开一个控制台，然后键入以下内容：
输入：
IPADDR=192.168.3.200/24
GATEWAY=192.168.3.1
DNS=8.8.8.8,8.8.4.43.根据您的网络环境设置 IPADDR 和 GATEWAY 字段。
在此示例中，**路由器使用 192.168.3.1。因此，网络地址是 192.168.3.X/24。提供静态 IP 192.168.3.200 至 DE10-Nano。IP 地址后使用 /24 来识别子网掩码。
4.提供连接名称。
输入：
NAME=MyEthConnection本示例使用“MyEthConnection”。
5.使用 nmcli 创建新的网络连接。
由于 DE10-Nano 上的 Ubuntu 16.04 使用 NetworkManager，因此可以使用 nmcli 或 nmtui。
输入：
nmcli connection add type ethernet autoconnect yes ifname eth0 con-name $NAME -- ipv4.method manual ipv4.address $IPADDR ipv4.dns $DNS ipv4.gateway $GATEWAY ipv6.method ignore connection.autoconnect-priority 1输出：
Connection 'MyEthConnection' (d2bd3682-0b3d-4b27-88bc-6c52a4536d03) successfully added.6.重新启动 DE10-Nano 并检查 IP 地址。如果看到设置的 IP 地址，则可以使用该 IP 地址进行 SSH。
7.使用该 IP 地址从电脑连接至 DE10-Nano。
ssh root@192.168.3.200要删除连接，请使用以下命令：
nmcli connection delete MyEthConnection8.设置 SSH 密钥可以轻松登录到 DE10-Nano（可选）。
在开发电脑（主机）上打开一个终端，然后将公共密钥输入 DE10-Nano。
ssh-copy-id root@192.168.3.200设置 ssh 配置文件。
vim ~/.ssh/config放在下面。
Host de10nano
HostName 192.168.100.200
User root这样您可以仅使用以下关键字便可登录。
ssh de10nanoGUI
要使用 GUI，请将以下硬件连接至 DE10-Nano。有关硬件设置，请参见下图。确保将 DE10-Nano 的电源连接至插座。· HDMI 电缆和兼容显示器
· USB 适配器（用于 A 型到 Micro-B 型 USB 电缆）
· USB 集线器
· USB 键盘
· USB 鼠标
步骤 3：安装 Azure IoT Edge
对于此步骤，DE10-Nano 需要访问互联网。确保 DE10-Nano 通过以太网电缆连接到调制解调器或路由器。若要使用 Azure IoT Edge 通过容器虚拟化管理 IoT 设备，您将需要在每台设备上安装 Azure IoT Edge。
注意：如果需要更多信息，请参阅在基于 Debian 的 Linux 系统上安装 Azure IoT Edge 运行时，以了解 Microsoft 关于如何在 Linux 设备上安装 Azure IoT Edge 运行时的教程。
设置 apt 软件包设置
1.登录到 DE10-Nano 并打开一个终端。2.创建下载目录。
mkdir -p ~/Downloads && cd ~/Downloads3.从 Microsoft 下载存储库配置文件。
curl https://package***icrosoft.com/config/debian/stretch/multiarch/prod.list > ./microsoft-prod.list4.将文件移动到 apt 可以访问的位置。
mv ./microsoft-prod.list /etc/apt/sources.list.d/5.安装 Microsoft 的 GPG 公钥
curl https://package***icrosoft.com/key***icrosoft.asc | gpg --dearmor > microsoft.gpg
mv ./microsoft.gpg /etc/apt/trusted.gpg.d/安装 Moby Engine（容器运行时）
1.安装 Azure IoT Edge 正式支持的 Moby Engine。apt update
apt install -y moby-engine2.安装 Moby 命令行界面。
apt install -y moby-cli安装 Azure IoT Edge 运行时
注意：由于 DE10-Nano 的操作系统使用 Ubuntu 16.04，因此需要安装固定版本的 Azure IoT Edge 运行时。1.更新 DE10-Nano 上的软件包列表，然后安装 Azure IoT Edge。
apt update
apt install -y libioth**-std=1.0.8-2 iotedge=1.0.8-2步骤 4：在 Azure 门户上创建 IoT 中心实例
您必须将 DE10-Nano 注册到 Azure 云才能使 IoT Edge 运行时正常工作。1.注册 Azure 门户。
2.登录至您的 Azure 门户。
3.创建一个新的资源组（推荐）。在 Microsoft Azure 主页中，导航到 Azure 服务 > 资源组，然后单击添加。
4.设置项目详细信息（订阅，资源组名称，区域）。本示例使用 de10-nano 作为资源组名称。
注意：完成本系列教程之后，可以删除资源组以免产生意外费用。有关成本的详细信息，请参阅 Azure 计费文档。
5.在主页上，导航至搜索栏，键入“iothub”，然后选择 IoT 中心。
6.单击添加以创建 IoT 中心实例。
7.设置项目详细信息。例如，订阅（免费试用），资源组 (de10-nano)，区域（美国西部 2）和 IoT 中心名称 （de10-nano-iot-hub)。
8.单击下一步：网络，然后选择一种连接方法或保留默认设置。
9.单击下一步：大小和比例，选择定价和比例层，然后单击审核+创建。
注意：单位的层和数量确定每天可以从设备发送到 Azure 云的消息数量。F1：免费层每天至多发送 8000 条消息。
10.查看 IoT 中心的详细信息，然后单击创建。IoT 中心的部署可能需要几分钟。
11.当您看到一条消息显示您的部署已完成，请单击转到资源 (Go to resource)。
将 DE10-Nano 注册为 IoT Edge 设备
在此步骤中，您将 DE10-Nano 注册为 IoT Edge 设备。
1.导航至自动设备管理或 IoT Edge，然后单击 IoT Edge，如下所示。
2.单击添加为 IoT Edge 设备。
3.在设备 ID 下，设置设备的名称（例如：de10-nano-device）。单击 Save（保存）。
4.选择您的设备，然后双击。
5.**主连接字符串。您也可以选择**辅助连接字符串。Azure 云可以使用连接字符串确认 DE10-Nano 是有效设备。
以下是连接字符串的示例，连接字符串因设备而异。
HostName=de10nano-iothub.azure-devices.net;DeviceId=de10-nano-iotedge;SharedAccessKey=rPiy9a15CM4WQ54EAwXq6/XQ07diE0zUi0NXTCBmuic=
步骤 5：更新 IoT Edge 守护程序配置文件
在运行 IoT Edge 运行时之前，必须将连接字符串**到 DE10-Nano 上的 IoT Edge 配置文件中。如果在未设置连接字符串的情况下执行了 DE10-Nano 上的 IoT Edge 运行时，则该应用程序将不会启动。1.使用 SSH、串行控制台或 GUI 在 DE10-Nano 上打开终端。
2.使用编辑器打开 /etc/iotedge/config.yaml。
vim /etc/iotedge/config.yaml3.将 <ADD DEVICE CONNECTION STRING HERE> 替换为您**的连接字符串。
您可以在正常模式下插队键入 /device_connection。
Before:
...
# Manual provisioning configuration
provisioning:
source: "manual"
device_connection_string: "<ADD DEVICE CONNECTION STRING HERE>"
...
After:
...
# Manual provisioning configuration
provisioning:
source: "manual"
device_connection_string: "HostName=...;DeviceId=...;SharedAccessKey=..."
...使用 :wq! 保存您的更改。
4.启用您的 iotedge 守护程序。
systemctl enable iotedge5.重新启动 iotedge。
systemctl restart iotedge6.检查 iotedge 的状态。活跃： 状态应显示为活跃（运行中）。
输入：
systemctl status iotedge输出：
● iotedge.service - Azure IoT Edge daemon
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/iotedge.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Fri 2020-02-14 05:42:46 UTC; 1min 51s ago
Docs: man:iotedged(8)
Main PID: 4148 (iotedged)
Tasks: 9
Memory: 2.4M
CPU: 1min 9.765***r>CGroup: /system.slice/iotedge.service
└─4148 /usr/bin/iotedged -c /etc/iotedge/config.yaml如果 iotedge 无**常运行，请参阅 Azure IoT Edge 故障排除页面。
步骤 6：设置 DNS 和日志策略
在容器运行时上设置 DNS1.检查 IoT Edge 运行时运行状况。
输入：
iotedge check输出：
Configuration check***r> --------------------
...
‼ DNS server - Warning
Container engine is not configured with DNS server setting, which may impact connectivity to IoT Hub.
Please see https://aka.ms/iotedge-prod-checklist-dns for best practice****r> You can ignore this warning if you are setting DNS server per module in the Edge deployment.
‼ production readiness: certificates - Warning
Device is using self-signed, automatically generated cert****r> Please see https://aka.ms/iotedge-prod-checklist-certs for best practice****r> ...
‼ production readiness: logs policy - Warning
Container engine is not configured to rotate module logs which may cause it run out of disk space.
Please see https://aka.ms/iotedge-prod-checklist-logs for best practice****r> You can ignore this warning if you are setting log policy per module in the Edge deployment.
× Edge Hub can bind to ports on host - Error
Could not check current state of Edge Hub container
...
19 check(s) succeeded.
3 check(s) raised warnings. Re-run with --verbose for more detail****r> 1 check(s) raised errors. Re-run with --verbose for more detail****r> ...在此示例中，IoT Edge 出现了一些警告和一个错误。
如果 DHCP 服务器未分配 DNS 地址，则需要分配 DNS 地址。如果您未收到 DNS 警告，则无需采取任何措施。
在本教程中，您可以忽略以下内容：
· 证书警告
· 日志策略警告。您可以根据需要进行设置。
· Edge 中心错误。
注意：如果从未在 IoT Edge 设备上进行部署，则会发生 Edge 中心错误。如果从 Azure 云部署容器，则会自动生成 Edge 中心容器，并且该错误将消失。这是一个已知问题，请参阅 Microsoft GitHub Issue No.36941。
2.创建新文件夹。
mkdir /etc/docker3.打开 daemon.json。
vim /etc/docker/daemon.json4.将下面的代码**并粘贴到 daemon.json 文件中。使用 :wq! 保存您的更改。
{
"dns": ["8.8.8.8", "8.8.4.4"]
}8.8.8.8 和 8.8.4.4 是 Google 提供的公共 DNS 地址。在本教程中，它们用作 DNS 服务器。
设置日志策略
1.将日志设置放在 DNS 设置之后。vim /etc/docker/daemon.json{
"dns": ["8.8.8.8", "8.8.4.4"],
"log-driver": "json-file",
"log-opts": {
"max-size": "10m",
"max-file": "3"
}
}注意：请确保完全**上述语法，因为语法不正确会断开设备的连接。
2.重新启动容器运行时。
systemctl restart docker在此步骤中，将安装容器运行时和 Azure IoT Edge。另外，在 Azure 云上注册 DE10-Nano，这样您可以将应用程序从 Azure 云部署到 DE10-Nano。
3.再次检查 Azure* IoT Edge 运行时。
输入：
iotedge check输出：
21 check(s) succeeded.
1 check(s) raised warnings. Re-run with --verbose for more detail****r>1 check(s) raised errors. Re-run with --verbose for more details.DNS 警告和日志策略警告已消失。您可以继续忽略 Edge 中心错误。
步骤 7：扩大 microSD 卡的存储空间~/resize2fs_once
容器通常会占用 microSD 卡存储空间。 建议扩展 microSD 卡分区。此步骤中的脚本会将您的卡分区扩展到 microSD 卡的最大存储容量。
5.在 DE10-Nano 上执行以下 shell 脚本以扩展存储大小。
~/expand_rootfs.sh6.重新启动 DE10-Nano
reboot7.重新启动后，请执行以下 shell 脚本。
~/resize2fs_once8.检查分区大小。
输入：
df -Th输出：
Filesystem Type Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/root ext3 15G 2.0G 12G 15% /在此示例中，在 16 GB microSD 卡上，存储扩展到 12 GB。
步骤 8：部署模拟温度传感器
在此步骤中，您将从 Azure Marketplace 部署您的第一个模块。您在此步骤中部署的模块将模拟温度传感器，并将模拟数据发送到云。注意：有关如何将模块远程部署到 IoT Edge 设备的 Microsoft 教程，请参阅快速入门：将第一个 IoT Edge 模块部署到虚拟 Linux 设备。此步骤通常遵循 Microsoft 教程中的说明。
1.打开 Azure 门户，然后搜索“模拟”。在市场下，单击模拟温度传感器。
2.设置订阅、IoT 中心和 IoT Edge 设备名称。单击查找设备，将显示属于您指定的 IoT 中心的设备。
3.单击创建。
4.确保 IoT Edge 模块 中存在 SimulatedTemperatureSensor，然后单击 下一步：路由 (Next: Routes)。
5.保留路由的默认设置，然后单击审核 + 创建。
8.打开 DE10-Nano 控制台并使用 iotedge list 确认模块已部署（即状态：运行中）。
输入：
iotedge list输出：
NAME STATUS DESCRIPTION CONFIG
edgeAgent running Up 2 minute*******cr.microsoft.com/azureiotedge-agent:1.0
edgeHub running Up a minute mcr.microsoft.com/azureiotedge-hub:1.0
SimulatedTemperatureSensor running Up 2 minute*******cr.microsoft.com/azureiotedge-simulated-temperature-sensor:1.0应该显示“SimulatedTemperatureSensor”，表明您在 DE10-Nano 上部署了容器模块。
第一次部署可能需要一些时间。多次使用 iotedge list 命令，并等待 edgeHub、edgeAgent 和 SimulatedTemperatureSensor 列出，如上所示。edgeHub 和 edgeAgent 是用于管理 IoT Edge 的容器。
在 DE10-Nano 设备检查容器数据
1.检查 IoT Edge 运行时日志，以确保该模块正在将模拟数据发送到 Azure 云。输入：
iotedge logs SimulatedTemperatureSensor | tail -n 3输出：
02/14/2020 07:10:29> Sending message: 499, Body:
[{"machine":{"temperature":109.61642031237317,"pressure":11.095541554574158},"ambient":{"temperature":20.776358844375405,"humidity":26},"timeCreated":"2020-02-14T07:10:29.6590332Z"}]
02/14/2020 07:10:34> Sending message: 500, Body: [{"machine":{"temperature":109.47054543368078,"pressure":11.078922897507937},"ambient":{"temperature":20.883418869871374,"humidity":25},"timeCreated":"2020-02-14T07:10:34.6897821Z"}]
Done sending 500 messages发送 500 条消息后，该模块将停止运行，您需要重新启动。
iotedge restart SimulatedTemperatureSensor在云端检查容器数据
通过从 Azure 云中检查传感器模块，确认传感器模块在 DE10-Nano 上运行。安装 Azure CLI
此步骤使用运行 Ubuntu 16.04 的开发电脑，并遵循适用于 Ubuntu 的 Azure CLI 安装指南。注意：有关如何安装 Azure CLI 的 Microsoft 教程，请参阅 Azure 命令行界面 (CLI) 文档。
1.在开发电脑上，下载并执行安装脚本。
curl -sL https://aka.ms/InstallAzureCLIDeb | sudo bash该脚本会在您的电脑上自动安装 Azure CLI 应用程序。
2.在浏览器窗口中输入您的身份验证信息。
az login注意：如果出现“xdg-open”错误，请确保已设置浏览器环境变量。
```
echo $BROWSER
export BROWSER=firefox
```3.安装用于 Azure CLI 的 Azure IoT 扩展。
Microsoft 提供了一个开源扩展，即 用于 Azure CLI 的 Azure IoT 扩展，以便使用 Azure CLI 开发 Azure IoT 应用程序。
在本教程中，我们将使用它来查看 IoT 中心收到的消息。
az extension add --name azure-cli-iot-ext4.启用 az 命令完成。
source /etc/bash_completion.d/azure-cli注意：如果您重新打开终端，则完成功能将自动生效。
使用 Azure CLI 确认 DE10-Nano 消息
1.使用 Azure CLI 监控 DE10-Nano 消息
由于已将 Azure CLI 与您的云账户关联，因此可以使用 Azure CLI 监控 IoT 中心云接收的数据。在以下命令中，将 IoT 中心的名称放在 --hub-name 之后。例如：de10-nano-iot-hub。
输入：
az iot hub monitor-events --hub-name de10-nano-iot-hub输出：
...
{
"event": {
"origin": "de10-nano-iotedge",
"payload": "{\"machine\":{\"temperature\":104.63849517546522,\"pressure\":10.528436159230216},\"ambient\":{\"temperature\":20.712849819666172,\"humidity\":25},\"timeCreated\":\"2020-02-14T06:48:35.4649348Z\"}"
}
}
{
"event": {
"origin": "de10-nano-iotedge",
"payload": "{\"machine\":{\"temperature\":104.8690607204889,\"pressure\":10.554703120055697},\"ambient\":{\"temperature\":21.158996682920957,\"humidity\":26},\"timeCreated\":\"2020-02-14T06:48:40.5055251Z\"}"
}
}
...注意：如果未看到任何消息，请使用 iotedge logs 来检查 SimulatedTemperatureSensor 模块是否仍在正常工作。
后续步骤
恭喜！您已经完成了本系列的第一个教程。若要继续下一个教程，请转到使用 Microsoft Visual Studio 构建基于 Azure 容器的应用程序。如果您打算继续进入本系列的下一个教程，请勿删除您先前创建的资源组。如果不打算继续参加，您现在可以将其删除。删除资源组时，还将删除与之关联的所有 Azure 服务。