💧 【SwitchBot】防水温湿度計情報取得Pythonスクリプトをパラレル起動させることの可能性確認

はじめに

これまで、SwitchBotの防水温湿度計からデータを取得するPythonスクリプトを1つのコンテナ内で複数デバイスを扱う集約型で運用してきました。この方式は単純で安定していますが、スキャン間隔が長くなるとレスポンスが悪化し、また1台のスクリプト障害が全体に影響するという課題もあります。そこで今回は、「防水温湿度計ごとに専用コンテナを立ち上げ、パラレルに動作させることが可能か」を検討しました。これにより、個々のデバイスが独立して動作し、スキャン頻度やエラー処理を分離できるようになります。

本記事では、実際にパラレル化を実現するうえで問題となる3つの技術的論点 — (1) Bluetoothアダプタの排他制御、(2) コンテナごとの設定分離、(3) SQLite DBの共有または分離 — を中心に、構成案と考慮点を整理したいと思います。

1. リソース（Bluetoothアダプタ）の排他制御

現在のシステムでは、1本のスクリプトがホスト上のBluetoothアダプタを独占的に使用しているため、競合は発生していません。 しかし、デバイスごとに複数のコンテナを立ち上げると、複数のプロセスが同一アダプタへ同時アクセスする競合が避けられなくなります。

Bluetoothアダプタの排他制御の検討

• 課題: 現在は docker-compose.yml で privileged: true および network_mode: host を使用しており、全てのコンテナがホストのBluetoothデバイスへフルアクセス可能です。 このため、複数スキャンが同時実行されると安定性が低下します。

• 解決策1：専用アダプタの割り当て（推奨） ホストに複数のBluetooth USBドングルを接続し、各コンテナに専用のアダプタを割り当てます。 コンテナ起動時に devices 設定でマウントし、必要に応じて hciconfig や bluetoothctl コマンドで有効化・無効化を制御します。 この方式は最も確実で、完全な並列処理を実現できます。

• 解決策2：シリアル実行・時間分割 1つのアダプタを共有し、各コンテナが短時間スキャンを交代で実行するようスケジュール制御します。 ただし、これは「並列化」ではなく「時分割共有」であり、スキャンタイミングの調整が複雑になる欠点があります。

結論: BLE通信はハードウェア資源を共有しづらいため、安定したパラレル運用を目指す場合はデバイス数分のBluetoothアダプタを用意するのが現実的です。

2. コンテナごとの設定・分離

次に、コンテナごとに対象デバイスや保存先を分ける必要があります。現状では全てのMACアドレスを config.json で一元管理していますが、これを分散化する仕組みが必要です。

デバイス固有設定の外部化と注入

• 課題: 単一の設定ファイルに全デバイス情報をまとめているため、複数コンテナで共有した場合に意図しないデバイスまでスキャンしてしまう可能性があります。

• 解決策：環境変数の利用（推奨） 各コンテナに、監視対象MACアドレスを環境変数として渡します。

services:
  sensor_bath:
    environment:
      - TARGET_MAC=xx:xx:xx:xx:xx:xx  # 浴槽の温度計
  sensor_outside:
    environment:
      - TARGET_MAC=yy:yy:yy:yy:yy:yy  # 外気温計

スクリプト (ble_scanner.py) 側では os.environ["TARGET_MAC"] を読み込み、指定デバイスのみをスキャンします。 これにより、コンテナごとに完全な設定分離が実現できます。

3. SQLite DBの共有または分離

最後に、データ保存方式の問題があります。 SQLiteはシンプルで便利ですが、複数プロセスから同時書き込みを行うとファイルロック競合が発生しやすくなります。

対応策の比較

• ① SQLiteファイルを分離（推奨） 各コンテナが独自のDBファイルを持ち、干渉を避けます。

services:
  sensor_bath:
    volumes:
      - ./data/bath:/app/data
  sensor_outside:
    volumes:
      - ./data/outside:/app/data

後処理としてデータ集約（ETL）ジョブを別途用意するのが現実的です。

• ② 外部DBの採用（強く推奨） SQLiteを廃止し、MySQLやPostgreSQLなどのネットワーク接続DBを別コンテナとして用意します。 各センサーコンテナは共通DBへデータを書き込み、DB側で同時書き込みを制御します。 この方式なら拡張性が高く、Grafanaなどの可視化ツールとも連携しやすくなります。

おわりに

今回の検討を通して、下記をSwitchBot防水温湿度計の並列取得システムを構築するうえでの課題と方針としたいと思います。

• Bluetoothアダプタは物理的に分離するか、単一アダプタを集約型で共有する。
• 各コンテナは環境変数で対象デバイスを指定し、設定を独立させる。
• データはSQLiteの分離または外部DBによる集中管理を選択する。