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理論

IoTプラットフォームをAWSに移行する際の知識

1. AWS IoT Core

  • 役割: IoTデバイスとの接続を簡素化し、スケーラブルなメッセージブローカーを提供。デバイスデータの収集・管理が容易になる。
  • 利点:
    • 常時接続やMQTTプロトコルのネイティブサポート。
    • 他のAWSサービス(Lambda、S3など)と簡単に統合可能。

2. Amazon DocumentDB(MongoDB互換)

  • 役割: IoTデバイスからのメタデータを保存するためのマネージドデータベース。
  • 利点:
    • 自動スケーリング、高可用性、バックアップのサポート。
    • MongoDBの既存コードやドライバをそのまま利用可能。

3. AWS LambdaとStep Functions

  • 役割: 定期ジョブの自動化とサーバーレスなデータ処理を実現。
  • 利点:
    • サーバー管理不要でコスト効率が高い。
    • 非同期処理やワークフロー管理に最適。

4. Amazon S3とCloudFront

  • 役割: レポートや静的ファイルの保存・配信を効率化。
  • 利点:
    • S3は高耐久性と低コストを提供。
    • CloudFrontを組み合わせることで、グローバルに低遅延で配信可能。

5. EKS vs サーバーレス

  • EKS: Kubernetesクラスターの管理が必要で運用負荷が高い。
  • サーバーレス(Lambda, S3): 運用負荷が少なく、小規模のIoTプラットフォームに最適。

結論

AWS IoT Core、DocumentDB、Step Functions、Lambda、S3、CloudFrontを組み合わせることで、運用負荷を最小限に抑えつつ、スケーラブルで効率的なIoTプラットフォームを構築可能です。

実践

一問道場

質問 #187

トピック 1
ある会社が、オンプレミス環境でIoTプラットフォームを運用しています。このプラットフォームは、MQTTプロトコルを使ってIoTデバイスと接続するサーバーで構成されています。プラットフォームは5分ごとにデバイスからテレメトリーデータを収集し、デバイスのメタデータをMongoDBクラスターに保存しています。
また、オンプレミスのマシンにインストールされたアプリケーションが、定期的にジョブを実行してテレメトリーデータやメタデータを集計・変換しています。このアプリケーションは、ユーザーが別のウェブアプリを通じて閲覧できるレポートを作成しています。このウェブアプリも同じオンプレミス環境で常に稼働しています。
定期ジョブの実行時間は120~600秒ですが、ウェブアプリ自体は常時稼働しています。
会社はこのプラットフォームをAWSに移行し、運用負荷をできるだけ軽減したいと考えています。
最小の運用負荷でこの要件を満たすためには、以下の手順の組み合わせのうちどれを選ぶべきですか?(3つ選択してください)
  • A. AWS Lambdaを使ってIoTデバイスに接続する
  • B. IoTデバイスがAWS IoT Coreにデータを送信するよう設定する
  • C. メタデータをAmazon EC2上の自己管理型MongoDBデータベースに保存する
  • D. メタデータをAmazon DocumentDB(MongoDB互換)に保存する
  • E. AWS Step FunctionsとAWS Lambdaを使ってレポートを作成し、Amazon S3に保存する。そのレポートをAmazon CloudFrontを使って配信する
  • F. Amazon Elastic Kubernetes Service(Amazon EKS)とAmazon EC2を使ってレポートを作成し、Ingressコントローラーを使って配信する

解説


選択肢の評価

A. AWS Lambdaを使ってIoTデバイスに接続する

  • 評価: 不適切
    • Lambdaはイベント駆動型で短時間実行に適しており、常時接続を維持するMQTTプロトコルには不向きです。
    • AWS IoT Coreを使用することで、デバイス接続を効率的に管理できます。

B. IoTデバイスがAWS IoT Coreにデータを送信するよう設定する

  • 評価: 適切
    • AWS IoT Coreは、デバイスからのデータ収集と管理を簡素化し、常時接続やスケーリングも自動で行います。
    • 運用負荷を大幅に削減できるため、この選択は必要です。

C. メタデータをAmazon EC2上の自己管理型MongoDBデータベースに保存する

  • 評価: 不適切
    • EC2でMongoDBを自己管理する場合、パッチ適用やスケーリングなど運用負荷が高くなります。
    • AWSのマネージドサービスであるDocumentDBを利用する方が運用負荷が軽減されます。

D. メタデータをAmazon DocumentDB(MongoDB互換)に保存する

  • 評価: 適切
    • DocumentDBはマネージドサービスで、スケーラビリティや高可用性を簡単に確保できるため、運用負荷が大幅に削減されます。

E. AWS Step FunctionsとAWS Lambdaを使ってレポートを作成し、Amazon S3に保存する。そのレポートをAmazon CloudFrontを使って配信する

  • 評価: 適切
    • Step FunctionsとLambdaを組み合わせることで、非同期で定期ジョブを管理できます。
    • レポートをS3に保存し、CloudFrontで配信する構成はコスト効率が高く、運用負荷も低いです。

F. Amazon Elastic Kubernetes Service(Amazon EKS)とAmazon EC2を使ってレポートを作成し、Ingressコントローラーを使って配信する

  • 評価: 不適切
    • EKSを利用すると、コンテナ管理やクラスター運用が必要になり、運用負荷が高くなります。
    • このユースケースではサーバーレス構成(LambdaやS3)が適しています。

最適な選択肢

  • B. IoTデバイスがAWS IoT Coreにデータを送信するよう設定する
  • D. メタデータをAmazon DocumentDB(MongoDB互換)に保存する
  • E. AWS Step FunctionsとAWS Lambdaを使ってレポートを作成し、Amazon S3に保存する。そのレポートをAmazon CloudFrontを使って配信する

選択の理由

この組み合わせにより、次のようなメリットが得られます:
  1. IoT Coreで接続を管理:IoTデバイスの接続管理をAWSに任せることで、手動の設定やスケーリングが不要になります。
  1. DocumentDBでデータ管理を簡略化:マネージドデータベースを利用することで、データの保存・取得の運用負荷を削減します。
  1. S3とCloudFrontでレポート配信を最適化:S3はコスト効率が高く、CloudFrontでの配信によりユーザー体験を向上させます。
これにより、最小の運用負荷で要求を満たすプラットフォームを実現できます。
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