サーバーは作らない！「サーバーレス」がIoTに適している理由と、AWSが語るIoT向けサービス＆アーキテクチャー/SORACOM Tech Days 2021 day1_1

SORACOM Tech Days 2021 セッション資料です。
IoTのデータ処理でサーバーを使うケースがありますが、構築前に知っておきたいのが「サーバーレスアーキテクチャー」です。データ挿入などのイベントをきっかけに動的に計算資源が割り当てられる仕組みで、IoTのデータ処理に適しています。本セッションはサーバーレスアーキテクチャーの利点や必要な機能についての共有、そしてゲストよりAWSが提供しているIoT向けサービスの解説とユースケース別アーキテクチャーを紹介いただきます。

アマゾン ウェブ サービス ジャパン
シニアエバンジェリスト
亀田 治伸氏

株式会社ソラコム
テクノロジー・エバンジェリスト
松下 享平

Transcript

1. サーバーは作らない！ 「サーバーレス」が IoT に適している理由と、 AWS が語る IoT 向けサービス＆アーキテクチャー SORACOM Tech Days 2021 アマゾン ウェブ サービス ジャパン シニアエバンジェリスト 亀田 治伸 氏 株式会社ソラコム テクノロジー・エバンジェリスト 松下 享平 (Max)
2. 自己紹介 株式会社ソラコム / テクノロジー・エバンジェリスト 松下 享平 (まつした こうへい) “Max” 静岡県民 🗻 新幹線通勤族 🚅 講演や執筆を中心に活動、登壇回数400以上/累計 好きな言葉: 論よりコード AWS ヒーロー (IoT 部門) Twitter: @ma2shita
3. 新たなプロダクト = ハードウェアとソフトウェアの融合
4. クラウド センサー/デバイス “モノ” ネットワーク 現場をデジタル化 現場とクラウドをつなげる デジタルデータの活用 モノやコトをデジタル化 IoT とは？
5. SORACOM は IoT の「つなぐ」を簡単に IoT デバイス クラウドサービス ✓ 遠隔操作 ✓ メンテナンス ✓ 蓄積・見える化 ✓ アラート通知 通信 デバイス センサ キット IoT 通信 IoT SIM LPWA パートナー デバイス パートナークラウド (AWS / Microsoft / Google) Wi-Fi / 有線 3G / LTE / 5G LTE-M
6. 部品を組み合わせて 構築 “Build” 部品を知る 組み合わせ方を知る
7. クラウド センサー/デバイス “モノ” ネットワーク 現場をデジタル化 現場とクラウドをつなげる デジタルデータの活用 モノやコトをデジタル化 IoT とは？
8. IoT バックエンド(サーバーサイド処理)に求められる3つの機能 受付 変換 蓄積 データ活用 《可視化・通知》 HTTP や MQTT 等 プロトコルの API 公開と 変換処理への橋渡し フォーマット変換や マッピング(意味づけ) 集計処理 データ活用側で 利用するための 保管 IoT デバイス
9. IoT バックエンド構築の課題 準備 仮想サーバーを作ってから、PHP + Laravel をイ ンストールして API と変換処理を実装した後、 ストレージに MySQL を設定して… 非機能要件の実装 MQTT 対応？認証処理？ 規模やワークロード調整？ストレージ見積？ 運用や費用 モニタリング？スケールできる？ データが流れていない時のコスト？
10. IoT で活用すべきは サーバーレス Serverless
11. オンプレミス / 仮想サーバー / マネージドサービス [JAWS-UG初心者支部]AWSはじめの一歩と学びのススメ https://speakerdeck.com/tttak/jaws-ugchu-xin-zhe-zhi-bu-awshazimefalse-bu-toxue-bifalsesusume?slide=69
12. 「サーバーレス」はマネージドサービスの一形態 共通項：OSレイヤは抽象化される 1. クラスターや AZ(データセンター)配置をユーザーが意識するもの 2. アプリケーション実行環境が提供されるもの 3. 機能のみが提供されるもの 2、3 どちらもサーバーレスと呼ばれる
13. IoT データは「いつ発生するかわからない」 例) ドアの開閉をセンシングしたい IoT のデータ処理に適する データの待ち時間がムダに 仮想サーバーや マネージドサービス サーバーレス ➢ 課金単位は稼働時間 ➢ データを常に処理する ワークロード向き ➢ 課金単位は実行時間 ➢ データ発生時のみ処理する ワークロード向き
14. IoT バックエンド(サーバーサイド処理)に求められる3つの機能 受付 変換 蓄積 データ活用 《可視化・通知》 HTTP や MQTT 等 プロトコルの API 公開と 変換処理への橋渡し フォーマット変換や マッピング(意味づけ) 集計処理 データ活用側で 利用するための 保管 IoT デバイス 【再掲】
15. アマゾン ウェブ サービス ジャパン シニアエバンジェリスト 亀田 治伸 氏
16. Innovation Fly Wheel © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.
17. Innovation Fly Wheel © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.
18. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. S U M M I T 情報爆発とユーザエンゲージメント 【出典】 「我が国のインターネットにおけるトラヒックの集計結果」（総務省） （http://www.soumu.go.jp/main_content/000604136.pdf）をもとにアマゾン ウェブ サービス ジャパン株式会社作成
19. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Feedback アイデア 実験 Innovation Flywheel Builders の育成が Innovations のカギ 発明への高い意志を持ち、 課題をかかえる顧客体験に注目し、 それらに正直に取り組み、 再発明する方法を見つけようとする人々 Andy Jassy CEO, Amazon “ “ © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.
20. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. コンピューティング アプリケーション統合 ARとVR Game Tech IoT 機械学習 モバイル 量子テクノロジー ロボット工学 カスタマーエンゲージメント ビジネスアプリケーション エンドユーザーコンピューティング 分析 AWS コスト管理 ブロックチェーン データベース 開発者用ツール マネジメントとガバナンス メディアサービス 移行と転送 ネットワークとコンテンツ配信 人工衛星 セキュリティ、ID、コンプライアンス ストレージ AWSの提供する90%のサービスや機能はお客様からの意見をもとに開発、残りの10%もお客様の潜在的な要望を汲み取って作られています 200を超えるサービス マネージドサービス
21. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. 価値を生みずらい重労働 (Undifferentiated Heavy Lifting) 冗長構成 Backup パッチ適応 PITR（Point In Time Recovery)
23. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. デバイスシャドウ クラウド側で デバイスの状態を管理 デバイスは状態変化を クラウドに通知 クラウド側での状態変更を デバイスに反映 状態の取得 状態の変更
24. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. • SQL 文を使ったトピックのフィルタ • WHERE 句でフィルタリング条件を 記述することが可能 • JSON 形式のメッセージをサポート ルールエンジン – メッセージのフィルタリング SELECT * FROM ‘ data/meguro-building/1f/+/sensor’ WHERE temp > 35.0 {“temp”: 35.2} • トピックのフィルタの例 取得するデータ → 対象となるTopic → 条件 →
25. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. ルールエンジン - アクション Amazon CloudWatch (Alarm, Metrics, Logs) Amazon DynamoDB Amazon Elasticsearch Service Amazon Kinesis Data Firehose AWS IoT Analytics AWS IoT Events AWS IoT SiteWise Amazon Kinesis AWS Lambda HTTP endpoint MQTT republish Amazon Simple Storage Service Amazon Simple Notification Service Amazon Simple Queue Service AWS Step Functions AWS IoT Core から 他の AWS サービスや 外部サービスと連携 ルールエンジン アクション Amazon Timestream
26. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. リアルタイム可視化 アプリケーション データレイク・BI AWS Lambda Web Browser Amazon Elasticsearch Service AWS IoT Core AWS Lambda Amazon DynamoDB Amazon Kinesis Data Firehose デバイス MQTT Amazon Kinesis Data Streams Amazon S3 Amazon API Gateway AWS IoT Core による データ収集アーキテクチャ例 Amazon Athena
27. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. コンピューティングリソースの抽象化 抽象度 ビジネスロジック（アプリ開発）への注力 Serverless 物理サーバ 仮想マシン コンテナ化 Lambda Fargate • 連続的なスケーリング • 組込済みの耐障害性 • 実行に応じた支払い • メンテナンスフリー • ビジネス価値への注力 EKS EC2 ECS © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.
28. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. サーバー管理は 不要 利用状況に応じて 自動で拡張 利用していない リソースは支払い不要 可用性や耐障害性は 実装済み Lambda の基本特性
29. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. AWS LambdaとRDBが抱えていた課題 1.AWS LambdaからVPCへの通信 2.RDBへのコネクション爆発 求めあうけど 許されない二人
30. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. DBデプロイメントとVPC VPC AWS Cloud Availability Zone パブリック サブネット プライベート サブネット リージョン Internet gateway Corporate data center インターネット ⚫ データベースサービスは お客様が作成したVPC中 に作成されます ⚫ データベースはVPC内の 任意のサブネット内で動作 させることが可能です ⚫ セキュリティの観点から 不必要にパブリックサブ ネット上にデータベースを 配置しないようにします Amazon RDS ? ? VPN、専用線 Amazon EC2
31. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. だがしかし、Lambda は VPCの外 2016年2月 VPC対応 2019年9月 パーフォーマンス が劇的改善 VPC AWS Cloud Availability Zone パブリック サブネット プライベート サブネット リージョン Internet gateway Corporate data center インターネット Amazon RDS ? ? VPN、専用線 Amazon EC2
32. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. AWS LambdaとRDBが抱えていた課題 1.AWS LambdaからVPCへの通信 2.RDBへのコネクション爆発 求めあうけど 許されない二人
33. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 水平スケーリングと垂直スケーリング AWS Lambdaは水平スケーリング min Max (lambda default:1000)
34. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. と、いうことでRDS Proxy コネクションを ウォーム状態でプール Aurora(MySQL, PostgreSQL) MySQL(not 8.0) PostgreSQL 未対応 Aurora Serverless(→DATA API) Aurora Multi Master EC2
35. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. IoT Core のルールエンジンを利用した場合 AWS IoT Core デバイス デバイス デバイス IoT rule AWS Lambda Amazon DynamoDB Amazon Simple Notification Service IoT shadow 条件の判断ロジック アクション RDS Proxy
36. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. AWS Lambda シンプルなプロトコルで 呼び出し開始 ファンクションを実行 戻り値を返却 戻り値を受け取り SIM による 認証 クラウド上は 「関数」を作るのみ SORACOM Funk AWS IoTの証明書認証や デバイスゲートウェイはまとめて SORACOMで Funk ? Funky _? Yes, Let’s Funk!! SORACOM Funk からの直接接続 AWS Step Functions
38. IoT デバイスと AWS サービスをつなげる SORACOM ビーム SORACOM Beam ファネル SORACOM Funnel ファンク SORACOM Funk Amazon Kinesis Data Streams Amazon Kinesis Data Firehose AWS Lambda AWS IoT Core IoT デバイス Lambda 関数を 直接実行 データ収集向け AWS サービス連携 AWS IoT Core を フル活用 MQTT HTTP / TCP / UDP HTTP / TCP / UDP