Webアプリを動かすまでの インフラ構築 Tomoyuki KOYAMA 23卒エンジニア志望学⽣LT会 vol.2 July 17, 2021 @オンライン

⾃⼰紹介 • 名前︓こやま ともゆき • 所属︓東京⼯科⼤ M1 • 初ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸﾞ︓中2のときにVBA • 好きな技術︓コンテナ，CI/CD，監視 • 好きなお酒︓エールビール tomoyk tomoyk [Slack] #times-koyama_5000000000000000

はじめに ◆本⽇のゴール デプロイしたWebアプリが動作するために必要な インフラ技術を理解する． ◆対象とする⽅ Webアプリの開発者 （デプロイしたWebアプリが動作する裏側を知りたい） Web App (Flask/Rails) インター ネット いい感じ な何か ユーザ

アジェンダ Webアプリを動かすための 環境構築 リクエストがAppに 到達するまで

Webアプリを動かすための 環境構築 ⼟台づくり

Webアプリの動作に必要なもの ◆Webアプリの実⾏環境を構成する要素 Application 実⾏対象のソースコード(main.py) Binary/Library (Middleware) Python, OpenSSL, Nginx, MySQL OS Linux (Ubuntu, Alpine Linux) Hardware CPU, メモリ, ストレージ, ネットワーク OS Bin/Lib App Hardware ®Ubuntu is a registered trademark of Canonical Ltd. ⾼レイヤ 低レイヤ

Webアプリの動作に必要なもの ◆クラウド上にある実⾏環境での管理対象 • 責任共有モデル︓クラウド利⽤者とクラウド提供者で責任を共有 • 管理対象が増えるほど，考えるべきことが増える． • アップデート，セキュリティ対応，品質保証 OS Bin/Lib App OS Bin/Lib App IaaS 例: AWS EC2 OS Bin/Lib App PaaS / FaaS 例: Heroku CaaS 例: Google Cloud Run OS Bin/Lib Container Hardware Hardware Hardware I: Infrastructure P: Platform F: Function C: Container クラウド 利⽤者 クラウド 提供者

Webアプリの動作に必要なもの • IaaSを例にWebアプリの動作に関わるインフラ構築を紹介 • Flask製Webアプリ(⾔語: Python) を例に紹介 • パブリッククラウドを対象にするため，Hardwareは割愛 • ※ Hardwareの知識は，チューニングには必要不可⽋ OS Bin/Lib App Hardware ®Ubuntu is a registered trademark of Canonical Ltd.

OSレイヤー ◆OSの選定とインストール • OSの例）Ubuntu, CentOS, Amazon Linux, Alpine Linux • クラウドの場合，⼀般的にOSテンプレートから選択 • AWSの場合，AMI(Amazon Machine Images)を選択 ◆OSの初期設定 ホスト名，ユーザ管理，ファイアウォール （監視，ロギング，バックアップ） Hardware OS ®Ubuntu is a registered trademark of Canonical Ltd.

Bin/Libレイヤー ◆Binary/Libraryのインストール パッケージマネージャで導⼊する． ソースコードからビルドして導⼊する． OS Hardware Bin/Lib $ sudo apt install python3.9 The following additional packages will be installed: ca-certificates file libexpat1 libmagic-mgc libmagic1 libpython3.9-minimal libpython3.9-stdlib libreadline8 libsqlite3-0 libssl1.1 mime-support openssl python3.9-minimal readline-common tzdata xz-utils Suggested packages: python3.9-venv python3.9-doc binutils binfmt-support readline-doc The following NEW packages will be installed: ca-certificates file libexpat1 libmagic-mgc libmagic1 libpython3.9-minimal libpython3.9-stdlib libreadline8 libsqlite3-0 libssl1.1 mime-support openssl python3.9 python3.9-minimal readline-common tzdata xz-utils $ wget http://nginx.org/download/nginx- 1.21.1.tar.gz $ tar xvf nginx-1.21.1.tar.gz $ cd nginx-1.21.1 $ ./configure && make && make install

Appレイヤー ◆Applicationライブラリ パッケージをインストール ◆Applicationのデプロイ ソースコードの配置(Ansible, Capistrano) ◆Applicationの起動(永続化) OS Bin/Lib App Hardware $ pip install –r requirements.txt $ rsync /path/to/src remote:/dest $ /path/to/python /opt/src/main.py

リクエストがAppに 到達するまで リクエストが処理される順序

3層 2層 1層 PaaS / FaaS PaaS / FaaS Managed Database PaaS / FaaS リクエストがAppに到達するまで ◆アーキテクチャの例 Managed Load Balancer Load Balancer uWSGI + Flask MySQL エンド ユーザ Bin/Lib (Middleware) App Bin/Lib (Middleware) 仮想マシン Nginx uWSGI + Flask MySQL エンド ユーザ Bin/Lib (Middleware) App Bin/Lib (Middleware) Managed Service 単⼀の仮想マシン 3層アーキテクチャ

1層 1層 − Webサーバ • エンドユーザからのリクエストを受け取る． • OSSの例）Apache HTTP Server, Nginx, Caddy • Managed Serviceの例）AWS ALB, Azure Load Balancer • 主な役割︓HTTPSの終端，ロードバランサ，キャッシュ Webサーバ エンド ユーザ Bin/Lib (Middleware) HTTPS

2層 2層 − Appサーバ • Webサーバ(Nginx)からのリクエストに応じた処理を⾏う． • 「Webサーバ→Appサーバ」でのインターフェースは， WebサーバとAppサーバの組み合わせにより変化 • ⾔語やライブラリによりアーキテクチャは変わる． • ⾮同期処理が得意な⾔語/ライブラリか︖ → cf. C10K問題 Nginx uWSGI – Appサーバ Bin/Lib (Middleware) HTTP(S) Unix domain socket 通信⽅式 process process process thread thread WSGI(Python) Rack(Ruby) PSGI(Perl) Flask Flask

Note: ゲートウェイ・インターフェース ◆英語版WikipediaのSCGI 出典 https://en.wikipedia.org/wiki/Simple_Common_Gateway_Interface 2021-07-17アクセス

3層 − データベース • Appサーバからのクエリ(SQL)を受け取る． • クエリに対応したレコードを返答する． • OSSの例）MySQL, MongoDB, PostgreSQL • 商⽤DBの例）Oracle Database, AWS DynamoDB, Google Cloud Spanner 3層 MySQL Bin/Lib (Middleware) uWSGI + Flask TCP Unix domain socket 通信⽅式

3層 2層 1層 まとめ Webアプリの構成要素 3層アーキテクチャ OS Bin/Lib App Hardware ⾼レイヤ 低レイヤ Nginx uWSGI + Flask MySQL エンド ユーザ Bin/Lib (Middleware) App Bin/Lib (Middleware) ®Ubuntu is a registered trademark of Canonical Ltd.