AWS IoTのい・ろ・は

AWS IoTの
株式会社サーバーワークス技術３課
森大樹
い・ろ・は（仮）

Who am I ?
○ 株式会社サーバーワークス技術３課
グッド・ルッキング・エンジニア
○ 元アプリケーションエンジニア
○ 呼称：「本物の大樹」
→経理課の「元祖大樹」と対決中
○ AWS Lambda(Python)
○ 大阪生まれ大阪育ちの後厄（お祓い済）
● 森大樹 (2017年01月JOIN)

とは
 AWSに特化したインテグレーション事業とサービスの提供
 「クラウドで、世界を、もっと、はたらきやすく」
 ３年連続 APN プレミアコンサルティングパートナー
 ５５０社３２００＋プロジェクトの実績 (2017年07月現在)
 東京・大阪・福岡・仙台・札幌に拠点
 絶賛、エンジニア・営業・営業アシスタントを募集中

IoT is なに？
 “Internet of Things”の略

IoT is なに？
 モノのインターネット

IoT is なに？
 モノ＝地球上の何か

IoT is なに？
 モノの情報をインターネット経由で収集

IoT is なに？
 収集した情報を分析

IoT is なに？
 収集した情報を分析
 分析した情報を活用

IoTでできること
 環境のモニタリング
温度、湿度、気圧、照度、音など

 動きのモニタリング
衝撃、振動、落下、移動など

 動きのモニタリング
衝撃、振動、落下、移動など
 位置のモニタリング
存在確認、近接確認、通過確認

環境動き位置
分析
改善
/
活用

今日のお話
AWS IoTの
い・ろ・は

まずは、AWS IoT
その前に、IoTについて覚える５つのこと

AWS IoTの前に覚えておくこと（その１）
 MQTT
 Message Queueing Teremetry Transfer プロトコル
 制約された環境での使用を想定
 ネットワークコストが高い
 帯域幅が狭い
 信頼性が低い
 低リソースなプロセッサやメモリを持つ組み込み機器

AWS IoTの前に覚えておくこと（その１）ー MQTTの特徴
MQTTの特徴
 小さなヘッダ（最小2Byte、HTTPは最小50Byte）
 Pub/Sub型のプロトコル
 データはブローカー（仲介者）を経由して通信
 １対多の配信が可能
 QoS (Quality of Service)の設定が可能
 電源切れやネットワーク断を想定した機能を保有
 Retain, Will (Last Will and Testament)

AWS IoTの前に覚えておくこと（その２）
 Pub(Publisher)/Sub(Subscriber)
 Publisher
データを発信
 Subscriber
データを受信（購読）
 PublisherとSubscriberは直接通信しない

AWS IoTの前に覚えておくこと（その３）
 Broker
 データを仲介するところ
 PublisherもSubscriberもBrokerと通信
 Subscriberは基本的にBrokerと常時接続

AWS IoTの前に覚えておくこと（その４）
 Topic
 データを送受信する際につける件名みたいなの
 スラッシュ (/)を使うことで階層的に見せる
Topicの例
Tokyo/RoomA/Temperature
Tokyo/RoomA/Humidity
Tokyo/RoomB/Temperature
Osaka/RoomA/Temperature

AWS IoTの前に覚えておくこと（その４）
 Topic
 Subscribeする時にTopicをワイルドカード指定可能
 #（以下の階層全部）
 Tokyo/#
東京オフィスの全部の部屋のすべての値
 +（その階層全部）
 Osaka/+/Temperature
大阪オフィスの全部の部屋の気温

AWS IoTの前に覚えておくこと（その５）
 QoS (Quality of Service)
 ネットワーク上で提供するサービス品質
 QoSレベル
 QoS0 ：最高１回（届くかは保証しない）
 QoS1 ：必ず１回届くが複数回もありえる
 QoS2 ：正確に１回届く
 QoSレベルが高くなると確認(ACK)が入り、通信量増

AWS IoTの前に覚えておくこと５つのこと
MQTT
Pub(Publisher) / Sub(Subscriber)
Broker
Topic
QoS(Quality of Service)

AWS IoTとは
認証・インタフェース
デバイスレジストリ
デバイスシャドウ
ルールエンジン

AWS IoTとは
認証、認可・インタフェース
データをMQTTかHTTPSでAWSに送れる
認証は証明書、IAM、Cognito
デバイスから利用する場合、基本は証明書による認証
デバイス向けのSDKも提供されている
Embedded C, JavaScript, Arduino Yun, Java, Python, iOS,
Android

AWS IoTとは
認証、認可・インタフェース
IAM PolicyやAWS IoTのPolicyを使って、証明書別、ユーザ
別に実行可能な動作を詳細に定義可能
Policyの例
{
"Version": "2012-10-17",
"Statement": [{
"Effect": "Allow",
"Action": "iot:Subscribe",
"Resource": “arn:aws:iot:us-east-1:xxxxxxx:topic/toilet"
},{
"Effect": "Allow",
"Action": "iot:Receive",
"Resource": "arn:aws:iot:us-east-1:xxxxxx:topic/toilet"
}]
}

AWS IoTとは
デバイスレジストリ
ManagementConsoleに仮想的なデバイス「Things」を作れる
最大50組のKey/ValueをThingに紐付けられる
ThingsにJSONを保持させられる(Shadow)

AWS IoTとは
デバイスシャドウ
Thingsに紐づくJSON
MQTT, HTTPS, SDKでアクセス可
Get, Update, Deleteができる
このJSONを通して非同期にコミュニケーションを行える
(MQTTのPublishを受け取れなかった時でも、デバイスシャド
ウに残しておけば、後から能動的に取りにいける)

AWS IoTとは
デバイスシャドウの２つの属性
ReportedとDesiredの２つの状態(属性)を持つ
Reportedはデバイス用、Desiredはアプリケーション用に用意
されている
ReportedとDesiredの間に差分がある場合は、その差分が
Delta属性としてJSONに付与される
差分が発生すると、その旨のメッセージがPublishされる

AWS IoTとは
デバイスシャドウのJSON構造

AWS IoTとは
デバイスシャドウの注意点
デバイスシャドウはDiffと通知機能を持ったJSON置き場で、そ
れ以上の事は行わない
デバイスシャドウのユースケースとしてデバイスのファーム
ウェアアップデートが挙がることが多いが、AWS IoTの機能だ
けでできるわけではない
AWS IoTが用意しているのは手段のみであり、ユーザ側でも多
少作ることが必要になる

AWS IoTとは
 ルールエンジン
 データのフィルタリングや加工を行ったり、サービスと連携が
できる機能
 条件を指定するQueryと、連携を指定するActionの２つで構成
される
 QueryはSQL Likeな文法で書ける

AWS IoTとは
 ルールエンジンのクエリ
 SQL風
 JSONをパースして、クエリの中でJSON属性にアクセス可能
(データはJSONで送った方がいい）

AWS IoTとは
 SQL風
 SELECT * FROM ‘Tokyo/RoomA/temperature’
WHERE temperature > 30
JSONの属性「temperature」を
参照している
この条件がTRUEの時にAction
が実行される
このTopicを受信した時に
Queryが実行される
想定されるデータ
Topic
Tokyo/RoomA/temperature
Payload
{
“temperature”: 32
}

AWS IoTとは
 四則演算やTimestampも利用可能

AWS IoTとは
 四則演算やTimestampも利用可能
 SELECT (temperature * 1.8) + 32 as fahrenheit,
timestamp() as ts
FROM ‘Tokyo/RoomA/temperature’
WHERE temperature > 30
四則演算で摂氏を華氏に変換
タイムスタンプを発行
(ミリ秒表記のunixtime)
加工されたデータ
Topic
Tokyo/RoomA/temperature
Payload
{
“temperature”: 32,
“fahrenheit”: 89.6,
“timestamp”:
1478660309204
}

AWS IoTとは
 アクションで他のAWSサービスとの連携を設定可能
 指定したサービスにデータを流せる
 一つのルールに複数のアクションが設定可能

AWS IoTと聞いて覚えておくこと
 認証、認可・インタフェース
 デバイスレジストリ
 デバイスシャドウ

AWS IoT と連携できるサービス

Amazon S3

 Amazon S3
 オブジェクトストレージ
 1GBあたり、約３円、耐久性は99.99999999%
 連携できる機能
 AWS IoTで受け取ったデータをS3のオブジェクトとして保存
(１データ：１オブジェクト）
 Kinesis Firehoseを経由して利用すると複数のデータをまとめて
１ファイルにしてS3に出力可能

Amazon S3
Amazon SNS

 Amazon SNS
 メールやモバイルなど様々な通知をするサービス
 SNSの通知を起点にアクションを実行できるAWSサービスあり
 AWS IoTで受け取ったデータをSNSのTopicに対してPublish可能

Amazon S3
Amazon SNS
Amazon
DynamoDB

 Amazon DynamoDB
 NoSQLデータベース
 検索に使えるキーが限られるなど、クセがつぇえ少しあり
 秒間あたりの書き込み、読み込みのキャパシティ設定が必要
 キャパシティによる金額は算出しておく必要あり
 AWS IoTで受け取ったデータをDynamoDBのテーブルに書き込
み

Amazon S3
Amazon SNS
Amazon
DynamoDB
AWS Lambda

 AWS Lambda
 プログラムの実行環境を提供するサービス
 Node.js/Java/Python/C#などが利用可能
 プログラムの実行時間で課金（秒単位）
 AWS IoTで受け取ったデータを引数にしてプログラムを実行可能

Amazon S3
Amazon SNS
Amazon
DynamoDB
AWS Lambda
Amazon SQS

 Amazon SQS
 キューの仕組みを提供してくれるサービス
 AWS IoTで受け取ったデータをメッセージとしてキューとして
溜める

Amazon S3
Amazon SNS
Amazon
DynamoDB
AWS Lambda
Amazon SQS
Amazon
Elasticsearch Service

Amazon Elasticsearch Service
 Elastic社のElasticsearchを利用したマネージドサービス
 データの蓄積や検索が可能
 可視化ツール(kibana)がプリインストールされていてデータを
簡単に可視化可能
 AWS IoTで受け取ったデータをElasticsearchへ
Kinesis Firehose経由で登録することも可能

Amazon S3
Amazon SNS
Amazon
DynamoDB
AWS Lambda
Amazon SQS
Amazon
Amazon Kinesis

 Amazon Kinesis
 Amazon Kinesis Streams
 Amazon Kinesis Firehose

 Amazon Kinesis Streams
 大規模なストリーミングデータをリアルタイムで処理するサービス
 Input / Output共に高いスループット
 Inputデータは２４時間以内であればいつでも取り出し可能
 AWS IoTで受け取ったデータをKinesis Streamsに流す

 Amazon Kinesis Firehose
 大量のデータを効率良くDBなどにロードするサービス
 ストリーミングデータを一時的にバッファリングして、
一定間隔で一括で登録可能(Bulk Insert)
 AWS IoTで受け取ったデータをFirehoseへ流す
(FirehoseからS3 / Redshift / Elasticsearch Serviceへも)

Amazon S3
Amazon SNS
Amazon
DynamoDB
AWS Lambda
Amazon SQS
Amazon
Amazon Kinesis
Amazon CloudWatch

 Amazon CloudWatch
 AWSリソースを監視するサービス
 独自のデータをカスタムメトリクスとして監視可能
AWS IoTで受け取ったデータを蓄積する
閾値を設けてアラームを設定する
(さらにAWSリソースと連携も可能)
グラフ化も可能

AWSが提供するサービスだけじゃない！！

 Salesforce
 AWSを基盤として利用
 CRM (顧客管理) や営業支援、データ集計・分析を実施
 Wave Analyticsを使って分析・可視化が可能

AWS IoT と連携できるサービスのおさらい
Amazon S3
Amazon SNS
Amazon
DynamoDB
AWS Lambda
Amazon SQS
Amazon
Amazon Kinesis
Amazon CloudWatch
Salesforce

AWSを使ったIoT基盤の構築パターン

IoT基盤の構築パターン
 IoTにおけるデータの流れ
1. 集める
2. 加工する
3. 溜める
4. 提供する

IoTにおけるデータが流れる例

IoTにおけるデータが流れる例
デバイスから
AWS IoTに
Publish
AWS IoTから
Kinesis
Firehoseへ
Lambdaで
データを加工
加工されたデー
タをKinesis
Firehoseへ
Kinesis Firehoseから
Elasticsearchへ定期的
にINSERT
kibanaで
可視化

どんなサービスがあるの？

SORACOM Beam : デバイス→SORACOMの次の宛先を指定
SORACOM Funnel : SORACOM経由でクラウドサービスへデータを転送

それぞれのフェーズにおいて用途に応じた
サービス選択が不可欠

考慮ポイント
データの送受信
データの利用方法

考慮ポイント
頻度
プロトコル
一方向 or 双方向

考慮ポイント
頻度
プロトコル
W
h
y

考慮ポイント
頻度
プロトコル
選択するサービスが変わる
料金が大きく変わる
W
h
y

考慮ポイント
頻度
プロトコル
頻度
クエリ

考慮ポイント
頻度
プロトコル
頻度
クエリ
W
h
y

考慮ポイント
頻度
プロトコル
頻度
クエリ
溜めるサービスが変わる
パフォーマンスに影響
操作性に影響
W
h
y

パターンを３つ紹介
計測機器等の情報を収集
1. 可視化したい
2. クラウドからデバイスを制御
3. 分析したい

計測機器から情報収集＋可視化
 プロトコルはHTTPS (http://docs.aws.amazon.com/ja_jp/general/latest/gr/rande.html#fh_region)
 通信はデバイス→クラウドの一方向のみ
 可視化する場合は kibana or ElasticsearchのAPIを呼び出す
 データの加工が必要な場合は、AWS Lambdaを挟む

計測機器から情報収集＋可視化＋デバイス制御
 プロトコルはMQTT(Pub / Sub)
 通信はデバイス⇔クラウドの双方向になりリアルタイム制御可能
 AWS IoT(ルールエンジンの利用)でデータ加工やフィルタリングが可能
 可視化する場合は kibana or ElasticsearchのAPIを呼び出す

計測機器から情報収集＋可視化＋分析
 プロトコルはHTTPS or MQTT
 デバイスから取得した情報は AWS IoTで集め、Redshiftに格納
 BIツールで気象データは売上データを結合して分析

AWS IoTのい・ろ・は
 AWS IoT
 認証／インタフェース、デバイスレジストリ、
デバイスシャドウ、ルールエンジン
 AWS IoTと連携できるサービス

 AWSを使ったIoT基盤の構築パターン

サーバーワークスは...
 きてくれる方を絶賛募集中(※)
 エンジニア／営業／営業アシスタントを募集
 東京／大阪／名古屋／福岡
 リモートでの仕事もOK！！w
(※)切腹の強要はされません。ご安心ください。
(※)切腹は代表のギャグですのであしからず。

IoT案件も多数実践中。
お仕事は是非、Serverworksへ！！

AWS IoTのい・ろ・は

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