![[AWS CDK] GreengrassとLambdaを作成して、Raspberry Piにデプロイしてみた](https://devio2023-media.developers.io/wp-content/uploads/2019/08/aws-cloud-development-kit.png)
[AWS CDK] GreengrassとLambdaを作成して、Raspberry Piにデプロイしてみた
AWS CDKで、GreengrassとLambdaを作成して、Raspberry Piにデプロイしてみました。
概要
CX事業本部の佐藤です。
最近弊社でAWS CDKの人気が高まり始めています。私自身あまり触ったことがなかったため、今回勉強も兼ねて、AWS CDKでGreengrassとLambdaを作成してみました。ちょうど使ってないRaspberry Piがあったため、実際にデプロイしてRaspberry Pi上でLambdaを実行させてみたいと思います。
下記のリポジトリをベースに説明していきます。
環境
| 項目 | バージョン |
|---|---|
| macOS | Mojave 10.14.5 |
| AWS CDK | 1.6.1 build a09203a |
| node | v10.16.0 |
| npm | 6.9.0 |
| Raspberry Pi | Raspberry Pi 3 Model B+（SSHで接続できる） |
| Raspbian OS | Raspbian Stretch, 2018-06-29 |
| Greengrass Core | v1.9.2 |
| Lambdaランタイム | Python 3.7.2 |
Raspberry PiでGreengrass Lambdaを実行する
Greengrassを使用して、Raspberry PiでLambdaを実行させてみます。以下の手順で行なっていきます。
事前にAWS IoTで証明書を作成する
AWS IoTで証明書を作成しておきます。証明書の作成はマネージメントコンソール上から行います。
- Iot Coreコンソールに移動します。
- 安全性メニューの証明書メニューを選択します。
- 作成ボタンを押します。
- 1-Click証明書作成（推奨）の証明書の作成を押します。
- モノの証明書、パブリックキー、プライベートキーがダウンロードできるようになるため、すべてダウンロードして自PC上に保管します。
- 有効化を押します。
- 完了を押します。
これで、デバイス証明書の作成ができました。この証明書を後ほど、Raspberry Piに設定します。
AWS CDKのインストール
npmでインストールします。
npm install -g aws-cdk
AWS CDKプロジェクトの作成とライブラリのインストール
mkdir aws-cdk-greengrass-sample cd aws-cdk-greengrass-sample cdk init --language typescript npm install --save @aws-cdk/aws-lambda npm install --save @aws-cdk/aws-greengrass npm install --save @aws-cdk/aws-iot
Greengrass、LambdaをCDKで作成する
Greengrassを使用するため、AWSにLambda関数とGreengrassグループを作成します。今回はタイトル通り、AWS CDKを使用してデプロイしてみたいと思います。GreengrassがLambda関数に依存している構成のため、スタックを2つに分けて、クロススタック参照を使ってデプロイしています。
Lambda用スタック
import cdk = require('@aws-cdk/core');
import lambda = require('@aws-cdk/aws-lambda');
export class GreengrassLambdaStack extends cdk.Stack {
public readonly greengrassLambdaAlias: lambda.Alias;
constructor(scope: cdk.Construct, id: string, props?: cdk.StackProps) {
super(scope, id, props);
// GreengrassにデプロイするLambda関数の作成
const greengrassLambda = new lambda.Function(this, 'GreengrassSampleHandler', {
runtime: lambda.Runtime.PYTHON_3_7,
code: lambda.Code.asset('handlers'),
handler: 'handler.handler',
});
const version = greengrassLambda.addVersion('GreengrassSampleVersion');
// Greengrass Lambdaとして使用する場合、エイリアスを指定する必要がある
this.greengrassLambdaAlias = new lambda.Alias(this, 'GreengrassSampleAlias', {
aliasName: 'rasberrypi',
version: version
})
}
}
Greengrass用スタック
import cdk = require('@aws-cdk/core');
import iot = require('@aws-cdk/aws-iot');
import lambda = require('@aws-cdk/aws-lambda');
import greengrass = require('@aws-cdk/aws-greengrass');
interface GreengrassRaspberryPiStackProps extends cdk.StackProps {
greengrassLambdaAlias: lambda.Alias
}
export class GreengrassRaspberryPiStack extends cdk.Stack {
constructor(scope: cdk.Construct, id: string, props: GreengrassRaspberryPiStackProps) {
super(scope, id, props);
const certArn: string = '先ほど作った証明書のARNを設定'
const region: string = cdk.Stack.of(this).region;
const accountId: string = cdk.Stack.of(this).account;
// AWS IoTのモノの作成
const iotThing = new iot.CfnThing(this, 'Thing', {
thingName: 'Raspberry_Pi_Thing'
});
if (iotThing.thingName !== undefined) {
const thingArn = `arn:aws:iot:${region}:${accountId}:thing/${iotThing.thingName}`;
// ポリシーを作成
const iotPolicy = new iot.CfnPolicy(this, 'Policy', {
policyName: 'Raspberry_Pi_Policy',
policyDocument: {
"Version": "2012-10-17",
"Statement": [
{
"Effect": "Allow",
"Action": [
"iot:*",
"greengrass:*",
],
"Resource": [
"*"
]
}
]
}
});
iotPolicy.addDependsOn(iotThing);
// 証明書にポリシーをアタッチ
if (iotPolicy.policyName !== undefined) {
const policyPrincipalAttachment = new iot.CfnPolicyPrincipalAttachment(this, 'PolicyPrincipalAttachment', {
policyName: iotPolicy.policyName,
principal: certArn
})
policyPrincipalAttachment.addDependsOn(iotPolicy)
}
// モノに証明書をアタッチ
const thingPrincipalAttachment = new iot.CfnThingPrincipalAttachment(this, 'ThingPrincipalAttachment', {
thingName: iotThing.thingName,
principal: certArn
});
thingPrincipalAttachment.addDependsOn(iotThing)
// Greengrass Coreの作成
const coreDefinition = new greengrass.CfnCoreDefinition(this, 'CoreDefinition', {
name: 'Raspberry_Pi_Core',
initialVersion: {
cores: [
{
certificateArn: certArn,
id: '1',
thingArn: thingArn
}
]
}
});
coreDefinition.addDependsOn(iotThing)
// Greengrassリソースの作成
const resourceDefinition = new greengrass.CfnResourceDefinition(this, 'ResourceDefinition', {
name: 'Raspberry_Pi_Resource',
initialVersion: {
resources: [
{
id: '1',
name: 'log_file_resource',
resourceDataContainer: {
localVolumeResourceData: {
sourcePath: '/log',
destinationPath: '/log'
}
}
}
]
}
});
// Greengrass Lambdaの作成
const functionDefinition = new greengrass.CfnFunctionDefinition(this, 'FunctionDefinition', {
name: 'Raspberry_Pi_Function',
initialVersion: {
functions: [
{
id: '1',
functionArn: props.greengrassLambdaAlias.functionArn,
functionConfiguration: {
encodingType: 'binary',
memorySize: 65536,
pinned: true,
timeout: 3,
environment: {
// ログファイルを書き出すため、リソースの書き込み権限を与える
resourceAccessPolicies: [
{
resourceId: '1',
permission: 'rw'
}
]
}
}
}
]
}
});
// Greengrassグループの作成
const group = new greengrass.CfnGroup(this, 'Group', {
name: 'Raspberry_Pi',
initialVersion: {
coreDefinitionVersionArn: coreDefinition.attrLatestVersionArn,
resourceDefinitionVersionArn: resourceDefinition.attrLatestVersionArn,
functionDefinitionVersionArn: functionDefinition.attrLatestVersionArn
}
});
// 一連のDefinitionの作成が終わったらグループを作成
group.addDependsOn(coreDefinition)
group.addDependsOn(resourceDefinition)
group.addDependsOn(functionDefinition)
}
}
}
上記2つのスタックを、クロススタック参照で作成します。
#!/usr/bin/env node
import 'source-map-support/register';
import cdk = require('@aws-cdk/core');
import { GreengrassRaspberryPiStack } from '../lib/greengrass-raspberry-pi-stack';
import { GreengrassLambdaStack } from '../lib/greengrass-lambda-stack';
const app = new cdk.App();
const lambdaStack = new GreengrassLambdaStack(app, 'GreengrassLambdaStack');
new GreengrassRaspberryPiStack(app, 'GreengrassRasberryPiStack', {
greengrassLambdaAlias: lambdaStack.greengrassLambdaAlias
});
Lambdaコード
5秒ごとに、hello!! の文字列をログファイルに書き込む処理です。
from logging import config, getLogger
import time
import os
config.dictConfig({
"version": 1,
"disable_existing_loggers": False,
"root": {
"level": "INFO",
"handlers": [
"logFileHandler"
]
},
"handlers": {
"logFileHandler": {
"class": "logging.FileHandler",
"level": "INFO",
"formatter": "logFileFormatter",
"filename": "/log/test.log",
"mode": "w",
"encoding": "utf-8"
}
},
"formatters": {
"logFileFormatter": {
"format": "%(asctime)s|%(levelname)-8s|%(name)s|%(funcName)s|%(message)s"
}
}
})
logger = getLogger(__name__)
while True:
logger.info('hello!!')
time.sleep(5)
def handler(event, context):
return
デプロイ
AWSにデプロイします。デプロイするためにはS3バケットが必要なため、CDKのコマンドで作成します。
cdk bootstrap
TypeScriptのためビルドします。
npm run build
デプロイします。
cdk GreengrassRaspberryPiStack deploy
Including dependency stacks: GreengrassLambdaStack
GreengrassLambdaStack
This deployment will make potentially sensitive changes according to your current security approval level (--require-approval broadening).
Please confirm you intend to make the following modifications:
IAM Statement Changes
┌───┬────────────────────────────────────────────┬────────┬────────────────┬──────────────────────────────┬───────────┐
│ │ Resource │ Effect │ Action │ Principal │ Condition │
├───┼────────────────────────────────────────────┼────────┼────────────────┼──────────────────────────────┼───────────┤
│ + │ ${GreengrassSampleHandler/ServiceRole.Arn} │ Allow │ sts:AssumeRole │ Service:lambda.amazonaws.com │ │
└───┴────────────────────────────────────────────┴────────┴────────────────┴──────────────────────────────┴───────────┘
IAM Policy Changes
┌───┬────────────────────────────────────────┬────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │ Resource │ Managed Policy ARN │
├───┼────────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ + │ ${GreengrassSampleHandler/ServiceRole} │ arn:${AWS::Partition}:iam::aws:policy/service-role/AWSLambdaBasicExecutionRole │
└───┴────────────────────────────────────────┴────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
(NOTE: There may be security-related changes not in this list. See http://bit.ly/cdk-2EhF7Np)
Do you wish to deploy these changes (y/n)? y
GreengrassLambdaStack: deploying...
GreengrassLambdaStack: creating CloudFormation changeset...
0/6 | 10:16:55 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::CDK::Metadata | CDKMetadata
0/6 | 10:16:56 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::IAM::Role | GreengrassSampleHandler/ServiceRole (GreengrassSampleHandlerServiceRole33F33CB8)
0/6 | 10:16:56 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::IAM::Role | GreengrassSampleHandler/ServiceRole (GreengrassSampleHandlerServiceRole33F33CB8) Resource creation Initiated
0/6 | 10:16:57 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::CDK::Metadata | CDKMetadata Resource creation Initiated
1/6 | 10:16:58 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::CDK::Metadata | CDKMetadata
2/6 | 10:17:15 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::IAM::Role | GreengrassSampleHandler/ServiceRole (GreengrassSampleHandlerServiceRole33F33CB8)
2/6 | 10:17:18 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Lambda::Function | GreengrassSampleHandler (GreengrassSampleHandler0B069A6B)
2/6 | 10:17:19 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Lambda::Function | GreengrassSampleHandler (GreengrassSampleHandler0B069A6B) Resource creation Initiated
3/6 | 10:17:19 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::Lambda::Function | GreengrassSampleHandler (GreengrassSampleHandler0B069A6B)
3/6 | 10:17:22 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Lambda::Version | GreengrassSampleHandler/VersionGreengrassSampleVersion (GreengrassSampleHandlerVersionGreengrassSampleVersion357ED95A)
3/6 | 10:17:22 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Lambda::Version | GreengrassSampleHandler/VersionGreengrassSampleVersion (GreengrassSampleHandlerVersionGreengrassSampleVersion357ED95A) Resource creation Initiated
4/6 | 10:17:23 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::Lambda::Version | GreengrassSampleHandler/VersionGreengrassSampleVersion (GreengrassSampleHandlerVersionGreengrassSampleVersion357ED95A)
4/6 | 10:17:26 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Lambda::Alias | GreengrassSampleAlias (GreengrassSampleAlias7D31FBCD)
4/6 | 10:17:26 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Lambda::Alias | GreengrassSampleAlias (GreengrassSampleAlias7D31FBCD) Resource creation Initiated
5/6 | 10:17:26 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::Lambda::Alias | GreengrassSampleAlias (GreengrassSampleAlias7D31FBCD)
6/6 | 10:17:28 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::CloudFormation::Stack | GreengrassLambdaStack
✅ GreengrassLambdaStack
Outputs:
GreengrassLambdaStack.ExportsOutputRefGreengrassSampleAlias7D31FBCDFD224BE2 = arn:aws:lambda:ap-northeast-1:XXXXXXXXXXXX:function:GreengrassLambdaStack-GreengrassSampleHandlerXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX:rasberrypi
Stack ARN:
arn:aws:cloudformation:ap-northeast-1:XXXXXXXXXXXX:stack/GreengrassLambdaStack/d5739a10-XXXXXXXXXXXXXXXXXX
GreengrassRaspberryPiStack
This deployment will make potentially sensitive changes according to your current security approval level (--require-approval broadening).
Please confirm you intend to make the following modifications:
IAM Statement Changes
┌───┬──────────┬────────┬───────────────────┬───────────┬───────────┐
│ │ Resource │ Effect │ Action │ Principal │ Condition │
├───┼──────────┼────────┼───────────────────┼───────────┼───────────┤
│ + │ ??? │ Allow │ greengrass:* │ │ │
│ │ │ │ iot:* │ │ │
└───┴──────────┴────────┴───────────────────┴───────────┴───────────┘
(NOTE: There may be security-related changes not in this list. See http://bit.ly/cdk-2EhF7Np)
Do you wish to deploy these changes (y/n)? y
GreengrassRaspberryPiStack: deploying...
GreengrassRaspberryPiStack: creating CloudFormation changeset...
0/10 | 10:17:48 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::IoT::Thing | Thing
0/10 | 10:17:48 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::CDK::Metadata | CDKMetadata
0/10 | 10:17:48 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Greengrass::ResourceDefinition | ResourceDefinition
0/10 | 10:17:48 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Greengrass::FunctionDefinition | FunctionDefinition
0/10 | 10:17:50 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::CDK::Metadata | CDKMetadata Resource creation Initiated
1/10 | 10:17:50 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::CDK::Metadata | CDKMetadata
1/10 | 10:17:51 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Greengrass::FunctionDefinition | FunctionDefinition Resource creation Initiated
2/10 | 10:17:51 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::Greengrass::FunctionDefinition | FunctionDefinition
2/10 | 10:17:52 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Greengrass::ResourceDefinition | ResourceDefinition Resource creation Initiated
3/10 | 10:17:52 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::Greengrass::ResourceDefinition | ResourceDefinition
3/10 Currently in progress: Thing
3/10 | 10:18:49 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::IoT::Thing | Thing Resource creation Initiated
4/10 | 10:18:49 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::IoT::Thing | Thing
4/10 | 10:18:51 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::IoT::ThingPrincipalAttachment | ThingPrincipalAttachment
4/10 | 10:18:51 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Greengrass::CoreDefinition | CoreDefinition
4/10 | 10:18:52 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::IoT::Policy | Policy
4/10 | 10:18:53 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Greengrass::CoreDefinition | CoreDefinition Resource creation Initiated
5/10 | 10:18:54 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::Greengrass::CoreDefinition | CoreDefinition
5/10 | 10:18:58 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Greengrass::Group | Group
5/10 | 10:19:00 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::Greengrass::Group | Group Resource creation Initiated
6/10 | 10:19:00 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::Greengrass::Group | Group
6/10 Currently in progress: ThingPrincipalAttachment, Policy
6/10 | 10:19:52 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::IoT::ThingPrincipalAttachment | ThingPrincipalAttachment Resource creation Initiated
7/10 | 10:19:52 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::IoT::ThingPrincipalAttachment | ThingPrincipalAttachment
7/10 | 10:19:52 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::IoT::Policy | Policy Resource creation Initiated
8/10 | 10:19:52 PM | CREATE_COMPLETE | AWS::IoT::Policy | Policy
8/10 | 10:19:54 PM | CREATE_IN_PROGRESS | AWS::IoT::PolicyPrincipalAttachment | PolicyPrincipalAttachment
8/10 Currently in progress: PolicyPrincipalAttachment
✅ GreengrassRaspberryPiStack
スタックが２つ作成されて、デプロイできました。
Greengrass Coreが動作できるように、Raspberry Piの環境設定を行う
Raspberry PiでGreengrassを動作させるために、各種設定を行います。以降の作業はRaspberry PiにSSHで接続して作業します。
userとgroupの作成
sudo adduser --system ggc_user sudo addgroup --system ggc_group
ハードリンクとソフトリンクの保護を有効
viなどを使用して、/etc/sysctl.d/98-rpi.confファイルに以下を追加します。
fs.protected_hardlinks = 1 fs.protected_symlinks = 1
再起動します。
sudo reboot
再起動後、設定が反映されているか確認します。以下のように表示されていれば、OKです。
pi@raspberrypi~ $ sudo sysctl -a 2> /dev/null | grep fs.protected fs.protected_hardlinks = 1 fs.protected_symlinks = 1
メモリ cgroups を有効
viなどを使用して、/boot/cmdline.txt ファイルの最初の行に以下の内容を追加します。
cgroup_enable=memory cgroup_memory=1
再起動します。
sudo reboot
Raspberry PiにGreengrass Coreのインストール
Raspberry Piに、Greengrass Coreをインストールします。以下のコマンドを実行します。実行すると、/greengrass フォルダが作成されます。
wget https://d1onfpft10uf5o.cloudfront.net/greengrass-core/downloads/1.9.2/greengrass-linux-armv7l-1.9.2.tar.gz sudo tar -xzvf greengrass-linux-armv7l-1.9.2.tar.gz -C /
Raspberry Piに証明書を組み込む
AWS IoTと接続するために、デバイス証明書を設定します。
- 先ほど作成してダウンロードしてある証明書や秘密鍵、公開鍵をRaspberry Pi上の
/greengrass/certs配下に保存します。SCPなどを使用して、Raspberry Pi上にアップロードします。
- XXXXXXXX-certificate.pem.crt - XXXXXXXX-private.pem.key - XXXXXXXX-public.pem.key
- ルートCA証明書をダウンロードします。
cd /greengrass/certs sudo wget -O root.ca.pem https://www.amazontrust.com/repository/AmazonRootCA1.pem
/greengrass/config/config.jsonを以下の内容で作成します。証明書の保存先の指定や、AWS IoTのエンドポイントの指定、対象のモノの指定などを行なっています。
{
"coreThing" : {
"caPath" : "root.ca.pem",
"certPath" : "XXXXXXXX-certificate.pem.crt",
"keyPath" : "XXXXXXXX-private.pem.key",
"thingArn" : "Greengrass Coreに設定されているモノのARNを設定",
"iotHost" : "AWS IoTのエンドポイントを設定",
"ggHost" : "greengrass-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com",
"keepAlive" : 600
},
"runtime" : {
"cgroup" : {
"useSystemd" : "yes"
}
},
"managedRespawn" : false,
"crypto" : {
"principals" : {
"SecretsManager" : {
"privateKeyPath" : "file:///greengrass/certs/XXXXXXXX-private.pem.key"
},
"IoTCertificate" : {
"privateKeyPath" : "file:///greengrass/certs/XXXXXXXX-private.pem.key",
"certificatePath" : "file:///greengrass/certs/XXXXXXXX-certificate.pem.crt"
}
},
"caPath" : "file:///greengrass/certs/root.ca.pem"
}
}
- 証明書の組み込みが終わったので、Greengrass Coreを実行します。
sudo /greengrass/ggc/core/greengrassd start
Raspberry PiにGreengrassをデプロイする
Raspberry PiにGreengrassグループをデプロイします。
- マネージメントコンソールから、IoT Greengrassを選択します。
- グループメニューを選択します。
- Rasberry_PiというGreengrassグループがあるので、それを選択します。
- 右上のアクション→デプロイを押します。
ステータスが「正常に完了しました」になれば成功です。
Raspberry Pi上のLambdaの動作確認
実際にログファイルが書き込まれているか確認します。確認すると以下のように、5秒ごとにログが書き込まれていました。うまく動いてそうです。
cat /log/test.log 2019-09-08 19:21:53,760|INFO |handler||hello!! 2019-09-08 19:21:58,766|INFO |handler||hello!! 2019-09-08 19:22:03,772|INFO |handler||hello!! 2019-09-08 19:22:08,778|INFO |handler||hello!! 2019-09-08 19:22:13,784|INFO |handler||hello!!
まとめ
AWS CDKを使って、Greengrassを動作させることができました。Lambdaをデバイス上で動作させるほかにも、コネクタという機能を使って、Raspberry PiのGPIOを簡単に制御できたりもするので、興味のある方は試してみてはいかがでしょうか。
