2023-01-26_IoTに活かそう！「UNIXという考え方」.pdf

IoTに活かそう！
「UNIXという考え方」
2023年1月26日
AWS Community Builder
JAWS-UG IoT専門支部運営メンバー
立石（株式会社グリーンノート）

自己紹介
2023/01/26 © 2023 Greennote Inc. All rights reserved. 1
l 立石彰
Ø 株式会社グリーンノート代表取締役社長
Ø AWS Community Builder （3年目）
l 製造業とITの2足歩行で33年
Ø 材料、部品、装置からシステムまで開発
Ø 独立して5年目
Ø 幻滅期のIoTを復興するお手伝いをしています
l 好きなAWSサービス
Ø IoT Analytics、Greengrass、1-click

「UNIXという考え方」
l みなさんご存知のこととは思いますが…
l re:Invent 2022で行われたキーノートスピーチ
Ø Dr. Werner Vogels,
Amazon.com Vice President and Chief Technology Officer
l 雑なまとめ
Ø 世の中のできごとは同時多発的に発生するもの
Ø それを処理するシステムは非同期・疎結合であるべき
Ø 「小さく」「単純な」コンポーネントの組み合わせ
Ø コンポーネント間を流れる「イベント」
l UNIXが体現した世界

アーカイブが見られます

reCap

UNIXパイプ
AWS re:Invent 2022 - Keynote with Dr. Werner Vogels より（35分22秒）

UNIXパイプ
access.log を読み込み
/gateway/allapi を含む行を取り出し
" 500 を含む行を取り出し
テキストの順序を反転
スペースで区切られた要素の4番目を取り出し
テキストの順序を反転
並べ替え
重複削除

access̲log の例

grep /api

grep "¥" 200"

rev

cut -d " " -f4

rev | sort | uniq
access̲logのうち、/apiへのアクセスが200となったケースの一覧

IoT開発の現場では……
l デバッグ手段が限られる場合が多い
Ø ログファイルを回収して解析するしかない場合も
l ログ解析能力が開発効率向上に直結
Ø デバッグログは極めて大量になりがち
Ø しかし、必要なログはごく少数である場合が多い
Ø 手作業では効率が悪いだけでなく、抜け漏れが発生
l UNIXライクなツールを使いこなして
開発効率を上げよう！

その他 IoT開発者必修コマンド
l sed
Ø 主に行単位で検索、置換、抽出などを実行
l awk
Ø テキストからのデータ抽出、演算、整形出力など
l jq
Ø JSONファイルの整形、抽出、データ処理など

特にAWS CLIとの相性は抜群
ローカルリモート
ローカルで生成した一時クレデンシャルを
リモート側に渡したい
コピペが面倒かつ
ミスが発生しやすい

特にAWS CLIとの相性は抜群
AWS CLIの出力結果から、コピペ可能な一時クレデンシャルを生成

パイプ以外にも……

その他のパターン

Lチカを考える
0.5秒おきにLEDを点滅させてください。

Lチカを考える
スタート
LEDを点灯させる
0.5秒待つ
LEDを消灯する
0.5秒待つ

Lチカを考える
あ、やっぱりボタンで
ON/OFFできるように
してください。

Lチカを考える
スタート
ボタンが押されるのを待つ
LEDを消灯する
ボタンが離されるのを待つ

Lチカを考える
いや、そうじゃなくて
ボタンが押されたら
光るようにしてください。

Lチカを考える
スタート
ボタンが押されるのを待つ
ボタンが離されるのを待つ
LEDを消灯させる

Lチカを考える
ボタンを2つに増やして、
LEDも2つに増やします
LED①はタイマーで
制御してください
センサを追加して、
値に応じて光らせましょう
ボタンを押したらLED②を
点滅させてください
……

Lチカを考える
もうムリ。

実装を考えてみよう
l 使用するプラットフォームごとに違ってくる
Ø FreeRTOSなど
ü OSレベルでキュー、メッセージ、ストリームなど
高度な処理がサポートされている
Ø Arduino
ü 適切な外部ライブラリを使用する必要あり
（自分で実装することも不可能ではない）
Ø AWS IoT Greengrass
ü コンポーネント間通信によるPub/Subをサポート

AWS IoT Greengrassとは

AWS IoT Greengrassとは
コンポーネント

UNIX的なコンポーネント設計
l 小さく単純なコンポーネント
l それぞれが疎結合なコンポーネント群
l 非同期的なコンポーネント間の通信
l 開発効率化
l デプロイ工数削減
l 管理工数削減等々

実例
l センサ可視化ソリューション
Ø 現在はCO2センサに対応
Ø 夏に向けWBGTセンサなど追加予定
l 多様な入力、出力に対応したい
Ø EnOcean、BLE、I2Cなど
Ø 内蔵データベース、表示画面
Ø クラウド連携
l 管理工数、開発工数の削減
Ø Greengrassを効率的に使う工夫

複雑に入り組んだデータの流れ
センサ
センサ
センサ
CO2センサ
データ解釈
WBGTセンサ
データ解釈
温湿度センサ
データ解釈
監視データ収集
EnOcean
BLE
Wi-Fi
I2C クラウド連携
DB 可視化
その他のセンサ
データ解釈
認証・認可

ブローカーによる流れの整理
センサ
センサ
センサ
CO2センサ
データ解釈
WBGTセンサ
データ解釈
温湿度センサ
データ解釈
クラウド連携
DB 可視化
データ解釈
認証・認可

Grenngrass IPC (Pub/Sub)
Subscriber
Subscriber
Subscriber
Subscriber
Subscriber
Publisher
Broker
publish̲to̲topic()
aws.greengrass#PublishToTopic
subscribe̲to̲topic()
aws.greengrass#SubscribeToTopic

Greengrassコンポーネント
コンポーネント
recipe.yaml / recipe.json
gdk-config.json
実行ファイルなど
コンポーネント自体に関する情報
コンポーネントの中身に関する情報
実行可能であればおよそ何でも

権限設定 recipe.json
{
"accessControl": {
"aws.greengrass.ipc.pubsub": {
"com.example.MyLocalPubSubComponent:pubsub:1": {
"policyDescription": "Allows access",
"operations": [
"aws.greengrass#PublishToTopic",
"aws.greengrass#SubscribeToTopic"
],
"resources": [
"*"
]
}
}
}
}

Publish部のpythonコード例
from awsiot.greengrasscoreipc.clientv2 import ¥
GreengrassCoreIPCClientV2
from awsiot.greengrasscoreipc.model import (
PublishMessage,
BinaryMessage
)
ipc_client = GreengrassCoreIPCClientV2()
binary_message = ¥
BinaryMessage(message=bytes(message, 'utf-8'))
publish_message = ¥
PublishMessage(binary_message=binary_message)
ipc_client.publish_to_topic( ¥
topic=topic,
publish_message=publish_message)

Subscribe部のpythonコード例
from awsiot.greengrasscoreipc.clientv2 import ¥
GreengrassCoreIPCClientV2
from awsiot.greengrasscoreipc.model import (
SubscriptionResponseMessage
)
ipc_client = GreengrassCoreIPCClientV2()
_, operation = ipc_client.subscribe_to_topic(
topic=topic,
on_stream_event=on_stream_event,
on_stream_error=on_stream_error,
on_stream_closed=on_stream_closed )
def on_stream_event(event: SubscriptionResponseMessage) -> None:
def on_stream_error(error: Exception) -> bool:
def on_stream_closed() -> None:

小さく単機能なコンポーネント
CO2センサ
データ解釈
WBGTセンサ
データ解釈
温湿度センサ
データ解釈
クラウド連携
DB
可視化
データ解釈
認証・認可
ハードウェア関連
LED、ボタン等
AWS IoT Greengrass

コンポーネント開発の例
CO2センサ USBドングル産業用Raspberry Pi
EnOcean
細切れのバイナリデータ意味のあるパケット
データパケット
抽出
800ppm
パース
コンポーネントコンポーネント
ブローカー

メリット① 拡張性
細切れのバイナリデータ意味のあるパケット
データパケット
抽出
CO2
パース
コンポーネントコンポーネント
ブローカー
熱中症
その他
パーサを用意するだけで対応センサが増やせる

メリット② テストが容易
ダミーパケットパース
多数のテストケースに対する単体テストが容易に実施／自動化できる
800ppm
テストデータ
800ppm
結果
自動テスト

まとめ
l UNIXという考え方は、
IoT開発においても大変重要になります。
l 開発途中のログ解析には、
UNIXライクなツールの使いこなしが効果大です。
l IoTは現実社会を写す鏡です。
同時多発的に様々なことが起こるだけでなく、
さまざまな予測不能なできごとが発生します。
l IoTの設計にUNIXという考え方を活かすことで、
非同期・疎結合かつ開発しやすい設計が
できるようになります。

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