AWS JobsでIoTデバイスをアップグレード/設定：実践ガイド

Amazon Web Services（AWS）は、Microsoft AzureとGoogle Cloud IoTに並ぶ、IoT向け主要クラウド プラットフォームの1つです。スマート デバイスはインターネット経由でAWSに接続し、通常MQTTプロトコルを使用し、豊富なクラウド サービスとやり取りします。デバイス通信以外にも、AWSは堅牢なデータ ストレージ、分析（AI含む）、アクセス制御など、エンドツーエンドのIoTソリューションを強化する多くの機能を提供します。

データ永続化には、スケーラブルな階層型ファイル システムであるSimple Storage Service（S3）を提供。S3の各オブジェクトは一意のURLでアドレス指定でき、適切な権限があればWebブラウザから公開アクセス可能です。オブジェクトにHTMLページが含まれる場合、埋め込みJavaScriptがAWS APIを呼び出せ、インタラクティブなダッシュボードとブラウザからの直接デバイス制御を実現します。

Lambda関数

Lambdaを使えばサーバをプロビジョニングせずにコードを実行できます。Python、Java、C#、Node.jsで関数を記述し、クラウドに格納し、HTTPリクエスト、他のLambda呼び出し、デバイスからのMQTTメッセージでトリガーできます。Lambdaはミドルウェアとして機能し、デバイス データをデータベース操作に変換したり、ユーザー インターフェースへのレスポンスをレンダリングしたりします（図1参照）。

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図1. AWSコンポーネント相互作用のアーキテクチャ（出典：Auriga）

AWSはLambdaに制限を課します：リクエストあたりの最大実行時間、メモリ使用量、パッケージ サイズ。いずれかの制限を超えると実行が終了し、制限はデプロイ時に設定可能ですが、AWSが設定するハードキャップを超えることはできません。

IoTデバイスは通常、AWS IoT CoreエンドポイントへTCP接続を確立します。TCPはデータ整合性とバッファリングを保証し、断続的なリンクでもメッセージが送信されることを確保。AWSは独自の再接続ロジックでTCPを拡張し、ネットワーク障害後にデバイスが自動的に再接続します。

MQTTはコマンドに関して単方向であるため、接続のヒックアップがLambda呼び出しに影響することは稀です。LambdaはデバイスにMQTTコマンドを発行して即座にリターンでき、レスポンスはデバイスのトピックを購読する別のLambdaが処理します。

AWS Jobs

AWS Jobsは、1台または多数のIoTデバイスで長時間実行タスクをスケジュール、起動、監視するためのサービスです。多くのAWSサービスより新しいですが、コンソールとSDKとシームレスに統合されています。

デバイス側操作はMQTT経由で公開されます。GetPendingJobExecutions、StartNextPendingJobExecution、UpdateJobExecution、DescribeJobExecutionなどの関数で、デバイスは保留中のジョブをポーリングし、進捗を確認し、完了を報告できます。

管理操作はHTTPSを使用し、Webクライアント、Lambdaコード、インタラクティブな利用を想定。CreateJob、DeleteJob、DescribeJob、ListJobs、ListJobExecutionsForThingなどが含まれます。

各ジョブはJSONのジョブ ドキュメントで定義され、ターゲット デバイスに送信されます。ドキュメントには通常、操作名とジョブ パラメータを指す1つ以上のURLが含まれます。これらのURLはAWSユーザーによって事前署名され、デバイスに通常アクセスできないオブジェクトへの一時的なスコープ付きアクセスを付与します。事前署名URLは自動的に期限切れになり、セキュリティを高めます。

ジョブ ドキュメントはジョブ定義時に動的に作成するか、S3オブジェクトとして格納し、ジョブ作成時に参照できます。

ジョブ属性

• ターゲット：単一デバイスまたはグループ。グループ指定時は現在の全メンバーで実行。
• ジョブ タイプ：スナップショットジョブは選択デバイスでの実行完了で終了。継続ジョブはアクティブなまま、後からグループに追加されたデバイスでも自動実行。

実行中、ジョブは有限状態マシンに従います。有効な状態にはQUEUED、IN_PROGRESS、FAILED、SUCCESS、CANCELED、REJECTED、REMOVEDがあります。デバイスはUpdateJobExecutionで状態を更新、管理者はCancelJobなどのAPI呼び出しで変更可能。通常、ジョブは実行中にIN_PROGRESSになり、完了時にSUCCESSまたはFAILEDへ遷移します。

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図2. AWS Jobs実行中の状態遷移図（出典：Auriga）