MQTTの導入

背景

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IoTデバイスの接続環境構築のため、MQTT(mosquitto)の導入を行った。

記事の目的

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MQTT(mosquitto)をUbuntuに導入する

mosquitto

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ここではmosquittoについて記載する。

MQTT

MQTT(Message Queueing Telemetry Transport)とは、マシン間の通信に使用される標準ベースのメッセージングプロトコル、または一連のルールを指す。スマートセンサー、ウェアラブル、および他のモノのインターネット (IoT) デバイスは通常、帯域幅が制限されたリソースに制約のあるネットワークを介してデータを送受信する必要がある。これらの IoT デバイスは、実装が簡単で、IoT データを効率的に通信できるため、MQTT を使用してデータを送信する。MQTT は、デバイスからクラウドへ、およびクラウドからデバイスへのメッセージングをサポートしている。

mosquitto

Eclipse Mosquittoは、MQTTプロトコルバージョン5.0、3.1.1、3.1を実装したオープンソース（EPL/EDLライセンス）メッセージブローカーである。Mosquittoは軽量で、低消費電力のシングルボードコンピュータからフルサーバーまで、あらゆるデバイスでの使用に適している。 MQTTプロトコルは、パブリッシュ／サブスクライブモデルを使用したメッセージングを実行する軽量な方法を提供している。このため、低消費電力のセンサーや電話などのモバイル機器、組み込みコンピュータ、マイクロコントローラなど、モノのインターネットを利用したメッセージングに適している。 Mosquittoプロジェクトは、MQTTクライアントを実装するためのCライブラリや、非常に人気のあるmosquitto_pubおよびmosquitto_subコマンドラインMQTTクライアントを提供している。

Ubuntuへの導入法

Ubuntuへのmosquitto導入方法について記載する。

1. mosquittoのインストール
aptを使用してインストールすることができる
2. aptによるインストール
1. apt install

$ sudo add-apt-repository ppa:mosquitto-dev/mosquitto-ppa
$ sudo apt install mosquitto mosquitto-clients

2. 設定

$ sudo vim /etc/mosquitto/mosquitto.conf

# Place your local configuration in /etc/mosquitto/conf.d/
#
# A full description of the configuration file is at
# /usr/share/doc/mosquitto/examples/mosquitto.conf.example
 
pid_file /var/run/mosquitto.pid
 
persistence true
persistence_location /var/lib/mosquitto/
 
# ログの出力先
log_dest file /var/log/mosquitto/mosquitto.log
 
# 別の設定(port以下を書いたconfファイル)を下記フォルダに追加すると反映される
include_dir /etc/mosquitto/conf.d
 
# mosquittoの接続先ポート
port 8883
 
# SSL通信を使用する際に必要
# CA証明書
cafile /etc/mosquitto/certs/ca.crt
# 秘密鍵
keyfile /etc/mosquitto/certs/server.key
# サーバ証明書
certfile /etc/mosquitto/certs/server.crt
 
# 接続時にパスワードを設定する場合
# ユーザー名を必須にする
allow_anonymous false
# パスワードの設定ファイル
password_file /etc/mosquitto/password.txt

SSLの証明書作成方法はMosquittoを用いてMQTT＋SSL/TLS通信を試してみるを参照。
パスワードの設定方法は、Mosquitto で Username と Password を使うを参照。
3. サービスに登録
サービス起動

$ sudo systemctl start mosquitto

起動状態確認 (起動失敗している場合は、confファイルを見直し)

$ sudo systemctl status mosquitto

自動起動に設定

$ sudo systemctl enable mosquitto

3. mosquitto-clientsで起動状況の確認
• mosquitto_pubで送信する

$ mosquitto_pub -d -t test/topic -m "Hello world!"

トピック名の一番元に/（スラッシュ）は不要。
-d はデーモンで起動。
• mosquitto_subで受信する

  $ mosquitto_sub -d -t test/topic

  Hello world!が受信できる

まとめ

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• Ubuntuのmosquitto導入方法について調査、記載した

参考文献

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• MQTT とは何ですか?
• Mosquittoを用いてMQTT＋SSL/TLS通信を試してみる
• Mosquitto で Username と Password を使う

変更履歴

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1. 2023/03/21: 新規作成

PostgreSQLの導入方法(Windows編)

背景

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PostgreSQL開発のため、WindowsにPostgreSQLを導入する方法について調査した。

記事の目的

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PostgreSQLをWindowsに導入する

PostgreSQL

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ここではPostgreSQLについて記載する。

リレーショナルデータベース

リレーショナルデータベースとは、事前定義された、関連があるデータ項目の集合体である。 この項目は、列と行を持つテーブルのセットとして構成される。 テーブルは、データベースに表現されるオブジェクトに関する情報を保持するために使用される。

Windowsへの導入法

WindowsへのPostgreSQL導入方法について記載する。

1. インストーラのダウンロード
インストーラは EDB社によって提供され、このページからダウンロードできる。
2. インストーラによるインストール
1. インストーラの起動

2. インストール先の選択

3. インストール内容の選択

4. データベースデータ保存先の選択

5. 管理者権限のパスワード設定

データベースへの接続時に必要となる
6. データベースのポート設定

7. 完了

3. 起動状況の確認
• サービスで起動状況確認
ファイル名を指定して実行（R)でservice.mscを起動

• サービスの起動状態を確認
  
  右クリックで停止するを選択するとPostgreSQLを停止できる

まとめ

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• WindowsのPostgreSQL導入方法について調査、記載した

参考文献

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• PostgreSQL を Windows にインストールするには

変更履歴

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1. 2022/06/26: 新規作成

InfluxDBの導入(Windows編)

背景

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InfluxDB開発のため、WindowsにInfluxDBを導入する方法について調査した。

記事の目的

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InfluxDBをWindowsに導入する

InfluxDB

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ここではInfluxDBについて記載する。

時系列データベース

InfluxDBは時刻情報を主キーとしたデータを扱う時系列データベースの一つである。IoTデバイスのセンサーデータやソフトウェアのログデータなどの時刻情報を付随したデータを扱うことが可能である。

ツール類のサポート

InfluxDBには、PythonやJavascript、Grafanaとの連携がサポートされている。そのため、時系列データの解析や可視化が可能である。

Windowsへの導入法

WindowsへのInfluxDB導入方法について記載する。

1. InfluxDBのダウンロード
公式ホームページからInfluxDBをダウンロードする
2. InfluxDBの解凍
ダウンロードしたZIP形式のファイルを

C:\Program Files

に展開する
3. influxdbのデータ保存先を作成する
• metadataとraftデータベースの保存先を作成する

C:\Program Files\influxdb-X.X.X-X

にmetaディレクトリを作成
• TSMファイルの保存先を作成する

C:\Program Files\influxdb-X.X.X-X

にdataディレクトリを作成
• WALファイルの保存先を作成する

C:\Program Files\influxdb-X.X.X-X

にwalディレクトリを作成
4. influxdb.confの変更
設定ファイル(influxdb.conf)を変更する。
• metadataとraftデータベースの保存先を変更する
変更前

[meta]
  # Where the metadata/raft database is stored
  dir = "/var/lib/influxdb/meta"

変更後

[meta]
  # Where the metadata/raft database is stored
  dir = "C:\Program Files\influxdb-X.X.X-X\meta"

• TSMファイルとWALファイルの保存先を変更する
変更前

[data]
  # The directory where the TSM storage engine stores TSM files.
  dir = "/var/lib/influxdb/data"
  # The directory where the TSM storage engine stores WAL files.
  wal-dir = "/var/lib/influxdb/wal"

変更後

[data]
  # The directory where the TSM storage engine stores TSM files.
  dir = "C:\Program Files\influxdb-X.X.X-X\data"
  # The directory where the TSM storage engine stores WAL files.
  wal-dir = "C:\Program Files\influxdb-X.X.X-X\wal"

• http通信の設定確認
下記の通り設定されているか確認

[http]
  # Determines whether HTTP endpoint is enabled.
  enabled = true
  # Determines whether the Flux query endpoint is enabled.
  # flux-enabled = false
  # Determines whether the Flux query logging is enabled.
  # flux-log-enabled = false
  # The bind address used by the HTTP service.
  bind-address = "localhost:8086"
  # Determines whether user authentication is enabled over HTTP/HTTPS.
  auth-enabled = false
  # The default realm sent back when issuing a basic auth challenge.
  # realm = "InfluxDB"
  # Determines whether HTTP request logging is enabled.
  log-enabled = true

5. InfluxDBの起動
powershellでInfluxDBを起動する

PS > cd C:\Program Files\influxdb-X.X.X-X
PS C:\Program Files\influxdb-X.X.X-X > ./influxd.exe -config influxdb.conf

6. InfluxDBに動作確認
• influxにアクセス
時刻はrfc3339形式を使用する

PS > cd C:\Program Files\influxdb-X.X.X-X
PS C:\Program Files\influxdb-X.X.X-X > ./influx.exe -precision rfc3339

• DBを作成する

> create database sample_database

• 作成したDBの確認する

> show databases

• 操作するDBを設定する

> use sample_database

• 作成したDBにデータをinsertする

> insert sample,tag1=A,tag2=B field1="a",field2="b"
> insert sample,tag1=C field1="c",field2="d"
> insert sample,tag1=D,tag2=E field2="e"

sampleというmeasurement(postgresqlのtable)にtag1, tag2の2つのtag、field1, field2の2つのfieldを挿入した。なお、tag(postgresqlのindex)やfieldは複数指定可能であり、tagやfieldが無い場合はnullとしてinsertされる。
• 作成したDBにデータをselectする

> select * from sample
name: sample
time                         field1 field2 tag1 tag2
----                         ------ ------ ---- ----
2021-02-07T09:52:50.0723845Z a      b      A    B
2021-02-07T10:02:01.4085273Z c      d      C
2021-02-07T10:02:14.4877153Z        e      D    E

データ型

InfluxDBのデータ型は下記の通りである。

データ型	説明
Float	64ビット浮動小数点数。デフォルトの数値型 。
Integer	符号付き64ビット整数（-9223372036854775808から9223372036854775807）。数値の末尾にiを付けて整数を指定する。例：1i
String	文字列。Measurements, tag keys, tag values, field keys, field values で使用できる。最大 64KB。
Boolean	真偽値。真は [t、T、true、True、TRUE]。 偽は [f、F、false、False、FALSE] で表現する。
Timestamp	Unixナノ秒タイムスタンプ。

まとめ

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• WundowsへのInfluxDB導入方法について調査記載した

参考文献

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• InfluxDBをWindowsで起動する簡単手順（ついでにChronografも）
• InfluxDB入門 - 闘うITエンジニアの覚え書き

変更履歴

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1. 2021/02/07: 新規作成

PlantUMLでコンポーネント図作成

背景

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システムの詳細設計でコンポーネント図を作成する必要があり、Gitで差分管理が可能なコンポーネント図作成ツールを調査した。

記事の目的

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PlantUMLでコンポーネント図を作成する

コンポーネント図

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コンポーネント図について記載する。

コンポーネント図とは

コンポーネント図は、システム内のさまざまなコンポーネント間の関係を記述したものである。

コンポーネント図の描き方

• コンポーネントとインターフェース


@startuml
component Component
() Interface
@enduml

スコープ内の開始と終了を表す。

コンポーネント図作成時の注意点

コンポーネント図作成時は、下記の8つのポイントに注意する。

• 依存を循環させない　(Acyclic Dependencies)
コンポーネント間の依存関係を循環させてはならない。たとえば、A→B→C→Aという依存は循環するため、認めてはならない。
• 共通性で閉じていること (Common Closure)
同じコンポーネント内のクラスは同種の変更に対して全体として閉じていなければならい。ある変更がコンポーネント内の1つのクラスに影響したとしても、その変更がコンポーネント外のクラスに影響を及ぼしてはならない。言い換えると、複数のコンポーネントにまたがる変更が必要にならないよう、コンポーネント内の凝集性を高めておく必要がある。
• 一緒に再利用されること (Common reuse)
コンポーネント内のクラスはまとめて再利用する。コンポーネント内の1つのクラスを再利用する場合には、すべてを再利用する。これも凝集性に関する原則である。
• 依存の逆転　(Dependency Inversion)
抽象概念は詳細事項に依存してはならないが、詳細事項は抽象概念に依存するべきである。
• 開いているが、閉じられてもいる　(Open-Closed)
ソフトウェア要素は拡張に対して開いているが、変更には閉じられていなければならない。
• リリースと再利用は同じ単位 (Release-Reuse Equivalency)
再利用とリリースは同じ単位で行う。言い換えると、リリースしたソフトウェア要素の一部だけを再利用するべきではない。
• 安定した抽象化 (Stable Abstractions)
コンポーネントは抽象的であり、かつ安定していなければならない。コンポーネントは、安定した状態のまま拡張できるよう、十分に抽象的でなければならない。
• 安定した依存関係 (Stable Dependencies)
より安定したものに対して依存する。たとえば、コンポーネントAがコンポーネントBに依存する場合、AよりもBの方が安定しているべきである(変更の可能性が低いなど)。

まとめ

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• PlantUMLでコンポーネント図を作成する方法を調査、記載した

参考文献

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• コンポーネント図
• UML 2 コンポーネント図の概要

変更履歴

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1. 2020/05/06: 新規作成

Jestで時刻を固定化する方法

背景

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Node.jsで動作するサーバーアプリのユニットテストコードをJestで作成するため、Jestの使用方法について調査した。

記事の目的

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Jestで時刻を固定する

Date関数 / moment関数

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ここでは、Date関数 / moment関数について記載する。

Date関数とは

Date関数は、Javascript標準の時刻モジュールである。現在時刻の取得などが行える。

moment関数とは

moment関数は、Date関数のラッパーであり、時刻差の計算などの機能が付与されている。

時刻の固定

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時刻固定の必要性

ある関数やクラスのユニットテストを実行する際、堅牢性確認のため、閏年や特定の時刻でバグが出現しないか確認する必要がある。

時刻の固定方法

MockDateモジュールで時刻を固定できる。

/test/date.test.ts

import MockDate from "mockdate";
import moment from "moment";
describe("時刻の固定化", () => {
    beforeAll(() => {
        // JSTで時刻を固定できる
        MockDate.set("2019-08-01 21:00:00");
    });
    afterAll(() => {
        // 時刻の固定を解除する
        MockDate.reset();
    });
    test("Dateは固定時刻の文字列を返す", () => {
        const time = new Date();
        expect(time.toISOString()).toBe("2019-08-01T12:00:00.000Z");
    });
    test("momentはDateのラッパーなため、固定時刻を返す", () => {
        expect(moment().toISOString()).toBe("2019-08-01T12:00:00.000Z");
    });
  });

まとめ

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• Jestで時刻を固定する方法について調査、記載した

参考文献

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• JavaScript のテストで Date を Mock したい

変更履歴

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1. 2020/07/06: 新規作成