Raspberry Piとは?

Raspberry Piとは?

• ちっさいコンピュータ
• プログラム教育に向いてる。
• でも、電子工作もたのしい
• Raspberry Piでプロトタイプや作品が作られていることもある
  • 入退室管理プロトタイプ
  • Avator (作品)

Avator

Akkaとは?

akkaとは?

• 並列、分散処理のためのツールキット
• アクターモデル
• 沢山の機能があるよ!

アクターモデルとは?

• 並行処理の2つのモデル
  • shared memory communication
  • message passing  communication
• よくあるJavaのマルチスレッドとかは前者
• Message passing Communicationの代表例
  • アクターモデル
  • goのchannelなど

アクターモデル

• 軽量プロセス
• 非同期メッセージパッシング
• メールボックス

アクターの利点、欠点(主観)

• テキトーに実装しても動く
• メッセージ投げ合う設計がめんどい

Erlangとの違い

• 言語が違う
  • 動的型 vs 静的型
  • ホットコードローディングの有無
  • Erlang VM  vs JVM
• アクターの状態の持ち型が違う
  • erlang : 引数で回す
  • akka :  オブジェクトが内部変数を持つ

なぜRaspberry Pi  + Akka + Scalaなのか?

あとなにつくったん?

なんでそんなの使うん?

• Scalaがたのしい
• Akkaがたのしい
• Raspberry Pi がたのしい

Akka on Raspberry Pi 

背景

• TECH PARKでは、子供の入退室時に保護者にメールを送る
• すんごくたいへんだから、つくろう

つくったのもの

• 入退室管理&入退室メール配信システム
• 入室時、生徒の会員をQRで読みこむ
  • いずれ、顔認証させるぜ!!!
• メール配信は、Gmail APIでやる
• ついでに、動画を管理アプリで配信もする

Raspberry Pi

3 Model B

Web
Camera

Speaker

USB

ステレオ

GPIO

ボタン

+ 

LED 

+

超音波センサー

Raspberry Pi

3 Model B

Raspberry Pi

3 Model B

Raspberry Pi

3 Model B

OSX

会員管理

カメラ確認

QRコード印刷

入退室管理

QRコードリーダ

入退室管理

QRコードリーダ

入退室管理

QRコードリーダ

無線lan

無線lan

無線lan

無線lan

設計と実装

環境

• Scala 2.12.2
• akka 2.5.4
• Raspberry PI 3 MODEL B

Raspiの環境構築

• Raspbianを使用
• javaのみセットアップ
• osxでscala/rustでビルドして生成したjarを送る。

Akka Remote

• 他のRasPiや、OSXのアプリを協調させるために、Akka Remoteをつかう
• コードをあんまり変更せずに他のマシンに送る
• カメラの画像もAkka Remoteで送る

Application.conf

akka {
  actor {
    provider = remote
  }
  remote {
    maximum-payload-bytes = 30000000 bytes
    artery {
      enabled = on
      canonical.hostname = "127.0.0.1"
      canonical.port = 23320
      maximum-large-frame-size = 4MiB
      message-frame-size =  30000000b
      send-buffer-size =  30000000b
      receive-buffer-size =  30000000b
      maximum-frame-size = 30000000b
  ...

画像を送る

• そのままではサイズがでかい
  • 画像圧縮
• また、送信の頻度が高すぎる
  • ループの間隔を調整

入退室の履歴管理

• 会員事に入退室の履歴管理をする。
• データの永続化が必要
• Akka Persistence

Akka Persistence

• Actorの内部状態を永続化
• その状態に至るまでのメッセージ(イベント)を記録する
• 復旧したときにイベントを再現する

Akka Persistence : 状態を記録する

    case UpdateStudent(number, nickName, name, emailAddress) =>
      val newStudent = Student(number, nickName, name, emailAddress)

      persist(UpdateStudentEvent(newStudent)) { 
            ....
      }

Akka Persistence : 状態を復元する。

  val receiveRecover: Receive = {
    case UpdateStudentEvent(student) =>
      studentsTable =
        studentsTable.updateStudent(student)
 ...

Application.conf

akka.persistence.journal.plugin = "akka.persistence.journal.leveldb"
akka.persistence.snapshot-store.plugin = "akka.persistence.snapshot-store.local"

// 永続化用ファイルの置き場所
akka.persistence.journal.leveldb.dir = "target/example/journal"
akka.persistence.snapshot-store.local.dir = "target/example/snapshots"

Raspberry Piにおける問題点

• Akka Persistenceは journalの実装にLevel DBをデフォルトで利用している。
• しかし、ARMバージョンのLevel DB JNIが無い。
• なので、Level DBではなく、他のDBを利用する。
• Mongo DBで解決した。

Mongo DBでAkka Persistence のプラグイン実装

たぶん、時間がないので省略

使用したライブラリなど

• GPIO周り ー> Pi4J
• QRコードの認識部分 -> Rustで自分で実装
• Web Camera -> webcam-caputure
• リングハッシュ ー> 自分で実装

まとめ

Raspberry Pi + Akkaで身近な問題を解決できる。

• IoTとはいいたくない。
• ほんとうに身近なこと
• 楽しいです。
• Akka たのしい
• Scala たのしい