目次
Systems Managerに登録したRaspberry Piを使用して、AWS IoT Device ClientのMQTTメッセージ通信をデモする
以下のページでRaspberry PiにAWS IoT Device Clientをインストールする方法をご紹介しました。
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Systems Managerに登録したRaspberry Piに、AWS IoT Device Clientをインストールする
【Systems Managerに登録したRaspberry Piに、AWS IoT Device Clientをインストールする】 本ページでは、AWS IoT Device Clientを取り上げます。 The AWS IoT Device C...
今回はその続きということで、以下の公式チュートリアルに従い、AWS IoT Device Clientを使用してメッセージの送受信を体験します。
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チュートリアル: AWS IoT Device Client とのMQTTメッセージ通信をデモンストレーションする - AWS IoT Cor...
IoT Device Client へのMQTTメッセージ通信を確立し、メッセージをサブスクライブして発行MQTTします。
構築する環境
基本的な構成は冒頭でご紹介したページと同様です。
変更点は2つです。
1点目はIoTポリシーです。
これはRasbperry Piに対応するAWS IoT Thing(モノ)に適用されるポリシーです。
上記のチュートリアルの内容に従い修正を加えます。
2点目はSSMドキュメントで実行するコマンドです。
SSMドキュメントをRaspberry Piに対して実行し、AWS IoT Device Clientインストール等のセットアップを行います。
こちらもチュートリアルに沿って修正します。
CloudFormationテンプレートファイル
上記の構成をCloudFormationで構築します。
以下のURLにCloudFormationテンプレートを配置しています。
GitHub
awstut-fa/155 at main · awstut-an-r/awstut-fa
Contribute to awstut-an-r/awstut-fa development by creating an account on GitHub.
テンプレートファイルのポイント解説
先述の通り、今回の構成は冒頭でご紹介した内容と大部分が同一ですから、変更点を中心に取り上げます。
IoTポリシー
Resources:
Policy:
Type: AWS::IoT::Policy
Properties:
PolicyDocument:
Version: 2012-10-17
Statement:
- Effect: Allow
Action:
- iot:Connect
Resource:
- !Sub "arn:aws:iot:${AWS::Region}:${AWS::AccountId}:client/${Thing}"
- Effect: Allow
Action:
- iot:Publish
Resource:
- !Sub "arn:aws:iot:${AWS::Region}:${AWS::AccountId}:topic/${PublishTopicName}"
- Effect: Allow
Action:
- iot:Subscribe
Resource:
- !Sub "arn:aws:iot:${AWS::Region}:${AWS::AccountId}:topicfilter/${SubscribeTopicName}"
- Effect: Allow
Action:
- iot:Receive
Resource:
- !Sub "arn:aws:iot:${AWS::Region}:${AWS::AccountId}:topic/${SubscribeTopicName}"
PolicyName: !Sub "${Prefix}-policy"
Code language: YAML (yaml)上記の設定は以下のページを参考にして設定しました。
あわせて読みたい
Raspberry Pi がMQTTメッセージ通信をデモンストレーションする準備をする - AWS IoT Core
証明書を作成し、Rasperry Pi デバイスをMQTT通信用にプロビジョニングします。
今回参考にしているチュートリアルでは、メッセージの送受信がテーマとなります。
ですから送信/受信用のトピックに対して適切な権限を設定する必要があります。
メッセージを送受信するために必要なポリシー設定に関しては、以下のページをご確認ください。
あわせて読みたい
AWS IoT Device Client でのメッセージの発行のデモンストレーション - AWS IoT Core
AWS IoT Device Client がデフォルトおよびカスタムMQTTメッセージを送信する方法について説明します。
あわせて読みたい
AWS IoT Device Client でメッセージをサブスクライブするデモンストレーション - AWS IoT Core
AWS IoT Device Client がデフォルトおよびカスタムMQTTメッセージを送信する方法について説明します。
SSMドキュメント
Resources:
RunShellScriptAssociation:
Type: AWS::SSM::Association
Properties:
AssociationName: !Sub "${Prefix}-shellscript-association"
Name: AWS-RunShellScript
OutputLocation:
S3Location:
OutputS3BucketName: !Ref BucketName
OutputS3KeyPrefix: shellscript-association-log
Parameters:
commands:
- "apt-get -y install build-essential libssl-dev cmake unzip git python3-pip"
- !Sub 'su - ${UserName} -c "export PATH=$PATH:~/.local/bin"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "git clone https://github.com/aws/aws-cli.git"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "cd aws-cli && git checkout v2 && sudo pip3 install --break-system-packages -r requirements.txt"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "cd aws-cli && git checkout v2 && sudo pip3 install --break-system-packages ."'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "mkdir ~/certs"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "curl -o ~/certs/AmazonRootCA1.pem https://www.amazontrust.com/repository/AmazonRootCA1.pem"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 745 ~"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 700 ~/certs"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 644 ~/certs/AmazonRootCA1.pem"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "git clone https://github.com/awslabs/aws-iot-device-client aws-iot-device-client"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "mkdir ~/aws-iot-device-client/build"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "cd ~/aws-iot-device-client/build && cmake ../"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "cd ~/aws-iot-device-client/build && cmake --build . --target aws-iot-device-client"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "mkdir ~/dc-configs"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "mkdir ~/messages"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "mkdir ~/certs/pubsub"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "mkdir ~/certs/jobs"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 745 ~"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 700 ~/certs/pubsub"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 700 ~/certs/jobs"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 745 ~/messages"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "sudo aws s3 cp s3://${BucketName}/${Thing}/${CertificateName} ~/certs/pubsub/"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "sudo aws s3 cp s3://${BucketName}/${Thing}/${PrivateKeyName} ~/certs/pubsub/"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "sudo aws s3 cp s3://${BucketName}/${Thing}/${PublicKeyName} ~/certs/pubsub"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "sudo chown ${UserName}:${UserName} ~/certs/pubsub/*"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "sudo chmod 644 ~/certs/pubsub/*"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "sudo chmod 600 ~/certs/pubsub/${PrivateKeyName}"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "mkdir ~/.aws-iot-device-client"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "mkdir ~/.aws-iot-device-client/log"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 745 ~/.aws-iot-device-client/log"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "echo " " > ~/.aws-iot-device-client/log/aws-iot-device-client.log"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "echo " " > ~/.aws-iot-device-client/log/pubsub_rx_msgs.log"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 600 ~/.aws-iot-device-client/log/*"'
- !Sub |
cat << EOF > /home/${UserName}/messages/sample-ws-message.json
{
"temperature": 28,
"humidity": 80,
"barometer": 1013,
"wind": {
"velocity": 22,
"bearing": 255
}
}
EOF
- !Sub 'su - ${UserName} -c "sudo chown ${UserName}:${UserName} ~/messages/sample-ws-message.json"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 600 ~/messages/*"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 745 ~/dc-configs"'
- !Sub |
cat << EOF > /home/${UserName}/dc-configs/dc-pubsub-custom-config.json
{
"endpoint": "${Endpoint}",
"cert": "~/certs/pubsub/${CertificateName}",
"key": "~/certs/pubsub/${PrivateKeyName}",
"root-ca": "~/certs/AmazonRootCA1.pem",
"thing-name": "${Thing}",
"logging": {
"enable-sdk-logging": true,
"level": "DEBUG",
"type": "STDOUT",
"file": ""
},
"jobs": {
"enabled": false,
"handler-directory": ""
},
"tunneling": {
"enabled": false
},
"device-defender": {
"enabled": false,
"interval": 300
},
"fleet-provisioning": {
"enabled": false,
"template-name": "",
"template-parameters": "",
"csr-file": "",
"device-key": ""
},
"samples": {
"pub-sub": {
"enabled": true,
"publish-topic": "${PublishTopicName}",
"publish-file": "~/messages/sample-ws-message.json",
"subscribe-topic": "${SubscribeTopicName}",
"subscribe-file": "~/.aws-iot-device-client/log/pubsub_rx_msgs.log"
}
},
"config-shadow": {
"enabled": false
},
"sample-shadow": {
"enabled": false,
"shadow-name": "",
"shadow-input-file": "",
"shadow-output-file": ""
}
}
EOF
- !Sub 'su - ${UserName} -c "sudo chown ${UserName}:${UserName} ~/dc-configs/dc-pubsub-config.json"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "chmod 644 ~/dc-configs/dc-pubsub-config.json"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "sudo mkdir /var/log/aws-iot-device-client"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "sudo chmod 745 /var/log/aws-iot-device-client"'
- !Sub 'su - ${UserName} -c "sudo chown ${UserName}:${UserName} /var/log/aws-iot-device-client"'
Targets:
- Key: InstanceIds
Values:
- !Ref InstanceId
WaitForSuccessTimeoutSeconds: !Ref WaitForSuccessTimeoutSeconds
Code language: YAML (yaml)冒頭でご紹介したページからの主な変更点は3点です。
1点目は.aws-iot-device-clientディレクトリに関する処理です。
本ディレクトリはAWS IoT Device Clientを使用してメッセージの送受信時に生成されるログ用です。
本ディレクトリを作成後、ログファイルも併せて作成します。
2点目はsample-ws-message.jsonの作成です。
これはAWS IoT Device Clientを使用してAWS IoT Coreに送信するMQTTメッセージの内容に相当します。
3点目はdc-pubsub-custom-config.jsonの作成です。
元々はdc-pubsub-config.jsonを使用していましたが、これを修正する形で本ファイルを作成します。
元ファイルからの変更点ですが、メッセージ送信時はsample-ws-message.jsonの内容を送信し、メッセージ受信時は.aws-iot-device-clientディレクトリ配下のログファイル(pubsub_rx_msgs.log)に受信したメッセージを書き込むように設定します。
環境構築
Raspberry PiをSSMに登録する
1つ目のCloudFormationスタックを作成します。
AWS CLIを使用して、CloudFormationスタックを作成します。
上記のテンプレートファイルを任意のS3バケットに設置した上で、以下のコマンドを実行します。
$ aws cloudformation create-stack \
--stack-name fa-155-01 \
--template-url https://[bucket-name].s3.[region].amazonaws.com/fa-155/fa-155-01.yaml \
--capabilities CAPABILITY_IAM
Code language: Bash (bash)スタック作成の詳細については、以下のページをご確認ください。
あわせて読みたい
CloudFormationのネストされたスタックで環境を構築する
【CloudFormationのネストされたスタックで環境を構築する方法】 CloudFormationにおけるネストされたスタックを検証します。 CloudFormationでは、スタックをネストす...
このスタックによって、主に以下のリソースが作成されます。
- クライアント証明書や鍵を配置するS3バケット
- SSMハイブリッドアクティベーション
- アクティベーション用のIAMロール
スタックの作成が完了すると、以下の通りハイブリッドアクティベーション用のコードとIDが取得できます。
Raspberry PiにSSM Agentをインストールする
Raspberry Piにおいて、以下のコマンドを実行してSSM Agentをインストールします。
sudo apt-get -y update
sudo apt-get -y upgrade
sudo apt-get -y install libc6:armhf
mkdir /tmp/ssm
curl https://amazon-ssm-ap-northeast-1.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/latest/debian_arm/ssm-setup-cli -o /tmp/ssm/ssm-setup-cli
sudo chmod +x /tmp/ssm/ssm-setup-cli
sudo /tmp/ssm/ssm-setup-cli -register -activation-code "[activation-code]" -activation-id "[activation-id]" -region "ap-northeast-1"
Code language: Bash (bash)最後のコマンドに先ほど確認したアクティベーション用のIDとコードを埋め込みます。
手順の詳細については以下のページをご確認ください。
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【Raspberry Pi 5をセットアップ後、Systems Managerに登録して、AWSからコマンドを実行する】 AWS Systems ManagerはEC2インスタンスだけでなく、ハイブリッドおよびマ...
SSM Fleet Managerを確認すると、確かにRaspberry PiにSSMエージェントがインストールされて管理対象になっていることがわかります。
SSMドキュメントを使用して、Raspberry PiをAWS IoTに登録後、AWS IoT Device Clientをセットアップする
2つ目のCloudFormationスタックを作成します。
先ほどと同様にAWS CLIを使用してスタックを作成します。
$ aws cloudformation create-stack \
--stack-name fa-155-02 \
--template-url https://[bucket-name].s3.[region].amazonaws.com/fa-155/fa-155-02.yaml \
--capabilities CAPABILITY_IAM
Code language: Bash (bash)このスタックによって、主に以下のリソースが作成されます。
- IoT Thing(モノ)
- IoTポリシー
- クライアント証明書と鍵
- クライアント証明書をモノおよびIoTポリシーにアタッチ
加えてSSMドキュメントによって、Raspberry Piにクライアント証明書や鍵がダウンロードされて、Raspberry Piをモノとして扱うことができるようになります。
そしてAWS IoT Device Clientを使用するために必要な手続きが実行されます。
マネージメントコンソールから作成されたリソースを確認します。
AWS IoTに関係するリソースを確認します。
モノ、証明書、ポリシーが正常に作成されています。
動作確認
AWS IoT Device Clientのインストール状況確認
準備が整いましたので、Raspberry Piにアクセスします。
アクセスはローカルマシンからSSHします。
証明書と鍵の有無を確認します。
awstut@raspberrypi:~ $ ls -l ~/certs/pubsub/
total 12
-rw-r--r-- 1 awstut awstut 1220 Mar 27 21:13 device.pem.crt
-rw------- 1 awstut awstut 1675 Mar 27 21:13 private.pem.key
-rw-r--r-- 1 awstut awstut 451 Mar 27 21:13 public.pem.key
Code language: Bash (bash)確かにS3バケットから証明書および鍵がダウンロードされています。
つまりこのRaspberry PiはAWS IoTデバイスとして動作できます。
AWS IoT Device Clientのインストール状況を確認します。
awstut@raspberrypi:~ $ cd ~/aws-iot-device-client/build/
awstut@raspberrypi:~/aws-iot-device-client/build $ ./aws-iot-device-client --version
v1.9.2-cf76107
Code language: Bash (bash)確かにAWS IoT Device Clientがインストールされて、使用できる状態であることがわかります。
AWS IoT Device Clientを使用してメッセージ送信
以下のページに従いメッセージを送信します。
あわせて読みたい
AWS IoT Device Client でのメッセージの発行のデモンストレーション - AWS IoT Core
AWS IoT Device Client がデフォルトおよびカスタムMQTTメッセージを送信する方法について説明します。
awstut@raspberrypi:~/aws-iot-device-client/build $ ./aws-iot-device-client --config-file ~/dc-configs/dc-pubsub-config.json
2024-03-30T10:30:33.123Z [WARN] {FileUtils.cpp}: Permissions to given file/dir path '/home/awstut/dc-configs/dc-pubsub-config.json' is not set to recommended value... {Permissions: {desired: 640, actual: 644}}
2024-03-30T10:30:33.124Z [INFO] {Config.cpp}: Successfully fetched JSON config file: {
"endpoint": "a2oxckhng7gmur-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com",
"cert": "~/certs/pubsub/device.pem.crt",
"key": "~/certs/pubsub/private.pem.key",
"root-ca": "~/certs/AmazonRootCA1.pem",
"thing-name": "fa-155-thing",
"logging": {
"enable-sdk-logging": true,
"level": "DEBUG",
"type": "STDOUT",
"file": ""
},
"jobs": {
"enabled": false,
"handler-directory": ""
},
"tunneling": {
"enabled": false
},
"device-defender": {
"enabled": false,
"interval": 300
},
"fleet-provisioning": {
"enabled": false,
"template-name": "",
"template-parameters": "",
"csr-file": "",
"device-key": ""
},
"samples": {
"pub-sub": {
"enabled": true,
"publish-topic": "test/dc/pubtopic",
"publish-file": "~/messages/sample-ws-message.json",
"subscribe-topic": "test/dc/subtopic",
"subscribe-file": "~/.aws-iot-device-client/log/pubsub_rx_msgs.log"
}
},
"config-shadow": {
"enabled": false
},
"sample-shadow": {
"enabled": false,
"shadow-name": "",
"shadow-input-file": "",
"shadow-output-file": ""
}
}
2024-03-30T10:30:33.124Z [INFO] {FileUtils.cpp}: Successfully create directory /home/awstut/.aws-iot-device-client/sample-shadow/ with required permissions 700
2024-03-30T10:30:33.124Z [INFO] {Config.cpp}: ~/.aws-iot-device-client/sample-shadow/default-sample-shadow-document
2024-03-30T10:30:33.124Z [INFO] {Config.cpp}: Succesfully create default file: /home/awstut/.aws-iot-device-client/sample-shadow/default-sample-shadow-document required for storage of shadow document
2024-03-30T10:30:33.124Z [DEBUG] {Config.cpp}: Did not find a runtime configuration file, assuming Fleet Provisioning has not run for this device
2024-03-30T10:30:33.124Z [DEBUG] {Config.cpp}: Did not find a http proxy config file /home/awstut/.aws-iot-device-client/http-proxy.conf, assuming HTTP proxy is disabled on this device
2024-03-30T10:30:33.124Z [DEBUG] {EnvUtils.cpp}: Updated PATH environment variable to: /usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/local/games:/usr/games:/home/awstut/.aws-iot-device-client:/home/awstut/.aws-iot-device-client/jobs:/home/awstut/aws-iot-device-client/build:/home/awstut/aws-iot-device-client/build/jobs
2024-03-30T10:30:33.124Z [DEBUG] {LockFile.cpp}: creating lockfile
2024-03-30T10:30:33.124Z [INFO] {Main.cpp}: Now running AWS IoT Device Client version v1.9.2-cf76107
2024-03-30T10:30:33.124Z [INFO] {SharedCrtResourceManager.cpp}: SDK logging is enabled. Check /var/log/aws-iot-device-client/sdk.log for SDK logs.
2024-03-30T10:30:33.124Z [DEBUG] {Retry.cpp}: Retryable function starting, it will retry until success
2024-03-30T10:30:33.174Z [INFO] {SharedCrtResourceManager.cpp}: Establishing MQTT connection with client id fa-155-thing...
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {SharedCrtResourceManager.cpp}: MQTT connection established with return code: 0
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {SharedCrtResourceManager.cpp}: Shared MQTT connection is ready!
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {Main.cpp}: Provisioning with Secure Elements is disabled
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {Main.cpp}: Config shadow is disabled
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {Main.cpp}: Jobs is disabled
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {Main.cpp}: Secure Tunneling is disabled
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {Main.cpp}: Device Defender is disabled
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {Main.cpp}: Sample shadow is disabled
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {Main.cpp}: PubSub is enabled
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {samples/PubSubFeature.cpp}: Creating Pub/Sub file: /home/awstut/messages/sample-ws-message.json
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {samples/PubSubFeature.cpp}: Creating Pub/Sub file: /home/awstut/.aws-iot-device-client/log/pubsub_rx_msgs.log
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {Main.cpp}: Sensor Publish is disabled
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {SharedCrtResourceManager.cpp}: Starting Device Client features.
2024-03-30T10:30:33.363Z [DEBUG] {FeatureRegistry.cpp}: Attempting to start Pub Sub Sample
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {samples/PubSubFeature.cpp}: Starting Pub Sub Sample
2024-03-30T10:30:33.363Z [INFO] {Main.cpp}: Client base has been notified that Pub Sub Sample has started
2024-03-30T10:30:33.399Z [DEBUG] {samples/PubSubFeature.cpp}: PublishCompAck: PacketId:(Pub Sub Sample), ErrorCode:0
2024-03-30T10:30:33.417Z [DEBUG] {samples/PubSubFeature.cpp}: SubAck: PacketId:(Pub Sub Sample), ErrorCode:0
Code language: Bash (bash)ログを見ると、正常にMQTTメッセージを送信できたことがわかります。
続いてマネージドコンソールのMQTT test clientページを確認します。
確かにtest/dc/pubtopic向けにメッセージが送信されています。
中身を見ると、確かにsample-ws-message.jsonで指定した内容であることがわかります。
このようにAWS IoT Device Clientを使用して、任意のメッセージを送信することが可能です。
AWS IoT Device Clientを使用してメッセージ受信
続けてページに従いメッセージを受信します。
あわせて読みたい
AWS IoT Device Client でメッセージをサブスクライブするデモンストレーション - AWS IoT Core
AWS IoT Device Client がデフォルトおよびカスタムMQTTメッセージを送信する方法について説明します。
既にAWS IoT Device Clientを実行中ですので、マネージドコンソールのMQTT test clientページにて、test/dc/subtopic向けにメッセージを送信します。
するとAWS IoT Device Clientを実行しているRaspberry Pi側でメッセージの受信を知らせるメッセージが通知されます。
2024-03-30T10:40:51.339Z [DEBUG] {samples/PubSubFeature.cpp}: Message received on subscribe topic, size: 45 bytes
Code language: Bash (bash)AWS IoT Device Clientを停止させて、ログファイルをチェックします。
$ cat ~/.aws-iot-device-client/log/pubsub_rx_msgs.log
{
"message": "Hello from AWS IoT console"
}
Code language: Bash (bash)確かにMQTT test clientページで送信したメッセージです。
このようにAWS IoT Device Clientを使用して、メッセージを受信することが可能です。
まとめ
Raspberry Piにおいて、AWS IoT Device Clientを使用してメッセージを送受信する方法を確認しました。