IoT Edge and Serverless playground with Node.js ～ IoT EdgeとサーバレスをNode.jsで遊ぶ実験ノート
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Global Azure Bootcamp 2019@Tokyo でお話したセッションの資料です。 https://jazug.connpass.com/event/115696/
![{
"name": {
"ja": "大平かづみ",
"en": "Kazumi OHIRA"
},
"currentPosition": "フリーランス",
"awards": ["Microsoft MVP"],
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"Azure": ["ARM template", "IoT"]
],
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}
Me](https://image.slidesharecdn.com/20190427playground-iot-serverless-with-nodejs-190427071739/85/IoT-Edge-and-Serverless-playground-with-Node-js-IoT-Edge-Node-js-3-320.jpg)
![モジュールからホストの /dev にアクセスする
• deployment.template.jsonで、
モジュールに右記のパラメータを指定する
• createOptions.HostConfig
• “Privileged”: true
• “Binds”: [“/dev/usb:/dev/usb”]
deployment.template.json](https://image.slidesharecdn.com/20190427playground-iot-serverless-with-nodejs-190427071739/85/IoT-Edge-and-Serverless-playground-with-Node-js-IoT-Edge-Node-js-41-320.jpg)
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IoT Edge and Serverless playground with Node.js ～ IoT EdgeとサーバレスをNode.jsで遊ぶ実験ノート
- 1. IoT Edge and Serverless playground with Node.js IoT EdgeとサーバレスをNode.jsで遊ぶ実験ノート https://jazug.connpass.com/event/115696/
- 3. { "name": { "ja": "大平かづみ", "en": "Kazumi OHIRA" }, "currentPosition": "フリーランス", "awards": ["Microsoft MVP"], "favorites": [ "Azure": ["ARM template", "IoT"] ], "twitter": "@dz_" } Me
- 4. https://ascii.jp/elem/000/001/838/1838466/index-2.html Me 私の生きざまを 記事にして くださいました！ • コミットしているコミュニティ • Cogbot • Node-RED User Group • NoOps
- 5. Things I’m making つくってるもの Background image by https://flic.kr/p/8WabtH
- 8. IoT サーバレス×
- 9. Event Hubs trigger Card reader IoT Edge runtime module (Python) module (Node.js) IoT Edge agent IoT Edge hub … IoT Hub Functions SignalR Service update! Web Blob Storage 構成図 Azure
- 10. Why I make this? なんでつくってるの？
- 11. 学びたいことを詰め込みました • IoT Edgeを習得したい • サーバーレス構成を習得したい • Node.jsを習得したい • Vue.jsを習得したい • 実際に手を動かして体得したい！ • ぜんぶつなげてしまえ～
- 12. Why make this public? なんでオープンに公開してるの？
- 13. エンジニアとしてのチャレンジ • オープンソースに関わりたい • いきなりコミットするのは難しいので、まず自分で作ってみる • 私が好きで得意なことで仕事をしたい • 私がなにに興味持っているか知ってもらえる • 私のスキルをみてもらえる • 同じ興味をもつ人とつながれる • 未来の自分に向けた参考書 • 気持ちを引き締められる
- 14. Dive!
- 15. IoT Edge study note IoT Edge 研究 ノート
- 16. Event Hubs trigger Card reader IoT Edge runtime module (Python) module (Node.js) IoT Edge agent IoT Edge hub … IoT Hub Functions SignalR Service update! Web Blob Storage 構成図 Azure
- 17. Azure IoT を構成する要素 • Azure IoT Hub • Azure IoT Edge
- 18. Azure IoT Hub
- 19. Azure IoT Hub • デバイスと双方向でメッセージを送受信できる出入口 • Azure の他のサービスに連携できる
- 20. Azure IoT Hub Functions Event Grid Stream Analytics Service Bus Logic App Blob Storage IoT Hub Things Azure
- 21. Azure IoT Hubのおすすめポイント • 扱えるプロトコル • MQTT、AMQPなど • SDKが豊富 • C, C#, Java, Python, Node.jsなどの言語展開 • Device SDK, Service SDK, Provisioning SDK • IoT Hub単体でもメッセージのルーティング、フィルタリングが可能 • 参考: Check! Azure IoT Hub message routing と Azure Stream Analytics の使いどころ比較 （https://qiita.com/dz_/items/babb9404192693d71a65） • Device twinsとDirect method
- 22. Device twins • エッジデバイスの「状態」や「メタデータ」を取り扱う • properties • Desired properties • クラウドからエッジデバイスへ要求されるプロパティ • Reported properties • エッジデバイスからクラウドへ報告されるプロパティ • 更新されたタイミングでイベント駆動
- 23. Device twins IoT HubThings LEDをしました～ ｛ "ledIsLighted": true ｝ LEDを点灯 してください～ desired reported ｛ "ledIsLighted": true ｝
- 24. Direct method • Device SDKを用いて「メソッド」を定義しておくと、クラウド側からそ のメソッドを実行できる • CLIからも実行できる
- 25. Azure IoT Edge
- 26. Azure IoT Edge • エッジデバイスで複数の「モジュール」を配置・管理できるサービス • IoT Hubの一部 • コンテナ技術がベースで、コンテナ=モジュールとして扱う • 各モジュールでは、独立したプロセス空間でOSが実行される • モジュールの中で、IoT HubのDevice SDKを使う • クラウドからモジュールの管理・更新ができる • エッジデバイス内でメッセージルーティングを制御できる
- 27. IoT Edge runtime module module IoT Edge agent IoT Edge hub … IoT Hub IoT Edge の仕組み Sensors, etc. Device Azure Container Registry
- 28. IoT Edge runtime module module IoT Edge agent IoT Edge hub … IoT Hub IoT Edge の仕組み Sensors, etc. Device Azure データストリーム のプロキシ モジュールのライ フサイクル管理 エッジ内の メッセージ ルーティング Container Registry
- 29. IoT Edge runtime module module IoT Edge agent IoT Edge hub … IoT Hub IoT Edge の仕組み Sensors, etc. Device Azure モジュールを 自作できる ホストに接続 されたデバイスに も接続可能 Container Registry モジュールの コンテナイメージ を配信
- 31. IoT Edgeのいいところ
- 32. IoT Edgeのいいところ • モジュールを利用して、エッジデバイスのシステムを分割できる • 生産性、安全性が向上 • モジュールのライフサイクル管理は、IoT Edgeがしてくれる • ロジックの開発に注力できる • クラウドから管理できることで、継続的な更新ができる • バグ修正、機能追加 • 機械学習の学習済みデータセットの更新、など
- 33. IoT Edgeのいいところ • モジュール単位でも、Module twinsやDirect methodが利用でき る • モジュール間のメッセージルーティングを制御できることで、通信量を 抑えられる • サーバーサイドで培ったコンテナ技術を活かせる
- 35. IoT Edgeを使った開発の流れ 1. Azure IoT Hubを作成する 2. IoT Hubにエッジデバイスを登録する（手動 or 自動) 3. Visual Studio Codeで開発する 1. Dockerfile更新, Device SDKを使ってコーディング 2. deployment.template.jsonを編集 4. Visual Studio Codeからデプロイする 5. Azure DevOpsなどCI/CDの運用も可能
- 36. Visual Studio Code Extension Azure IoT Edge Extension • IoT Edge モジュールの開発、 デプロイができる Azure IoT Hub Toolkit Extension • IoT Hub に登録されたデバイス やモジュールを管理できる
- 37. Deployment manifest • development.template.jsonに定義する • EdgeAgent, EdgeHubの設定 • 自作モジュールの設定 • メッセージルーティング • Twinのdesired propertiesの設定 • これをもとに、デバイスの環境（arm32v7など）向けのマニフェストを 生成する • 参考: https://docs.microsoft.com/en-us/azure/iot- edge/module-composition
- 39. メッセージルーティング • deployment.template.jsonに定義する • どのモジュールのoutputsを、どのモジュールのinputsまたは $upstream（IoT Hub）に届けるか • 参考: https://docs.microsoft.com/en-us/azure/iot- edge/module-composition#declare-routes deployment.template.json
- 41. モジュールからホストの /dev にアクセスする • deployment.template.jsonで、 モジュールに右記のパラメータを指定する • createOptions.HostConfig • “Privileged”: true • “Binds”: [“/dev/usb:/dev/usb”] deployment.template.json
- 42. 使いたいライブラリがPython Card reader IoT Edge runtime module (Python) module (Node.js) IoT Edge agent IoT Edge hub … • 本当は、全体的にNode.jsで統一した かったが、カードリーダーのライブラリが ない • Pythonのライブラリなら実績も豊富なの で、カードリーダー用モジュールは Pythonで構成した • ライブラリがPython2.7でしか動かないの で、いずれアップデートが必要だろう • IoT Edgeなら更新が容易♪ カードの情報を メッセージ送信 メッセージを受け 取り、Twinを更新
- 43. EdgeHubでOutOfMemory😐 • モジュール間のメッセージ送受信ができない • $upsteam（IoT Hub）へはメッセージが届く🤔 • 原因は、EdgeHubがOutOfMemoryでエラー で動作不良になっていた • このissueから暫定対処を把握 • https://github.com/Azure/iot-edge- v1/issues/475#issuecomment-403915333 deployment.template.json
- 44. モジュールの更新の仕方 1. イメージを更新してレジストリに push する • タグは更新してもしなくてもよい 2. deployment.template.json のモジュー ルのバージョンを更新する 3. Deployent manifest を生成する 4. デバイスにデプロイする • これでエッジデバイスのiotedgeが、自動的に pull して更新してくれる deployment.template.json
- 46. Event Hubs trigger Card reader IoT Edge runtime module module IoT Edge agent IoT Edge hub … IoT Hub Functions SignalR Service Azure update! Web Blob Storage 構成図
- 47. サーバレス構成の要素 • Azure Functions • Azure SignalR Service • Static website on Azure Storage Blob • Vue.js
- 48. Azure Functions • 言わずと知れたAzureのFaaS • 多用なトリガーに対応する • 今回は、Event Hubトリガーを利用 • IoT Hubからのメッセージを受け付け、そのままSignalR Serviceに横流し
- 49. Azure SignalR Service • SignalRのサーバーをホストしてくれるサービス • SignalRは、リアルタイムに通信するためのライブラリ • Websocketsなどを利用して通信 • Azure Functionsと組み合わせて処理を実装 • SignalRはJavaScriptのクライアントがあるので、静的サイト上でも 利用できる！
- 50. Static website on Azure Storage Blob • 静的サイトをホスティングできる • ストレージなら低価格
- 51. Static site by Vue.js • Vue.js • "Progressive" JavaScript Framework • https://vuejs.org/ • SignalRクライアントのサンプルもVue.jsで 書かれているので、組み合わせばっちり • Bulma • CSS framework • https://bulma.io/ • （まだプロトタイプすぎですけど…）
- 52. Demoデモ
- 53. Event Hubs trigger Card reader IoT Edge runtime module (Python) module (Node.js) IoT Edge agent IoT Edge hub … IoT Hub Functions SignalR Service update! Web Blob Storage 構成図 Azure
- 54. Extrasおまけ
- 55. ARMテンプレート • ARM = Azure Resource Manager • 使うリソースを定義しておき、いつでも構築可能 • パラメータの指定や変数、ビルトイン関数を利用できる • コツ • AzureのREST APIと連動しているので、API versionに留意する • リファレンス https://docs.microsoft.com/en-us/azure/templates/ を駆使する • Functionsのオートデプロイ • Azure DevOpsでzip化して、GitHub releaseに配置 • ARMテンプレートで、WEBSITE_RUN_FROM_PACKAGEにzipを指定することで、リ ソースのデプロイ時にコードもデプロイ
- 56. Have fun!