Serverless x IoT = "IoT Scale" backend
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Serverless Meetup Tokyo #3
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- 1. Serverless x IoT = “IoT scale” backend 株式会社ソラコム シニアエンジニア 松井 基勝 Serverless Meetup Tokyo #3 2017.7.12
- 2. • 名前：松井 基勝 • 所属：株式会社ソラコム シニアエンジニア • 経歴：ゲーム開発→インフラエンジニア →クラウドエンジニア→*エンジニア • 著書(共著)： 祝！ 重版出来！ 自己紹介
- 6. SORACOMの仕組み モノ 暗号化された 携帯無線 全国の 携帯基地局 データセンター インターネット 閉じた ネットワーク SORACOM AWS、Azure、Google パートナークラウド
- 8. お客様からのフィードバックを基に迅速な開発 カスタム DNS メタデータサービス 製造番号 Beam新機能 AWS IoT連携 UDP to HTTP変換に対応 HTTPカスタムヘッダ対応 Webサイトエントリポイント SORACOM Canal SORACOM Direct SORACOM Endorse SORACOM Funnel SIMのアカウント間移動 IMEIの取得が可能に SAM API Sandbox 請求書払いへの切替 イベントハンドラ有効期限 Webhook対応 Canal API対応 soracom-cli Session イベント 認証情報ストア CanalのWebコンソール セッション切断API SORACOM Door SORACOM Gate LoRaWAN PoCキット グローバル用SIM PoC SIMのSuspended 非同期データエクスポート IMEIロック Beam/Funnelエラーログ SORACOM BeamのGA Airの料金計算ツール SORACOM Harvest 米国でのサービス提供開始 Public Gate SIM検索の高機能可 イベントハンドラSIM状態遷移 Beam TCP/UDPグラフ化 コンソールからセッション切断 メタデータクエリ 8 リリース 2015 Q4 2016 Q1 2016 Q2 2016 Q3 2016 Q4 8 リリース 9 リリース 10 リリース 8 リリース 2017 Q1 6 リリース SORACOM Air for LoRaWAN LoRa共有サービスモデル 欧州でのサービス提供開始 Funnel AWS IoT対応 LoRaでデバイスID署名 Funnelで高レート送信対応 2017 Q2 9 リリース Funnel: Partner Hosted Adapter 低トラヒック向け新料金体系 SORACOM LoRa Spaceリニューアル Funnel: Kinesis Streamsのシャード分散対応 Beam: LoRaからのデータに署名付与が可能に Funnel: AWS IoT対応 Beam: Google IoT Core対応 Funnel: Google Cloud Pub/Sub対応 長期割引の提供開始 2017 Q3 ４ リリース SORACOM Air for Sigfox SORACOM Inventory SORACOM Junction LPWA: バイナリパーサー 新サービス&リリース 17個 新機能発表 45回
- 9. SORACOM Air コネクティビティ SORACOM Beam セキュアなプロキシ SORACOM Canal AWSクラウド内の閉域接続 SORACOM Direct/Door 専用線/VPNの閉域網 SORACOM Endorse SIM認証の連携 SORACOM Funnel クラウドアダプタ SORACOM Gate デバイスとのLAN接続 SORACOM Harvest データ蓄積と可視化 SORACOM Inventory デバイス管理 SORACOM Junction 透過型トラフィック処理 SORACOM の全サービス
- 10. SORACOMのグローバルなインフラ 120以上の国・地域で利用可能 ライブラリ & SDKs CLI, Ruby, Swift Web インターフェース User Console データ転送支援 SORACOM Beam クラウドアダプタ SORACOM Funnel データ収集・蓄積 SORACOM Harvest プライベート接続 SORACOM Canal デバイスLAN SORACOM Gate IoT向けデータ通信 SORACOM Air Cellular (2G, 3G, LTE) / LPWA (LoRaWAN, Sigfox) 専用線接続 SORACOM Direct 仮想専用線 SORACOM Door API Web API, Sandbox IoT通信プラットフォーム SORACOM データ通信 ネットワーク アプリケーション インターフェース 認証サービス SORACOM Endorse デバイス管理 SORACOM Inventory 透過型 トラフィック処理 SORACOM Junction
- 11. SORACOM のカバー領域 インターネット クラウドモノ 接続方法 セキュリティデバイス管理 データ蓄積/分析 Inventory Air Beam Funnel Canal Direct/Door Gate Endorse Harvest Junction
- 12. SORACOM Air - コネクティビティ インターネット 3G/LTE 基地局 LoRa ゲートウェイ セルラー デバイス LoRa デバイス LoRaWAN (長距離) SORACOM Air for セルラー (Japan / Global) SORACOM Air for LoRaWAN Sigfox デバイス SORACOM Air for Sigfox Sigfox 基地局 Sigfox プラットフォーム
- 15. 大企業のお客様
- 16. スタートアップ企業
- 17. Developerコミュニティ SORACOM User Group Japan 東京、関西、九州、四国、東海、仙台、山形で開催
- 19. IoT（Internet of Things） インターネット クラウドモノ
- 21. IoT（Internet of Things） インターネット クラウドモノ 膨大なデータ 数十万〜数百万といった “IoT スケール” の膨大な数のクライアントから アクセスされるバックエンドシステムはどのように構成をしたらよいのか
- 24. •スモールスタートは可能 •地理的な冗長性や、マルチリージョンへの展開も可 •耐障害性やセキュリティは、事業者が担保 •デバイスが増えた時、フロントサーバは増やせる •データベースサーバをスケールさせるのが困難 レガシークラウド (IaaS + RDBMS) フロントサーバ データベースサーバ
- 26. •FaaS としての serverless • イベント処理 •ETL •NoOps的な意味での serverless • データのストリーム処理基盤 • ストレージやデータベース • ビッグデータ解析 IoT で Serverless を適用できる場所
- 27. • データの受信 … ストリーム処理、イベント処理 • データの加工 … 形式の変換、バイナリのパース • データの保存 … DBやストレージへの保存 • データの分析 … 可視化、機械学習 • データの活用 … デバイス制御、異常検知、故障予測 IoTデバイスからクラウドを使うには Device Internet API Endpoint Stream Transform Storage Install SDK Query Visualize AI Feedback Control Device Twin Alert TLS
- 29. IoT（Internet of Things） インターネット クラウドモノ SecurityBattery CPU power Connectivity
- 31. •クラウドの計算リソースを使う事が出来る • CPUパワーが必要な暗号化などをオフロード →安価なデバイスでも安全に通信ができる バッテリーの消費が下がる •クラウドへの接続が簡単かつ安全に出来る • デバイスは簡単なプロトコルを使用 →クラウド上で SDK を実行する事で 重い認証処理をクラウドにオフロード →デバイスに認証情報を持たせなくてもよい！ モノがクラウドに直結したら
- 32. SORACOMのグローバルなインフラ 120以上の国・地域で利用可能 ライブラリ & SDKs CLI, Ruby, Swift Web インターフェース User Console データ転送支援 SORACOM Beam クラウドアダプタ SORACOM Funnel データ収集・蓄積 SORACOM Harvest プライベート接続 SORACOM Canal デバイスLAN SORACOM Gate IoT向けデータ通信 SORACOM Air Cellular (2G, 3G, LTE) / LPWA (LoRaWAN, Sigfox) 専用線接続 SORACOM Direct 仮想専用線 SORACOM Door API Web API, Sandbox IoT通信プラットフォーム SORACOM データ通信 ネットワーク アプリケーション インタフェース 認証サービス SORACOM Endorse デバイス管理 SORACOM Inventory 透過型 トラフィック処理 SORACOM Junction
- 33. SORACOM Beam
- 34. • 暗号化オフロード • HTTP HTTP(S) • MQTT MQTT(S) • TCP TCP(S) •プロトコル変換 • TCP HTTP(S) • UDP HTTP(S) • LPWA HTTP(S) SORACOM Beam 汎用プロトコル向け「データ転送支援サービス」 <対応プロトコル> クラウド上で認証情報の管理や接続先の変更が可能
- 35. Beamのプロトコル変換 安全な通信経路 DATA DATA UDPパケット データ+IPヘッダ プロトコルオーバーヘッド極小 SORACOM Beam インターネット クラウド 安全が保障されない通信経路 REST API endpoint DATA HTTPS POST(JSON) データ+ヘッダ+暗号化+API認証情報 プロトコルオーバーヘッド大 認証OK認証キー IP IP TCP TLS HTTP 通信コスト高 通信コスト低 デバイスの負荷や通信コストを抑えつつ IoTバックエンドサーバの開発が楽になる
- 37. •CloudFront(+Edge Lambda)を使って、 エッジでデータ受信→CW Logs へ http://dev.classmethod.jp/cloud/aws/lambdaedge-for-iot-backend/ CDN as a Server Limited Preview申し込み忘れで試せず
- 38. Serverless IoT Backend using Bucket SORACOM Beam QuickSight Athena Amazon S3 UDP/TCP HTTP LPWA HTTPS w/API key Metric Logging API Key •Fastly の Synthetic Response でAPIキーをチェックして、 レスポンスを返す •ログをJSONやCSVにして、QueryStringの パラメータを入れて S3 に保存 •分析ツールで可視化する •実装が楽(強力なサポートの元とはいえ、半日作業)
- 39. SORACOM Funnel
- 41. Funnel adaptors AWS API AWS API Azure API SORACOM Funnel Endpoint Amazon Kinesis Stream Amazon Kinesis Firehose Microsoft Azure EventHubs AWS API AWS IoT Google API Google Cloud Pub/Sub
- 42. Funnel adaptors AWS API AWS API Azure API SORACOM Funnel Endpoint Amazon Kinesis Stream Amazon Kinesis Firehose Microsoft Azure EventHubs AWS API AWS IoT Custom API Partner Cloud service Developed and hosted by SPS Partner Developed and hosted by SORACOM Google API Google Cloud Pub/Sub
- 43. • 株式会社アプレッソ 「DataSpider Cloud」 • ウイングアーク１ｓｔ株式会社 「MotionBoard」 • Kii株式会社 「Thing Interaction Framework」 • インフォテリア株式会社 「Platio」 • ブレインズテクノロジー株式会社 「Impulse」 パートナー様のソリューションにデバイスを直結 Partner Hosted Adapter
- 44. -SORACOM Hosted Adaptor (ソラコムが開発するアダプタ) • Amazon Kinesis Stream • Amazon Kinesis Firehose • AWS IoT (REST) • Azure Event Hubs • Google Cloud Pub/Sub -Partner Hosted Adaptor (SPSパートナーが開発するアダプタ) • Appresso DataSpider Cloud • Brains-Technology Impulse • Infoteria Platio • Kii Thing-Interaction Framework • Wingarc1st MotionBoard SORACOM Funnel <対応サービス一覧> デバイスからは簡易なプロトコルで送信するだけで 安全かつ簡単にクラウドへデータ集積が可能
- 45. Funnel の利点 安全な通信経路 DATA DATA UDP/TCP/HTTP データ+ヘッダ プロトコルオーバーヘッド極小 インターネット クラウド 安全が保障されない通信経路 Cloud API endpoint DATA Cloud API コール データ+ヘッダ+暗号化+API認証情報 プロトコルオーバーヘッド大 認証OK認証キー IP IP TCP TLS HTTP 通信コスト高 通信コスト低 デバイス側では簡易なプロトコルを使用 クラウドサービスのAPI呼び出しはアダプタが行う SORACOM Funnel SDK
- 46. •サーバレスでデータ収集＆可視化を行う •デバイスの数がスケールしても破綻しない設計 IoT-scale BigData パターン SORACOM Funnel Cloud Stream Pipeline FaaS BigData Storage Visualization Devices Bunch of
- 47. SORACOM Funnel 自体も Serverless 構成で動作している
- 48. •基本的に apex を利用している •開発時はローカルの macOS、本番は Linux → native build が必要なモジュール使うとつらい •複数のアカウント間で環境を分けた運用がつらい → マルチアカウント対応の独自拡張を入れた apex コマンドのラッパーを作成して回避 (project.json の切り替え) → でも VPC lambda の subnet 指定とか辛い Lambda の deployment
- 49. •Kinesis Stream のシャード分割 • 通常は処理レコード数とデータの量を考慮 •シャードが増えると Lambda の並列度が上がる •Lambda 内の処理の高速化 • とにかく並列処理できる所はする • 再利用可能なオブジェクトはハンドラーの外へ • メモリ足りててもメモリ割り当てを上げると CPUの処理能力もあがる Kinesis + Lambda 構成のチューニング
- 50. まとめ
- 51. •オンプレ・プライベートクラウドはつらみしかない •仮想サーバ＋RDBMSのようなレガシー構成も避け た方がいい •PoC からリリース、その後にスケールしていった としても、同じ構成でサービスが継続できる事が望 ましい → NoOps なサービスや serverless を採用！ IoTバックエンドを作るときに気をつける事
Notes de l'éditeur
- ということで、ネットワーク接続一つ取ってみてもいろいろ課題があることがお分かりいただけたかと思いますが、ほかにもいろいろ課題があります。 ネットワーク接続やセキュリティの部分は今お話したとおりですが、 それ以外にも、デバイスにどうやって電源を供給しましょうか、という課題がありますね。 家の中とかなら電源ケーブルを伸ばしてくればよいだけですが、屋外だとどうしましょう、移動するものだったらどうしましょう、ソーラーパネルで電力が足りるでしょうか、バッテリーはどのくらい搭載すればよいでしょうか、といったような課題があります。 それから、無事にデータをクラウドに届けたからといってそれで終わりではありませんね。そのデータを活用するにはどうしたらいいでしょう？ 全国、全世界に散らばったデバイスからどんどんデータが送られてきたとしてそれを処理しきれるシステムはどのように構築しましょうか？と、これもやはり考えなければいけないですね。 そもそも何千台、何万台、といろいろな場所に設置した IoT デバイスをどうやって管理しましょうか。 このように、IoT を始めるハードルは下がったものの、いざ始めてみるとたくさんの障害に行き当たってしまうと思います。
- ソラコムは 2015年の9月末にサービス開始したわけなのですが、それからおよそ2年弱の間にですね、これだけのサービスリリースや新機能追加などを行ってきております。 これらのうち多くは、実際にソラコムをお使いいただいたお客様からの声を元に開発されたものになります。
- そんな数々の課題に対して、SORACOM ではご覧のようなサービスを展開しておりまして、みなさまが IoT をやっていく上で出会うであろう課題に対処するお手伝いをさせていただいております。 御覧頂いてお気づきかと思いますが、SORACOM が提供するサービスにはこのように英単語で名前がついておりまして、A B C 順にサービスが追加されてきておりまして、本日 I と J が追加になったことで全部で 10 個、D のところの Direct と Door はこの後ご説明しますが、これを別サービスとカウントすると全部で11個のサービスがございます。
- ということで、いろいろサービスをご紹介してきましたが、おさらいをしてみましょう。 まず、ソラコムのサービスは SORACOM Air というサービスを基本としています。 その SORACOM Air の上に Canal, Direct, Door, Gate, Junction といったネットワーク型のサービスがあります。 それから、Beam, Endorse、Funnel、Harvest、Inventory といったような、アプリケーションよりのサービスがあります。 そして、これらのサービスを使っていただくための Web インターフェースがありまして、 それからこれは SORACOM の非常に大きな特徴なのですが、API によって、これらすべてのサービスをコントロール可能な作りになっています。 API を呼び出すための CLI や各種言語の SDK などもございますのでご活用頂ければと思います。 そして、これらのサービスを動かしているソラコムのインフラは、AWS というクラウド上に構築されていますので、世界中でこれらのサービスを展開しております。
- これらのサービスを組み合わせていただくことで、IoT の課題に対して対処していただくことができます。 たとえばモノをインターネットにつなぐ部分は Air という基本のサービスでカバーしております。 セキュリティの部分は手厚くこのように多数のサービスでカバーしております。 また、クラウド側にデータを蓄積したり、データを分析したり、といったようなことのためのサービスもありますし、 本日発表になったうちの一つ、Inventory というのはデバイス管理のためのサービスであります。 ということで、SORACOM のサービスを使っていると, IoT で皆様が出会うであろう課題領域を、ほぼまんべんなくカバーしているということになります。
- ここからは、各サービスを簡単にご紹介していきます。 まず最初は SORACOM Air です。 これはコネクティビティを提供するサービス、つまり、いろいろなデバイスをインターネットにつなぎますよ、というサービスになります。 この SORACOM Air が基本となって、その他のいろいろなサービスをあわせてご利用いただけるようになります。 SORACOM Air の接続方法は現時点では 3 つありまして、 一つは一番上のセルラーですね。 つまり、3G とか LTE といった携帯電話通信網を使ったデータ通信を提供するサービスです。 SORACOM が販売している SIM カードを使ってデータ通信を行っていただきます。 日本国内専用のタイプと、世界中で使えるグローバルタイプがあります。 2つ目は、LoRaWAN です。これは低消費電力で比較的長距離電波を飛ばすことができるものになります。ただし、セルラー通信にくらべてデータサイズがとても小さくなっています。 3つ目が Sigfox です。これは本日の新発表になります。 Sigfox も LoRaWAN のように低消費電力で長距離の電波を飛ばすことができます。 LoRaWAN との違いは、LoRaWAN の方はこのゲートウェイと言われるいわゆる基地局のような装置を自分で設置できるのですが、Sigfox の方は Sigfox さんが設置した基地局を使うことになります。 現時点では、ゲートウェイの設置の自由度では LoRaWAN、逆にゲートウェイを設置しなくてもカバーエリア内ならばすぐ使えるという手軽さでは Sigfox というような使い分けになるかと思います。 他にも細かい違いはたくさんありますが、詳しいことは LPWA コーナーというのがございますのでそちらをご覧になってみてください。
- さて、本題に入りましょう。 みなさん IoT という言葉はご存知だと思います。 近頃は「IoT」という言葉が独り歩きしてるなーと感じられることもあるのではないでしょうか。 今日お越しいただいた皆様の中には、たとえば仕事で上司の方から「IoT を使って何かやれ」と言われて困ってる方とか、 「IoT って何をどうすればいいかわからない」とか、 「IoT で何がうれしいのかわからない」と思ってる方とか、さまざまいらっしゃると思いますが、 実は身近なところにたくさん IoT はすでに入り込んでいて、確実に私達の暮らしを変えていっていると私は思っています。