IoTシステム開発の新潮流を探る！組込み向けコンテナOSと内製化支援の新スタイル/SORACOM Tech Days 2021 day2_10

SORACOM Tech Days 2021 セッション資料です。
IoTの活用が拡がる中で、そのシステム開発にも新しい仕組みやスタイルが登場しています。本セッションではそれらを手がける"中の人"より、それらの特徴や狙いを存分に語っていただきます。取り上げるのはIoTゲートウェイの基盤ソフトウェアとしてのコンテナOSと、ユーザー組織でエンジニアチームの立ち上げをサポートする内製化支援サービスです。

株式会社アットマークテクノ
第2開発部　部長
大澤 啓明氏

クラスメソッド株式会社
CX事業本部 MAD事業部 内製化支援チーム マネージャー
阿部 信介氏
（※資料はこちら：https://speakerdeck.com/cmabe/soracom-tech-days-kurasumesotudofalsenei-zhi-hua-zhi-yuan-sabisunituite ）

株式会社ソラコム
ソリューションアーキテクト
​今井 雄太

Transcript

1. IoTシステム開発の新潮流を探る！
   組込み向けコンテナOSと
   内製化支援の新スタイルSI
   Yuta Imai
   Director, Solutions Architect, Soracom, Inc.
   

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2. ソリューションアーキテクト
   今井 雄太(factory)
   imai@soracom.jp
   経歴
   • SE - 6年
   • ソフトウェアエンジニア(SNS) - 2.5年
   • ソリューションアーキテクト(クラウド、ビッグデータ)
   自己紹介
   

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3. IoTシステムはカバーすべきことがたくさん
   インターネット クラウド
   モノ
   • センサ, デバイス選定
   • フィールド側構成の設計
   • ネットワーク設計
   • ルーター選定
   • アーキテクチャ設計
   • クラウドサービス選定
   モノ、通信、クラウドとフルスケール
   

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4. たとえば・・・・
   • AWSなどのクラウドの活用
   • ラズベリーパイやArduino、ESP32などのエコシ
   ステムの成長と活用
   • LPWAなどの通信の省電力化
   手法やプラクティス、潮流もさまざま
   

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5. ハードウェアもソフトウェアも
   サーバーも利用
   作らずに、創る
   自前主義からの脱却
   経験ゼロでも
   素早く始める方法は？
   自分で
   やってみる
   買って使う
   IoT
   パートナーに
   相談する
   例えばソラコムのおすすめな開発手法は
   

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6. ハードウェアもソフトウェアも
   サーバーも利用
   作らずに、創る
   自前主義からの脱却
   経験ゼロでも
   素早く始める方法は？
   IoT SELECTION
   connected with SORACOM
   SORACOM IoT ストア
   IoT レシピ
   SORACOM
   パートナースペース
   自分で
   やってみる
   買って使う
   IoT
   パートナーに
   相談する
   例えばソラコムのおすすめな開発手法は
   

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7. 今日のテーマ: IoTシステム開発の2つの新潮流
   1.デバイス開発もコンテナで
   1.システムの内製化
   このセッションではIoTのシステムにおける2つの
   新潮流を、プロフェッショナルとして活躍されて
   いるお二方からそれぞれ語っていただきます。
   

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8. なんで今？
   IoTデバイスメーカーがコンテナOSを作ったわけ
   株式会社アットマークテクノ
   　大澤啓明
   http://www.atmark-techno.com/
   

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9. 会社・自己紹介
   大澤啓明(@keimei)
   ■ 第2開発部部長
   ■ ボードコンピューター製品関連のマネジメント担当
   ←こんなの作ってます
   株式会社アットマークテクノ
   ■ 設立：1997年11月
   ■ 本社/生産センター：札幌 | 営業部：東京、大阪
   ■ 事業概要:
   組み込み機器向け小型コンピュータボード
   「組み込みプラットフォーム」の開発・製造・販売
   

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10. Armadillo20年の歴史とOSの変遷
    © Atmark Techno, Inc. p.3
    ゲートウェイ型
    モジュール型
    ボード型(汎用)
    ボード型(特化)
    2007年～
    2001年～ 2004年～ 2010年～ 2013年～ 2016年～ 2019年～
    初代Armadillo A200世代 A500世代 A400世代 A800世代 A600世代
    A-X1世代
    PC/104 PC/104 PC/104 カメラ
    LCD
    A500
    A500
    A9
    HT1070
    A210/220/230/240 A420/440
    A410
    A460
    A840m
    A840
    A810
    AX1 A640
    A610
    A-IoT G1/G2 A-IoT G3/G3L A-IoT A6
    Atmark Dist
    scratch Debian
    

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11. OS開発の背景
    © Atmark Techno, Inc. p.4
    ディストリビューションがサポート期間を決めている
    長期にディストリビューションを固定できない
    OSサポート期間
    個体ごとにパッケージアップデートをするのか？
    個体ごとのメジャーアップデートは時間を要するし電源も切れない
    容量的に2面化することはできなく、失敗時に何の手段もなくなる
    アップデート時の課題
    Hardware
    汎用ディストリ
    ビューション
    pkg pkg pkg
    インストールしたアプリは
    そのまま利用できてしまう
    アクセス権限の問題
    サーバー・デスクトップ用途向けに、多様な機能が搭載され、
    不要な機能も含まれている
    サイズが大きい
    

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12. IoT機器における独特の課題
    © Atmark Techno, Inc. p.5
    ■ 長期に運用が必要
    ◆ サーバー用途よりも長いこともある
    ◆ その割りには安く作ることが求められる
    ■ ストレージがeMMC等のNANDフラッシュメモリ
    ◆ 書換え回数や容量に制限がある
    ■ 個体ごとに環境が異なる(台数が多いことも)
    ◆ その場に行けない
    ◆ 十分な通信路を確保できない
    ◆ 電源が切られる可能性
    

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13. © Atmark Techno, Inc. 6
    待っていてもいい感じのプロジェクトは出てこない
    帯域に優しいミニマルなDist + コンテナ + A/Bアップデート+eMMC保護....
    「じゃあ、自分たちで作ろうか...」
    

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15. ■OSのコンパクト化
    • 長期的なアップデートの提供
    • 機能限定化によるセキュリティの向上
    Armadillo Base OSの特長
    © Atmark Techno, Inc. p.8
    eMMC(8GB ストレージ)
    log firm
    app
    50MB 200MB
    7.2GB
    コンテナ
    1
    コンテナ
    n
    コンテナ
    0
    GPU
    VPU
    NPU
    OS 300MB x2
    Bootloader
    uboot
    32MB x2
    Linux 5.10
    ネットワーク
    マネージャー
    ソフトウェア
    アップデート
    コンテナ
    エンジン
    約200MB
    (圧縮配信時:約100MB)
    IoT時代に適応した長期運用への対応
    ■コンテナによるアプリケーション運用
    • サンドボックス化によるセキュリティの向上
    • コンテナ単位でアップデート可能
    ■アップデート機能を標準提供
    • OS/ブートローダ/コンテナの二面化とリカバリー機能
    • ネットワーク/USB/SDによるアップデート機能
    ■堅牢性の向上
    • 安定性の高いファイルシステムと抑制された書込み回数
    • 運用ログの記録機能を標準搭載
    ■セキュリティ機能の向上
    • コンテナ化によるアクセス権限の管理
    • セキュアエレメントへの対応
    • OP-TEEの提供
    連携
    サーバー
    Secure
    Element
    CERT
    主にデバイス認証
    向けに利用
    NXP SE050
    配信
    

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16. オリジナル＝フルスクラッチではない
    でもちょっと逆張り？
    SWUpdate
    NetworkManager
    Linux 5.10
    ネットワーク
    マネージャー
    ソフトウェア
    アップデート
    コンテナ
    エンジン
    あえてホストOSにalpineを採用
    都度ビルドするyoctoではなく
    apk単位で社内開発を促進
    ダウンロード中の電源断対策や
    後処理を柔軟に実装可能な拡張性
    あり、BaseOSとコンテナを同一手順
    で更新する実装が実現
    OCI準拠による内部仕様安定への
    期待とリリースサイクルの速さ、
    issueへの反応も良くありがたい
    サイズ大…しかしModemManagerと
    組合せた開発資産あり LTE搭載機に
    は必要
    

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17. コンテナによる空間分離
    © Atmark Techno, Inc. p.10
    Linux Kernel
    コンテナ
    A
    コンテナ
    B
    コンテナ
    N
    app
    分離 分離 分離
    A
    コンテナエンジン(podman)
    app
    lib
    app
    lib
    app
    lib
    B N
    Alpine Linuxベースで
    コンパクトに構築
    arm64v8向けのイメージを
    利用可能(Docker Hub)
    5MB~
    Alpine Debian Ubuntu
    小さめ
    大きめ 大きめ
    アクセス制限
    ユーザーアプリのための
    閉じた空間を用意し、脆弱性を限定
    空間分離 ライブラリのバージョンが異なる
    複数のアプリを実行可能
    

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18. 現場でのアップデート系
    複数のアップデート手段を提供
    © Atmark Techno, Inc. p.11
    eMMC(8GB ストレージ)
    log firm
    app
    コンテナ
    1
    コンテナ
    n
    50MB 200MB
    7.2GB
    コンテナ
    0
    GPU
    VPU
    NPU
    OS 300MB x2
    Bootloader
    uboot
    32MB x2
    正しく「署名されたイメージ」のみを書き
    込む (改ざん防止)
    Web
    サーバー
    file
    hawkBit
    サーバー
    dB
    file
    SD
    file
    USB
    file
    簡易型の
    リモートアップデート
    高機能な
    リモートアップデート
    

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19. ロールバック可能なアップデート
    © Atmark Techno, Inc. p.12
    Bootloader-A
    uboot
    OS
    Base OS
    コンテナ
    0 ロールバック可能
    コンテナ / OS領域 / Bootloader領域は
    それぞれ単独/複数で更新することができ、
    1回分のバックアップが存在する
    ロールバック可能
    ロールバック可能
    OS
    Base OS
    更新
    Bootloader
    uboot
    更新
    配信
    eMMC(8GB ストレージ)
    log firm
    app
    コンテナ
    1
    コンテナ
    n
    50MB 200MB
    7.2GB
    コンテナ
    0
    GPU
    VPU
    NPU
    OS 300MB x2
    Bootloader
    uboot
    32MB x2
    サーバー
    各領域を二面化し
    アップデートを安全に
    コンテナは差分更新可能
    diff’
    diff''
    更新
    コンテナ
    0
    

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20. もちろん、
    搭載するハードウェアも作りました
    

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21. エッジAI対応の現実的な選択肢!!
    © Atmark Techno, Inc. p.14
    ■ 最新SoCのi.MX 8M Plusを採用
    ◆ NPU搭載(2.3TOPS)で高速に動作
    ◆ NPUはTensorFlow Lite / Arm NNに対応
    ■ 普及価格帯で提供
    ◆ 1個でも5万円以下(税込49,500円)
    ◆ ボリュームディスカウント可能
    ■ ファンレス/ヒートシンクレスで軽量
    ◆ 耐環境性が高い(-20～+70℃)
    ■ IoT機器向けの新OSで長期運用へ対応
    ◆ Linuxベースのコンテナ型OS
    ◆ 高いセキュリティとアップデート機能を提供
    NEW
    

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22. エッジAI対応の現実的な選択肢!!
    © Atmark Techno, Inc. p.15
    ■ 最新SoCのi.MX 8M Plusを採用
    ◆ NPU搭載(2.3TOPS)で高速に動作
    ◆ NPUはTensorFlow Lite / Arm NNに対応
    ■ 普及価格帯で提供
    ◆ 1個でも5万円以下(税込49,500円)
    ◆ ボリュームディスカウント可能
    ■ ファンレス/ヒートシンクレスで軽量
    ◆ 耐環境性が高い(-20～+70℃)
    ■ IoT機器向けの新OSで長期運用へ対応
    ◆ Linuxベースのコンテナ型OS
    ◆ 高いセキュリティとアップデート機能を提供
    NEW
    2021年12月13日発売！
    ご注文お待ちしております
    

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23. 補足:製品資料
    

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24. © Atmark Techno, Inc.
    Armadillo-IoT G4
    

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25. 既存のエッジAIゲートウェイの課題
    © Atmark Techno, Inc. p.18
    ■ Intel x86系CPUを搭載したもの
    ■ Arm/Intel SoCに外付けNPUを搭載したもの
    ■ NVIDIA Jetsonモジュールを搭載したもの
    ■ Raspberry Piをベースに拡張したもの
    既存の選択肢
    • NPU非搭載でAIの処理能力が足りない
    • NPU搭載だが高コストで量産しづらい
    • 巨大なヒートシンク(重量) or ファン搭載(寿命)
    • Debian/UbuntuのLinuxでは長期運用に耐えられない
    課題
    重要
    Neural Processing Unit: AI処理向けのアクセラレータ
    

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26. 価格
    © Atmark Techno, Inc. p.19
    ■ 開発セット:49,500円(税別:45,000円)
    ◆ Armadillo-IoTゲートウェイG4 LANモデル開発セット
    ◆ 型番: AGX4500-C00D0
    ◆ 内容物: 本体, ACアダプタ
    ■ 量産品
    ◆ 1pcs時: OPEN
    ◆ 30pcs以上でボリュームディスカウントあり
    ◆ ボード単体(筐体なし)でもディスカウントあり
    

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27. IoTゲートウェイ ラインナップ
    © Atmark Techno, Inc. p.20
    Photo SoC RAM
    Storage
    Extensions Features
    G4
    i.MX 8M Plus
    LTE Cat.4?
    Cortex-A53
    1.6GHz×4
    NPU:2.3TOPS
    2GB
    8GB
    USB3.0, LANx2,
    HDMI, (WLAN),
    GPIO/UART/SPI/I2C,
    etc
    ファンレス省電力
    エッジAIゲートウェイ
    G3
    i.MX7 Dual
    LTE Cat.4
    Cortex-A7
    1GHz×2
    1GB
    4GB
    USB2.0, LAN,
    (WLAN),
    (Add-on)
    Add-On拡張可能
    柔軟ゲートウェイ
    G3L
    i.MX7 Dual
    LTE Cat.1
    Cortex-A7
    1GHz×2
    512M/1GB
    4GB
    USB2.0, LAN, RS485,
    (WLAN),
    (Wi-SUN)
    シンプル機能
    小型ゲートウェイ
    A6
    i.MX6ULL
    LTE Cat.M1
    Cortex-A7
    528MHz
    512MB
    4GB
    USB2.0, LAN,
    GPIO/UART/SPI/I2C
    間欠動作可能な
    省電力ゲートウェイ
    

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28. 今日のテーマ: IoTシステム開発の2つの新潮流
    1.デバイス開発もコンテナで
    1.システムの内製化
    

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29. SORACOMの願い
    クラウド ⇒ 多くのビジネス、Webサービス
    SORACOM ⇒ 多くのIoTビジネス、システム
    たくさんの
    IoTプレイヤーが生まれますように
    

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30. IoTの「つなぐ」を簡単に。
    

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