.. include:: ../module.txt .. _section9-iot-label: AWS IoT ====================================================== .. _section9-1-aws-iot-overview-label: Overview ------------------------------------------------------ AWS IoTは、インターネットを介してデータ連携するセンサー等のIoTデバイスからAWSクラウドへのセキュアなデータ通信・デバイス認証や、 IoTデバイス自体のリモート管理・ファームウェアアップデート等に加え、通信データの処理、保存、分析などを提供する包括的なサービスである。 2019年1月現在、AWS IoTは以下のような分類でサービス提供されている。 .. list-table:: AWS IoTが提供するサービス :widths: 3, 7 * - サービス名 - 概要 * - IoT Core - 数十万規模のデバイスのデータ収集・リモート制御を目的としたサービス。|br| AWSクラウドへのセキュア接続やデバイス認証、リクエストの受付やメッセージのルーティングを行う。 * - IoT Device Management - (大量の)デバイスの導入、整理、監視、リモート管理、ファームアップデート、パッチ管理を行う。 * - IoT Device Defender - デバイスの監査、アノマリー検出・アラート通知などを行う。 * - IoT Analytics - IoTデバイスから送信されたデータを収集、処理、保存、解析、可視化するサービス。 * - IoT Greengrass - エッジコンピューティング環境向けのサービス。AWS IoTの各種機能を |br| エッジコンピューティング環境で実現するためのデバイスにインストールするソフトウェアとサーバ側のサービスがある。 * - Amazon FreeRTOS - マイクロコントローラ向けのIoTオペレーティングシステム。マイコンベースの機器をIoTデバイス化できる。 * - IoT 1-click - AWS IoT エンタープライズボタン、SORACOM LTE-M ボタンといった |br| 専用のデバイスからLambdaFunctionを実行するためのサービス。 * - IoT SiteWise - Snowball Edgeなどのゲートウェイデバイスで動作するAWSクラウドへ |br| データをセキュアに送信するソフトウェアパッケージ。また、複数のゲートウェイから収集したデータを構造化、 |br| ラベリングし、リアルタイムに指標を作成し、可視化するダッシュボード機能もある。 * - IoT Events - デバイスから収集されたデータを継続的に監視し、定義したDetector Modelに従って |br| イベントを検出、アクションを実行するサービス。 * - IoT Things Graph - AWS IoT Greengrassに対応したエッジデバイスで実行するアプリケーションを、|br| モデルを用いて視覚的に設計するUIツール。 .. _section9-2-iot-core-label: AWS IoT Core ------------------------------------------------------ IoT CoreはAWS IoTの中核となるサービスで、主にデバイス間の通信やデバイスの状態管理を担当する。 IoT Coreは以下の６つのコンポーネントにより構成される。 .. list-table:: AWS IoT Coreのコンポーネントの概要 :widths: 3, 7 * - サービス名 - 概要 * - Device Gateway - MQTTプロトコル、HTTP1.1、WebSocketsを用いて(TLS1.2)、Publish、Subscribe型で通信する。また、デバイスとの間でどのくらい通信を維持するか(KeepAlive)設定する。 * - Identity Service(認証・認可) - 証明書によるデバイスごとの認証、独自もしくはAWS IoT X.509証明書による認証。機械同士の認証になるため、証明書、秘密鍵を使用して相互認証を行う。IoTポリシーを証明書にアタッチすることできめ細やかな権限設定が可能。 * - Message Broker - メッセージのルーティング * - Rule Engine - SQL文を使ったトピックのフィルタやデータ変換・拡張などを実行する。また別AWSサービスへのルーティングなども実行する * - Device Shadow - デバイスの状態管理、状態データの取得・保存を行う。 * - Registry - デバイスの状態管理、状態データの取得・保存を行う。 .. note:: Identity Serviceでは、あるデバイスのLeakした場合、全デバイスがRevokeの影響を受ける。そのため、特定のデバイスのみRevokeできるようにする。 .. note:: Device Shadowは以下のような要領で状態を管理する。 #. Thingは自身の状態をReportedとしてShadowに登録 #. Mobileは状態をクラウド側のShadowに登録 #. MobileはThingの状態の更新をDesiredとして登録 #. Thingとの状態がずれている場合、クラウド側から差分(Delta)の通知を送信し要求されている状態に変更する。 .. _section9-3-iot-device-management-label: AWS IoT Device Management ------------------------------------------------------ IoT Device Managementでは、主に(大量の)デバイスの導入、整理、監視、リモート管理、ファームアップデート、パッチ管理を行う。以下のような機能を持つ。 * シリアルIDなどデバイス情報の一括登録(テンプレートによるメタデータ、証明書、ポリシーを一括登録) * デバイスのグルーピングと検索(属性やシャドウを組み合わせて対象のデバイスを検索) * デバイスのロギングとモニタリング(デバイスやグループ(トラブルシューティング対象等)単位でログレベルの設定が可能) * OTA(OverTheAir)アップデート(リリース済みのデバイスに検証済み署名を送付する等)とアップデート対象モニタリング(どのくらいファームウェアのアップデートが完了したかを監視) * Jobs Fleet Rollouts(デバイスへのファームのカナリアリリース(Jobs)で動的なロールアウトが行える) .. _section9-4-iot-device-defender-label: AWS IoT Device Defender ------------------------------------------------------ .. todo:: IoT Device Defenderについて記述する。 .. _section9-5-iot-greengrass-label: AWS IoT Greengrass ------------------------------------------------------ インターネットに直接アクセスできないデバイスへのデータ配信等、エッジコンピューティング向けのサービス。 エッジデバイスにインストールするソフトウェアであり、クラウド上のプログラムをデバイス側へ転送し、デバイス側で実行する。 エッジコンピューティングでは主にレイテンシや帯域幅が問題になり、オフライン上での実行が必要になるケースも多いが、以下のような機能をもち、セキュアに実行できる。 [機能] * クラウドから配布したLambdaをローカルで実行 * ローカルでメッセジングとLambdaのTrigger * データの状態と同期 * 終端とのデバイスとの通信(MQTT)のためのプロトコルアダプタ * OTAアップデート * 機械学習のMLモデルをエッジデバイスにデプロイし、デバイス側で推論を行い、結果を活用する。 .. _section9-6-iot-analytics-label: AWS IoT Analytics ------------------------------------------------------ データノイズのクレンジング・フィルタリング、処理変換(圧縮等)、保存、定期的な蓄積、分析バッチ処理、可視化を行うサービス。 * AWS IoT Analytics -> Channel * Pipleline * Store Processed datastore * Data set * Advanced Analytics or Visualization .. _section9-7-FreeRTOS-label: Amazon FreeRTOS ------------------------------------------------------ .. todo:: FreeRTOSについて記述する。 .. _section9-8-iot-one-click-label: AWS IoT 1-Click ------------------------------------------------------ .. todo:: 1-Clickについて記述する。 .. _section9-9-iot-events-label: AWS IoT Events ------------------------------------------------------ .. todo:: IoT Eventsについて記述する。 .. _section9-10-iot-things-graph-label: AWS IoT Things Graph ------------------------------------------------------ .. todo:: IoT Things Graphについて記述する。 .. _section9-11-iot-sitewise-label: AWS IoT SiteWise ------------------------------------------------------ .. todo:: IoT SiteWiseについて記述する。 Hundson Memo .. sourcecode:: bash kawabataku:~/environment $ sudo pip install AWSIoTPythonSDK Collecting AWSIoTPythonSDK Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/01/6f/ee3c174d87c3cd0b9cfa8e7e0599549ea28f495be2559dcc64c6d6485973/AWSIoTPythonSDK-1.4.3.tar.gz (79kB) 100% |████████████████████████████████| 81kB 3.5MB/s Building wheels for collected packages: AWSIoTPythonSDK Running setup.py bdist_wheel for AWSIoTPythonSDK ... done Stored in directory: /root/.cache/pip/wheels/60/43/ee/3df322dae6a74e27af57d797beb8cf35d2b1391f09073fa189 Successfully built AWSIoTPythonSDK Installing collected packages: AWSIoTPythonSDK Successfully installed AWSIoTPythonSDK-1.4.3 You are using pip version 9.0.3, however version 18.1 is available. You should consider upgrading via the 'pip install --upgrade pip' command. kawabataku:~/environment $ kawabataku:~/environment $ kawabataku:~/environment $ kawabataku:~/environment $ wget http://bit.ly/2QqqRqx -O dummyclient.tar.gz --2019-01-16 07:09:15-- http://bit.ly/2QqqRqx Resolving bit.ly (bit.ly)... 67.199.248.11, 67.199.248.10 Connecting to bit.ly (bit.ly)|67.199.248.11|:80... connected. HTTP request sent, awaiting response... 404 Not Found 2019-01-16 07:09:15 ERROR 404: Not Found. kawabataku:~/environment $ wget http://bit.ly/2QggRgx -O dummyclient.tar.gz --2019-01-16 07:10:03-- http://bit.ly/2QggRgx Resolving bit.ly (bit.ly)... 67.199.248.10, 67.199.248.11 Connecting to bit.ly (bit.ly)|67.199.248.10|:80... connected. HTTP request sent, awaiting response... 301 Moved Permanently Location: https://s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/awsj-iot-handson/data-collection/dummyclient.tar.gz [following] --2019-01-16 07:10:03-- https://s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/awsj-iot-handson/data-collection/dummyclient.tar.gz Resolving s3-ap-northeast-1.amazonaws.com (s3-ap-northeast-1.amazonaws.com)... 52.219.68.84 Connecting to s3-ap-northeast-1.amazonaws.com (s3-ap-northeast-1.amazonaws.com)|52.219.68.84|:443... connected. HTTP request sent, awaiting response... 200 OK Length: 6036 (5.9K) [application/x-gzip] Saving to: ‘dummyclient.tar.gz’ dummyclient.tar.gz 100%[=============================================================>] 5.89K --.-KB/s in 0s 2019-01-16 07:10:03 (210 MB/s) - ‘dummyclient.tar.gz’ saved [6036/6036] kawabataku:~/environment $ kawabataku:~/environment $ kawabataku:~/environment $ tar -zxvf dummyclient.tar.gz tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.dev' tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.ino' tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.nlink' ./._DummyDevice tar: Ignoring unknown extended header keyword `LIBARCHIVE.creationtime' tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.dev' tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.ino' tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.nlink' DummyDevice/ tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.dev' tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.ino' tar: 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extended header keyword `SCHILY.nlink' DummyDevice/IoT_common.py tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.dev' tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.ino' tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.nlink' DummyDevice/certs/._root.pem tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.dev' tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.ino' tar: Ignoring unknown extended header keyword `SCHILY.nlink' DummyDevice/certs/root.pem kawabataku:~/environment $ kawabataku:~/environment $ kawabataku:~/environment $ ls dummyclient.tar.gz DummyDevice README.md kawabataku:~/environment $ kawabataku:~/environment $ kawabataku:~/environment $ cd DummyDevice/ kawabataku:~/environment/DummyDevice $ ls certs dependency.py deviceMain.py IoT_common.py kawabataku:~/environment/DummyDevice $ python deviceMain.py --device_name sample_iot_thing -- root_ca ./certs/root.pem --private ./certs/ccaf1d27c4-private.pem.key --endpoint a2zv4jn2dn9jft-ats.iot.us-west-2.amazonaws.com usage: deviceMain.py [-h] --device_name DEVICE_NAME --endpoint ENDPOINT --root_ca ROOT_CA --cert CERT --private PRIVATE deviceMain.py: error: argument --endpoint is required kawabataku:~/environment/DummyDevice $ python deviceMain.py --device_name sample_iot_thing --root_ca ./certs/root.pem --private ./certs/ccaf1d27c4-private.pem.key --endpoint a2zv4jn2dn9jft-ats.iot.us-west-2.amazonaws.com usage: deviceMain.py [-h] --device_name DEVICE_NAME --endpoint ENDPOINT --root_ca ROOT_CA --cert CERT --private PRIVATE deviceMain.py: error: argument --cert is required kawabataku:~/environment/DummyDevice $ python deviceMain.py --device_name sample_iot_thing --root_ca ./certs/root.pem --private ./certs/ccaf1d27c4-private.pem.key --endpoint a2zv4jn2dn9jft-ats.iot.us-west-2.amazonaws.com --cert ./certs/ ccaf1d27c4-certificate.pem.crt ccaf1d27c4-public.pem.key root.pem ccaf1d27c4-private.pem.key ._root.pem kawabataku:~/environment/DummyDevice $ python deviceMain.py --device_name sample_iot_thing --root_ca ./certs/root.pem --private ./certs/ccaf1d27c4-private.pem.key --endpoint a2zv4jn2dn9jft-ats.iot.us-west-2.amazonaws.com --cert ./certs/ccaf1d27c4-certificate.pem.crt send back state payload:{"state": {"reported": {"wait_time": 5}}}