Devsumi2013 Ruby開発者のみなさん、mrubyで楽しく快適な組み込みアプリ開発を始めませんか?

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Summit

Ruby開発者のみなさん、
mrubyで
楽しく快適な組み込みアプリ開発を
始めませんか?

15-E-2 曽我部崇
#devsumiX 株式会社インターネットイニシアティブ
プロダクト本部アプリケーション開発部

Developers Summit 2013 Action !

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自己紹介

• 曽我部崇(@rev4t)
– IIJで企業向けルータの開発などに従事

最近の活動場所
• mruby (http://github.com/iij/mruby)
• openstack
– コントリビュータ始めました(IPv6まわりの修正をし
た程度..)

Developers Summit 2013 Action ! 2

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SEIL(ザイル)作っています

• ISPのノウハウを結集してIIJが開発した企業向
けアクセスルータ
• Firmwareは独自開発、Hardwareは国内製造
• 仮想化環境(VMWare, KVM, Hyper-V)対応


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SEILのアーキテクチャ

• NetBSDをベースに、ルーティングエンジンや
コンフィグ管理システム(CLI, WebUI)を組み込
んでいる

コンフィグ管理システム
Quagga
Other daemons
(Routing Engine)
libc
NetBSD Kernel

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質問

• 組込ソフトの開発をして
いる人はどれくらいい
らっしゃいますか?


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mrubyとの出会い

• 2011年春頃
– 社内プロジェクトで、SEILに cruby を組み込んだ
• 2011年8月頃
– 社内の先輩前橋さん(@tmeb4)にmrubyの存在を教
えてもらう
– SEILでも動くか試すべく、関係者にコンタクトを取る
• 2011年12月頃
– ソースコードを入手し、SEIL上でもmrubyが問題なく動
作した


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組込ソフト開発者の苦悩
IIJ が提供中のオープンソースソフト ARMSD よりコードを一部抜粋 …
https://githu b.c om /s eil - sm f/a rms d

static int nread = fread(buff, 1, len, fp);
load_from_file(char *fname, char **bufp) if (nread < len && !feof(fp)) {
{
fprintf(stderr, "fread() failed¥n");
FILE *fp = NULL;
char *buff = NULL; nread = -1;
size_t len; goto failure;
int nread = -1; }
*(buff + len) = '¥0';
fp = fopen(fname, "r"); failure:
if (fp == NULL) {
if (buffp)
fprintf(stderr, "failed to open¥n");
nread = -1; *buffp = buff;
goto failure; if (fp)
} fclose(fp);
fseek(fp, 0, SEEK_END);
len = ftell(fp); return nread;
fseek(fp, 0, SEEK_SET);
}
buff = malloc(len + 1);
if (buff == NULL) {
fprintf(stderr, "malloc failed");
nread = -1;
goto failure;
}


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C言語でコード書くのは結構大変
油断すると、すぐにバグが入ります ;-(

• エラー処理のコードが煩雑
• 特に文字列処理が大変
– 文字列領域の踏み抜き..
– 確保したメモリの解放忘れでメモリリーク..
– FDの解放し忘れでFDリーク..
– etc...


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軽量Ruby(mruby)とは

• 家電製品などの開発生産性を向上させることを目指し
て設計されたRuby言語
• 2011-2012年にかけて、経済産業省の「地域イノベー
ション創出研究開発事業」として、開発が進められた
• 2012年4月に、MITライセンスとしてgithub上に公開
• 特長
– Ruby処理系に必要な資源（メモリ）の削減
– 実行速度の向上
– リアルタイム性の向上
– 直接見えないように変換されたソースコード


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mrubyを使えば開発効率が上がる?

コンフィグ管理システム文字列処理が多い
Quagga
Other daemons
(Routing Engine) システムプログラミング
libc
NetBSD Kernel C言語必須

コンフィグ管理システムはrubyで書くと
開発効率が高まりそう

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Small is Beautiful

• mruby(ミニマム)はruby言語の最少セットのみ
を提供
– 利用者は、必要なものだけを選んで組み込む
– 不要なものは入れなくて済むため、コンパクトに
なる

Apps
• mrbgem A mrbgem A mrbgem B mrbgem C
• mrbgem B (IO) (Regexp) (Socket)
• mrbgem C mruby Virtual Machine
• …

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mrubyが動作する最小構成は?

• RX62N(ルネサス 32bitマイコン)
– EAPL-Trainer mruby
– 96MHz CPU, 1MB Flash Rom, 128kB RAM
• 32bit ARM7
– Lego Mindstorms NXT
– 256kB Flash Rom, 64kB RAM
– 但し、hash実装などをダイエットしないと64kBの
RAMでは動かないらしい

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SEIL/X1 ハードウェア構成

• CPU: Cavium Octeon (SoC)
– MIPS64アーキテクチャ
• Memory: 256MB
• Flash: 16MB
• USB: 1ポート
• Ethernet: GbE 3-port


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IIJの取り組み事例
1. バックボーン遅延測定
「QUILL」

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事例1: Quillシステム

• IIJバックボーンの遅延等を測定
• 国内外の中継施設にプローブを配備
– プローブの開発にはrubyを使用


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Quillプロジェクトの課題

• プローブはすぐにオペレータが対応できない
場所にも置いてある
– 従来は汎用PCサーバを使用
– できる限り壊れてほしくない
– 交換するときは誰でも簡単にできるようにしたい

SEIL/X1 を使うことにした

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crubyは大きすぎた..

• リリース版のfirmwareに入りきらない
– 社内専用版を作って、使わない機能はザックリと
削除
– 今の所支障はないが、今後firmwareをメンテナン
スし続けるのは大変

mruby版firmwareへ移行を検討中


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2. 柔軟なルータ「SEIL(ザイル)」


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もっと柔軟なルータが欲しい

• イベントスクリプト機能開発中
– SEILの機能をmrubyスクリプトから操作
– 経路障害、インタフェースのUp/Downなどのイベ
ントをトリガになる
Action
軽量Ruby
スクリプト •最低限の切り分け作業を自動化
Event • ping, show status route, ...
•インタフェースDown •外部サービスとの連係
•CPU負荷上昇 • IaaSやPaaSの性能を増減
•通信量の増加 • 監視システムへアラートを
•経路の変化送信
•etc. •経路切替


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色々作ってみました(1)

• つぶやくルータ
– 電力消費量をtweet
– http://twitter.com/wattmeter2012
– https://github.com/iij/mruby/tree/iij/app/twitter

The Internet

ついったー電力計 @wattmeter2012
2012/02/01 18:27:47 現在の使用電力は 12 W です！
USB


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色々作ってみました(2)

• Amazon S3
– 監視異常をトリガにして、コンテンツをアップロー
ド
• https://github.com/iij/mruby-aws-s3
Amazon
The Internet S3

監視異常


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3. ネットワーク管理サービス
「SACM」

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SACMとは

• SACM [Service Adapter Control Manager]
– 機器の自動接続、一元管理ができるサービス
– http://www.sacm.jp/

SA=Service Adapter

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SACM 新サービスの特長

• 「富山の置き薬」タイプのネットワーク接続
サービス
– 機能自体に課金
• ネットワーク機器「SA-W1」は無償で提供
• IPsec-VPNレシピ、又は無線LANレシピ
– 必要なネットワークを迅速に構築できる


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SA-W1にmrubyを搭載しました

• コンフィグ管理システム「レシピフレームワー
ク」はmrubyを用いて開発されています

中間形式の内部プログラム向けの
設定ファイル設定ファイルに変換
設定
パラメータ

レシピ
フレームワーク


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mrubyを使って分かったこと(1)

• 開発効率が上がった
– 文字列処理やロジックが簡潔に記述できるように
なった
– いちいちfirmwareをビルドしなくてもプログラムを
差し替えできるのは便利


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mrubyを使って分かったこと(2)

• たくさん地雷を踏みました..
– mrubyのバグ潰しに結構時間を費やしました ;-)
– これからmrubyを使う人は割と安心して使える

• 沢山の人がmrubyを使えば、さらにバグが
減って安定します!


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まとめ


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組込機器の開発プロセスが進化する

• 今までの組み込み機器開発
– ドライバ、アプリ(ロジック)全てC言語又はアセンブリ
言語で開発

• これからの方向性
– 速度やリソースの制約がある箇所だけC言語やアセ
ンブリ言語で記述
– その他のロジック部分は、出来る限り開発効率の良
い言語で開発
– テスト駆動開発


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アプリにmrubyを組み込む

• アプリへの組み込みにも向いている
• 例
– apache に組み込む => mod_mruby
– iOSアプリに組み込む => MobiRuby
– 言語内DSL
• mruby(ミニマム) + 必要なmrbgemだけを組み込むことで、コ
ンパクトかつ堅牢になる
• 利点
– アプリ動作ホストのruby環境に依存しない
• rubyバージョン、gem依存を気にしなくて良い


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mrbgem

• mruby版のGEM
• 2012年12月、本家にコミットされた
• mrubyのビルド時にGEMを組み込むことができる
– rubyスクリプト、C言語のコードどちらも組み込み可能

mrbgemに対応した以後、mrubyのエコシステムが
急速に進化中
https://github.com/mruby/mruby/wiki/Related-Projects


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ruby+mruby = Internet of Things

• ruby + mrubyで、様々なモノやクラウドをイン
ターネットを介して結び付けることができる

照明、家電、冷暖房、
蓄電池、各種センサ,etc.


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It’s your turn.


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皆さんもmruby始めてみませんか?

• 組込機器の開発をしている皆さん
– mrubyが載りそうであれば、開発効率が高められ
るかどうか試してみませんか?
• サーバ用のソフトを開発している皆さん
– アプリ内のミニ言語などに使ってみませんか?


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PR: SEIL mrubyアプリを作りませんか?

• SEIL/x86
– https://www.seil.jp/community/seilx86
– 仮想ルータソフトウェア
– コンフィグ保存が不要であれば、無料で使える

• 今春リリース予定のfirmwareでmrubyスクリプト
に対応予定
• 今後、アプリコンテストなどを企画する予定です。
是非ご参加ください!

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mrubyのビルド方法(1)

• PC環境(Linux, Mac) でビルドに必要なもの
– GCC
– bison
– git
– Rake (Ruby版make) または ruby1.8以降


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$ git clone https://github.com/mruby/mruby
$ cd mruby
$ ./minirake (または、 rake)

• bin/mruby
– mrubyインタプリタ
• bin/mrbc
– mrubyコンパイラ
• in/mirb
– mruby版 irb


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hello.rb
class Hello ソースコードを直接実行
def world $ bin/mruby hello.rb
puts "Hello World!" Hello World!
end
end バイナリファイルを実行
$ bin/mrbc hello.rb
a = Hello.new $ bin/mruby –b hello.mrb
a.world Hello World!


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irep 148 nregs=4 nlocals=2 pools=0 syms=3
$ bin/mruby –v hello.rb 000 OP_LOADNIL R2
mruby - Embeddable Ruby Copyright (c) 2010-2013 mruby
001 OP_LOADNIL R3
developers
002 OP_CLASS R2 :Hello
NODE_SCOPE:
003 OP_EXEC R2 I(149)
local variables:
004 OP_GETCONST R2 :Hello
a
005 OP_SEND R2 :new 0
NODE_BEGIN:
006 OP_MOVE R1 R2
NODE_CLASS:
007 OP_MOVE R2 R1
:Hello
008 OP_SEND R2 :world 0
body:
009 OP_STOP
NODE_BEGIN:
NODE_DEF:
world
000 OP_TCLASS R1
NODE_BEGIN:
001 OP_LAMBDA R2 I(+1)
NODE_CALL:
1
NODE_SELF
002 OP_METHOD R1 :world
method='puts' (286)
003 OP_LOADNIL R0
args:
004 OP_RETURN R0
NODE_STR "Hello World!" len 12
NODE_ASGN:
lhs:
000 OP_ENTER 0:0:0:0:0:0:0
NODE_LVAR a
001 OP_LOADSELF R2
rhs:
002 OP_STRING R3 "Hello
NODE_CALL:
World!"
NODE_CONST Hello
003 OP_SEND R2 :puts 1
method='new' (7)
004 OP_RETURN R2
NODE_CALL:
NODE_LVAR a
Hello World!
method='world' (330)


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軽量Rubyフォーラムのご紹介

• 2013年2月に発足予定のNPO法人
– http://forum.mruby.org
– IIJも加入予定
• このような人・企業は、是非ご参加ください!
– 自社製品の開発言語として軽量Rubyを採用してみたい
– 軽量Rubyの今後の開発方針をいち早く知りたい、意見したい
– 顧客に軽量Rubyを提案することで差別化を図りたい
– 軽量Ruby（あるいはその周辺ツール）の開発に関与したい
– 自社で軽量Ruby製品をNPOを通じて宣伝したい
– 軽量Ruby教育関連事業を企画したい
– とにかく軽量Rubyを応援したい


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IIJが作るPaaS = MOGOK

• http://mogok.jp/


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