IoTでの高可用の必要性～CONNEXIVE PlatformにおけるCLUSTERPRO～

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はじめに

あらゆるモノが繋がることで、様々なサービス・顧客価値を生み出すIoT。近年（2018年1月現在）、注目が集まる技術の一つです。とは言え、まだ実証実験が中心で、具体的な活用はこれから検討という事例も多いかと思われます。
そんな中、NECでは、製造業、通信業、農業など、幅広い業種で実績豊富なCONNEXIVE（コネクシブ）というIoTプラットフォーム（基盤）を2016年にリリースし、その後もIoTの多種多様な用途に応じた強化を行っています。
今回は、このCONNEXIVEを例に、IoTシステム全体の可用性について記します。

IoTシステムの課題

実証実験を経て、運用することになったIoTシステムは、日々データを収集・蓄積し、それに基づいて、日々何らかの業務・サービスの提供を行うことになります。
もし、このシステムが停止したら、どのような損害が発生するでしょうか？製造装置の故障検知で使っているのであれば、その間、故障を検知することができず、製造ラインの停止につながる重問題の発見が遅れる可能性があります。また、サービス事業・公共事業であれば、お客様や市民へのサービス提供停止など、非常に大きな問題が発生します。特に、データの収集とそれに基づく対処をリアルタイムで行っている業務・サービスほど、問題は大きくなると考えられます。
そこで課題になるのが、IoTシステムの可用性をどのように向上させるかです。

IoTのシステム構成

では、IoTのシステムは、どのように構成されているのでしょうか。NECでは、大きく５層で分類しています。図の下層から説明すると、
１層目は、センサーなどを備えたデバイス・モノの領域になります。
２層目は、デバイスからのデータを三層目に伝える比較的近距離の通信層。
３層目は、デバイス・モノからデータを受け取るエッジ層。データの受信の他、蓄積や操作、分析、加工、対処などもここで行う場合があります。
４層目は、三層目のエッジ層から５層目のクラウドやオンプレサーバに伝える比較的長距離の通信層。
５層目は、モノからのデータを分析、加工、対処など具体的な活用を行う層になります。コンピューティング機能としては、クラウドやオンプレサーバなどが使われます。

IoTシステムの単一障害点（SPOF：Single Point of Failure）

IoTシステムでは、データを収集するセンサーなど単一構成で使われる機器は多数存在しますが、そこが単一障害点となる訳ではありません。また、IoTシステムが停止しても業務は継続できる場合もあります。それよりも障害時に、IoTシステムを利用する人や機械、サービスを受けるお客様・市民に対して、大きな影響を与える点が単一障害点として重要です。例えば、

1.IoTの活用が重要であれば、収集したデータを元に動作する上位アプリケーション/業務アプリケーション
2.IoTデータの保護が重要であれば、分析・可視化を行うデータを保管しておくデータベースやファイルシステム
3.センサー/デバイスの監視が重要であれば、監視・管理ソフトウェアやハードウェア
4.リアルタイムな処理をエッジ層で行うのであればそのエッジ機器やそのソフトウェア
5.IoTデータがデバイスからエッジ、エッジからクラウド/オンプレサーバへ通信・連携されているかが重要でれば、その通信網

などがあります。また、これらの複数箇所やすべてが稼働していなければならないというケースもあります。

IoTプラットフォーム「CONNEXIVE Platform」の特長とシステム構成

CONNEXIVE PlatformはIoTデータの収集、加工、蓄積、可視化を手軽に始められる基盤ソフトウェアです。また、外部ツールと連携し蓄積したデータを二次利用することも簡単に行えます。

最大の特長は、GUIベースでセンサーやデバイスの接続設定が行え、収集したデータを簡単・手軽にグラフィカルに見ることができる点です。

CONNEXIVE Platformのシステム構成には、エッジゲートウェイ上でデバイスデータを取得・加工するエッジアプリケーション、デバイス/上位アプリケーションからのリクエスト受け口となるWebサーバ、データの加工や外部連携を担うアプリケーションサーバ、データを蓄積するデータベースサーバ、デバイスの管理やデータの可視化を担う管理サーバがあります。つまり、CONNEXIVE Platformには前述した１～４の機能・サービスが含まれています。

WPX(Web Proxy)・・・デバイス、上位アプリケーションからのリクエストを受け付けるコンポーネント。
SLB(Software Load Balancer)・・・TFBに対するリクエストの負荷分散を行うコンポーネント。
TFB(Traffic Bus)・・・データの加工処理を行うコンポーネント。
OPS(Operation support)・・・システム運用のためのツールを提供するコンポーネント。
DMR(Data Manager)・・・データベースの管理を行うコンポーネント。

そのため、商用環境ではシステムの特性と求められる可用性に応じて、障害対策が重要です。CONNEXIVE PlatformはCLUSTERPROをサポートしており、各コンポーネントを冗長化することが可能です。さらに、動作させるサーバの台数やCPU/コア数に依存しないライセンス体系であるため、可用性を高めるために冗長化/並列化してもライセンス費用が変わりません。