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2021年版
サーバーレスのテスト⼿法を考える
Kensuke Shimokawa
Amazon Web Services Japan
Snr. Serverless Specialist
A - 4
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Slide 2 text
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Kensuke Shimokawa
Amazon Web Services Japan
Snr. Serverless Specialist
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Slide 3 text
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• サービスを提供するということ
• テスト・ピラミッド
• サーバーレスアーキテクチャ の特性
• リモートデプロイ、実⾏、動作確認
• 外部リソースを含むテスト
• 広範なスタックで構成されたビジネスロジック
• ⾮同期の副作⽤を伴うテスト
• 開発者向けクラウド環境
Agenda
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サービスを提供するということ
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サービスを提供するということ
新規コードによる
フィードバックを⾼速化
変更影響の凝集度 迅速、安全な
リリース
変更容易性 既存影響の把握
デグレ検知
セキュリティ, 可⽤性, コ
スト影響、性能劣化の検出
と把握
CI / CD
デプロイと
ロールバックの⾃動化
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サービスを提供するということ
新規コードによる
フィードバックを⾼速化
変更影響の凝集度 迅速、安全な
リリース
変更容易性 既存影響の把握
デグレ検知
セキュリティ, 可⽤性, コ
スト影響、性能劣化の検出
と把握
CI / CD
デプロイと
ロールバックの⾃動化
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テスト・ピラミッド
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テスト・ピラミッド
⾼速な Unit Test を最⼤化して、低速な E2E を最⼩化する
マニュアル(⼿動)でのテストは排除する
低速
記述困難
失敗原因の解析困難
テスト範囲
広範囲
テスト範囲
局所
⾼速
記述容易
失敗原因の特定容易
Unit
Integration
E2E
Service
Mike Cohn (2004)
https://www.mountaingoatsoftware.com/blog/the-forgotten-layer-of-the-test-automation-pyramid
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⾃動テストのスコープ
Micro
Service
Micro
Service
Micro
Service
Micro
Service
User
Interface
Micro
Service
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⾃動テストのスコープ
Micro
Service
Micro
Service
Micro
Service
Micro
Service
User
Interface
Micro
Service
E2E
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⾃動テストのスコープ
Micro
Service
Micro
Service
Micro
Service
Micro
Service
User
Interface
Micro
Service
func() func()
func() func()
func()
func()
func() func()
E2E
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⾃動テストのスコープ
Micro
Service
Micro
Service
Micro
Service
Micro
Service
User
Interface
Micro
Service
func() func()
func() func()
func()
func()
func() func()
E2E
Unit
Integration
Service
Unit
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どんな⾃動テストを作るべきか
実⾏について
実装について
理解について
運⽤について
⾼速
決定的
分離
失敗原因把握
チームメンバーの理解容易
シンプル
拡張性
間⽋的な失敗とならない
サービス進化によって陳腐化しない
Unit Test
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テスト・ピラミッド (再掲)
⾼速な Unit Test を最⼤化して、低速な E2E を最⼩化する
マニュアル(⼿動)でのテストは排除する
低速
記述困難
失敗原因の解析困難
テスト範囲
広範囲
テスト範囲
局所
⾼速
記述容易
失敗原因の特定容易
Unit
Integration
E2E
Service
Mike Cohn (2004)
https://www.mountaingoatsoftware.com/blog/the-forgotten-layer-of-the-test-automation-pyramid
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Slide 15 text
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サーバーレスアーキテクチャの特性
Slide 16
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サービスの迅速な顧客提供
スケーラブル, ⾼信頼, セキュア, 低い TCO
サーバーレスの効果
分散
アーキテク
チャ
機能性
マネージド
サービス
コードを、状態, ルーティング,
オーケストレーション, ポーリング
から分離
⽔平⽅向にスケーリング
フォールトトレラント
最⼩権限の実⾏環境
アプリケーションを迅速に開発
ビジネス価値に焦点を当てる
インフラ管理責任を AWS にオフロード
利⽤した分のみのお⽀払い
イベント駆動型アーキテクチャで
サービスを疎結合に分離
並列に新機能をデリバリー
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サーバーレスのテストにおけるチャレンジ
リモートデプロイ、実⾏、動作確認 外部リソースを含むテスト
広範なスタックで構成されたビジネスロジック
?
⾮同期の副作⽤を伴うテスト
AWS Step Functions
分散
アーキテク
チャ
機能性
マネージド
サービス
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リモートデプロイ、実⾏、動作確認
Challenge 1
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デプロイやランタイム環境の違い
ローカル環境でデプロイ、実⾏、デバッグ リモート環境にデプロイ、実⾏、デバッグ
Local runtime environment Remote runtime environment
サーバーレス アプリケーション
これまでのアプリケーション
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典型的なサーバーレスアーキテクチャ
Amazon
SQS
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
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システム全体をローカルエミュレーション
local machine
Amazon
SQS
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
デプロイせず E2E で変更をオフラインテスト ⾮現実的なフィードバック（不完全なエミュレーション）
インフラ設定を複製/グルーコードを書く
https://localstack.cloud https://hub.docker.com/r/amazon/dynamodb-local
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Lambda と同期イベントソースをエミュレート
local machine
Amazon
SQS
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
poll & forward
DynamoDB Streams
synthetic event
$> sam local start-api $> sam local start-lambda
https://docs.aws.amazon.com/serverless-application-model/latest/developerguide/serverless-sam-cli-command-reference.html
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Slide 23 text
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Lambda と同期イベントソースをエミュレート
local machine
Amazon
SQS
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
poll & forward
DynamoDB Streams
synthetic event
デプロイせずに多くの変更をテストする
ローカルブレークポイントのデバッグ
⾮同期/ストリームイベントソースポーリング など
まだクラウドで確認するポイントが残る
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Slide 24 text
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Lambda のエミュレートと、イベント転送
local machine
Amazon
SQS
Proxy Lambda
Function Code
Amazon
DynamoDB
Amazon
API Gateway
Proxy Lambda
Function Code
Real Lambda
Function Code
Real Lambda
Function Code
実際のイベントで関数コードを反復開発する
実際の実⾏の役割と権限
専⽤ツールの為のインフラストラクチャをデプロイ
幅広くテストできるが、不要リソースが⽣じる
https://docs.serverless-stack.com/live-lambda-development#sst-start
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エミュレーションなし
local machine
Amazon
SQS
Amazon
DynamoDB
handler()
handler()
Amazon
SQS
Amazon
DynamoDB
API Gateway
synthetic
event
DynamoDB
Streams
synthetic
event
信頼できるフィードバック（ IAM 権限を除く）
狭い範囲のテスト
実際のイベントソースと権限は、関数をデプロイし、
別途確認
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ローカルテストのアプローチ
エミュレーション
度合い
システム全体
Lambda と
同期イベントソース
Lambda と
イベント転送
なし
デプロイなし
テスト可能範囲
システム全体
API Gateway, AppSync,
Step Functions, Lambda
Lambda 関数コード Lambda 関数コード
フィードバック
スピード
🚀 🏃 🏃 🚶
クラウド再現度 最低 低い
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ローカルテストのアプローチ
エミュレーション
度合い
システム全体
Lambda と
同期イベントソース
Lambda と
イベント転送
なし
デプロイなし
テスト可能範囲
システム全体
API Gateway, AppSync,
Step Functions, Lambda
Lambda 関数コード Lambda 関数コード
フィードバック
スピード
🚀 🏃 🏃 🚶
クラウド再現度 最低 低い
多くのフィードバックは
Unit Test から得られる
(Test Pyramid)
インフラの変更はコードの変
更ほど頻繁に起こらない
正確性を犠牲にすると、
結果的にテストスピードが
落ちる
🚀
コード主体の
テストであれば
ここを選択
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外部リソースを含むテスト
Challenge 2
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外部リソースアクセスパターンの違い
Readings
Table
Parser
Function
サーバーレス アプリケーション
Parse File
Save Readings
Run Analysis
Save File
Save Result
これまでのアプリケーション
Data File
Bucket
Enqueue
Function
Analysis
Queue
Results
Table
Notify
Function
AWS
AppSync
{ x: 5, y: 12 }
{ x: 5, y: 12 }
多くの外部サービスをイベントが伝搬
外部サービスとの結合部分でテストが必要
少ない外部リソースに多くアクセス
外部リソースターゲットのテストは少なめ
Analysis
Function
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Lambda 関数をトリガーする AWS サービス
Parser
Function
S3
Bucket
Lambda へのイベント通知設定
DynamoDB
Table
Notify
Function
イベントソースマッピング設定
イベントをパースし処理
Put Object
Put Item
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Lambda 関数から AWS サービスにアクセス
DynamoDB Table
Parser
Function
AWS AppSync
Parser
Function
Synthetic
Event
Synthetic
Event
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外部リソースを含むテストの最⼩化
local machine
handler()
ビジネスロジックは
3つの仕様から構成
3ケースのDynamoDBを含むテスト test()
{
orderId: 3af1e5
isPremiumCustomer: true
totalCents: 4500
details: { ... }
}
1) プレミアム契約では、
2) $50以上の購入で、
3) $10 減額
ビジネスロジック
外部リソース
DynamoDB テーブルに
注文情報登録
act() assert()
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外部リソースを含むテストの最⼩化
local machine
handler()
OrderRepository
1) プレミアム契約では、
2) $50以上の購入で、
3) $10 減額
ビジネスロジック
外部リソース
DynamoDB テーブルに
注文情報登録
分離された3ケース test()
test()
外部アクセスの
テストを１つに
act() assert()
act()
assert()
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外部との Integration Test
local machine
handler()
OrderRepository
外部リソース
DynamoDB テーブルに
注文情報登録
test()
外部アクセスの
テストを１つに
act()
assert()
焦点を絞ったテストの結果確認/拡張が容易
迅速で正確なフィードバック
IAM権限はテスト対象外
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関数ハンドラーの Unit Test
local machine
handler()
OrderRepository
1) プレミアム契約では、
2) $50以上の購入で、
3) $10 減額
ビジネスロジック
分離された
3ケース
test()
act() assert()
記述が簡単で実⾏が速い
テスト失敗は診断が容易
mock()
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アーキテクチャの進化
Amazon
DynamoDB
Amazon
API Gateway
関数の分割 関数の統合
Amazon
DynamoDB
イベントソース
の変更
AWS
AppSync
Amazon
DynamoDB
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
AWS
Lambda
AWS
Lambda
AWS
Lambda
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関数ハンドラーの Unit Test
handler()
OrderRepository
local machine
test()
1) プレミアム契約では、
2) $50以上の購入で、
3) $10 減額
ビジネスロジック
act() assert()
ロジックとイベント
ソースが密に結合
記述が簡単で実⾏が速いテスト
障害の診断が容易
テストはアーキテクチャの進化に対し脆弱
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ビジネスロジックの Unit Test
OrderService
handler()
OrderRepository
biz_logic_test()
ロジックとイベント
ソースは分離
1) プレミアム契約では、
2) $50以上の購入で、
3) $10 減額
ビジネスロジック
Handler
イベントをビジネスロジック
にマッピング
act()
assert()
アーキテクチャ進化は関⼼事の外
ビジネスロジックとテストはプラットフォーム⾮依存
ハンドラー⾃体のテストにはデプロイが必要
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ビジネスロジックの分離
OrderService
handler()
1) プレミアム契約では、
2) $50以上の購入で、
3) $10 減額
ビジネスロジック
Handler
イベントをビジネスロジック
にマッピング
OrderRepository
外部リソース
DynamoDB テーブルに
注文情報登録
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ヘキサゴナル アーキテクチャ
Adapter
特定の外部システムの
ポートインターフェイス
を実装
外部とドメインの概念間の
マップ
「腐敗防⽌層」 DDD
Domain Core
どのように外世界
とやり取りするか
は関⼼の範囲外
Port
外部の関⼼を隠すコード
インターフェース ドメインと
外界との相互作⽤を定義
テストでの呼び出し、または
モックする⼊⼝と出⼝の
ポイントを提供
Alistair Cockburn (2005)
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ヘキサゴナル アーキテクチャ
OrderService
handler()
1) プレミアム契約では、
2) $50以上の購入で、
3) $10 減額
ビジネスロジック
Handler
イベントをビジネスロジック
にマッピング
OrderRepository
外部リソース
DynamoDB テーブルに
注文情報登録
Domain
Core
Port: saveOrder()
Port: processOrder()
Adapter
Adapter
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広範なスタックで構成された
ビジネスロジック
Challenge 3
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ビジネスロジックの配置
ReserveFlight Function
CreateBooking Function
ReserveHotel Function
BookTrip Workflow
広範なスタックで構成された
ビジネスロジック
POST / HTTP/1.1
StartExecution
分散されたロジック
⼩さなスタックで Unit Test 完結
travelAgent.bookTrip()
reserveFlight()
reserveHotel()
createBooking()
TravelAgent::bookTrip()
ローカルに配置されるロジック
サーバーレス アプリケーション
AWS Step Functions State Machine
これまでのアプリケーション
Class Method
入力バリデーション
+
データ変換
+
ビジネスルール
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広範なテストのために必要な変更
Business logic
handler()
Order
Repository
Business logic
handler()
Order
Backlog
test()
assert()
act()
assert()
Unit
Tests
Integration Tests
Permissions untested
Unit
Tests
Integration Tests
Permissions untested
Deploy
to test
Deploy
to test
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広範に及ぶテスト量を⼩さく保つ
1つのユースケースに対して
1つの E2E テストを作成
test()
assert()
act()
assert()
Amazon
SNS
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
Amazon
SQS
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広範に及ぶテスト量を⼩さく保つ
1つのユースケースに対して
1つの E2E テストを作成
1つのイベントごとに
1つのテストアサートを作成
テストケースを追加するか
既存のケースを拡張するか
Unit Test がパスした後に
広範なテストケースを実⾏
test()
assert()
act()
assert()
Amazon
SNS
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
Amazon
SQS
Amazon
SQS
assert()
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⾮同期の副作⽤を伴うテスト
Challenge 4
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同期・⾮同期の応答性の違い
⾮同期 マイクロサービス
同期的に得られる応答は、202(Accepted) など
同期的にレスポンス結果を確認可能
イベント駆動、結果整合
同期 マイクロサービス
リクエスト/レスポンス 、強い整合性
Application
Logic
Web Server
?
?
Amazon
API
Gateway
AWS
Lambda
AWS
Lambda
Amazon
EventBridge
Amazon
DynamoDB
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⾮同期の副作⽤をテスト
Business logic
handler()
Order
Repository
Business logic
handler()
Order
Backlog
test()
assert()
act()
assert()
Unit
Tests
Integration Tests
Permissions untested
Unit
Tests
Integration Tests
Permissions untested
広範なテスト
同期
テスト
同期
テスト
狭い
⾮同期
テスト
⾮同期副作⽤
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副作⽤を検出する
poll()
test()
Amazon
SQS
Test Amazon
API Gateway
Test AWS
AppSync
Amazon
SNS
Amazon
EventBridge
Test
Queue
poll()
Amazon
S3
Test
Queue
poll()
1
get()
2
create_subscription()
1
connect()
2
listen()
3
Amazon
SQS
connect()
1
listen()
2
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メッセージは
テスト横断的に
保存される
⾮同期テスト⽤の共通リソース
OrderBacklog
test_1()
test_2()
テスト間の相互作⽤
キューのパージに
は60s程度必要
userId: b2f6
userId: c5a1
poll()
act()
Unique ID
を⽤意して、テスト実⾏
と副作⽤に関連づける
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⾮同期テスト⽤の共通リソース
OrderBacklog
test_1()
test_2()
メッセージは
テスト横断的に
保存される
テスト間の相互作⽤
キューのパージに
は60s程度必要
userId: b2f6
userId: c5a1
act()
Unique ID
を⽤意して、テスト実⾏
と副作⽤に関連づける
poll()
専⽤のテストキューの準備
MessageRetentionPeriod = 60
delete_message()
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⾮同期テスト⽤の共通リソース
OrderBacklog
test_1()
test_2()
メッセージは
テスト横断的に
保存される
テスト間の相互作⽤
キューのパージに
は60s程度必要
userId: b2f6
userId: c5a1
Unique ID
を⽤意して、テスト実⾏
と副作⽤に関連づける
poll()
act()
専⽤のテストキューの準備
MessageRetentionPeriod = 60
VisibilityTimeout = 0
No RedrivePolicy / DLQ
delete_message()
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開発者向けのクラウド環境
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本番環境の分離
Staging Stack
Production Account
Production Stack
Test Stack
Non-Production Account
Development Stack
Infrastructure
Template
Template Parameters
environment: dev
backups: false
logLevel: debug
Template Parameters
environment: test
backups: false
logLevel: warn
Template Parameters
environment: staging
backups: false
logLevel: warn
Template Parameters
environment: prod
backups: true
logLevel: info
Infrastructure as code
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ステージごとの分離
Production Account
Production Stack
Infrastructure
Template
Template Parameters
environment: dev
backups: false
logLevel: debug
Template Parameters
environment: test
backups: false
logLevel: warn
Template Parameters
environment: staging
backups: false
logLevel: warn
Template Parameters
environment: prod
backups: true
logLevel: info
Infrastructure as code
Staging Account
Staging Stack
Test Account
Test Stack
Development Account
Development Stack
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複数の開発者が単⼀の開発環境スタックを共有
Amazon
Route 53
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Development Stack
Parameter
Store
Stack
Development
Account
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開発者ごとにスタックを割り当て
Amazon
Route 53
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Amazon
Route 53
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Amazon
Route 53
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Amazon
Route 53
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Alice’s Stack
Parameter
Store
Stack
Bob’s Stack
Parameter
Store
Stack
Pramod’s Stack
Parameter
Store
Stack
Development
Account
接頭辞、⾃動⽣成リソ
ース名で競合を回避
Jane’s Stack
Parameter
Store
Stack
環境設定からテスト
URLやARNを取得
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開発者ごとにアカウントを割り当て
Amazon
Route 53
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Amazon
Route 53
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Amazon
Route 53
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Amazon
Route 53
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
Amazon
DynamoDB
Alice’s Stack
Parameter
Store
Stack
Bob’s Stack
Parameter
Store
Stack
Pramod’s Stack
Parameter
Store
Stack
Jane’s Stack
Parameter
Store
Stack
Alice’s
Account
Jane’s
Account
Pramod’s
Account
Bob’s
Account
Delegated DNS zone
e.g. jane.domain.com
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AWS Organizations で Account 管理
Organization
Organization root
OU
AWS accounts
Admin (master) AWS account
AWS accounts
AWS accounts
OU
OU
OU
OU
https://www.slideshare.net/AmazonWebServicesJapan/20180214-aws-blackbeltorganizations
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開発スタックを最新に維持したい
Source
Control
Application
Template
Foundation
Template
コードのpullの度に
最新テンプレートを適用
AWS
CloudFormation
StackSets
Orchestration
Account
Development
Account
Alice’s Foundation Stack
Amazon
VPC
Amazon
Cognito
激しい変化
ゆっくりな変化
Alice’s Application Stack
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
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開発スタックを最新に維持したい
Source
Control
Application
Template
Foundation
Template
コードのpullの度に
最新テンプレートを適用
AWS
CloudFormation
StackSets
Orchestration
Account
Alice’s Application Stack
Development
Account
Alice’s Pipeline Stack
Alice’s Foundation Stack
Amazon
VPC
Amazon
Cognito
AWS
CodePipeline
激しい変化
ゆっくりな変化
Amazon
API Gateway
AWS
Lambda
設定のドリフト？
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開発スタックを最新に維持したい
Source
Control
Application
Template
Foundation
Template
コードのpullの度に
最新テンプレートを適用
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Alice’s Pipeline Stack
Alice’s Foundation Stack
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VPC
Amazon
Cognito
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激しい変化
ゆっくりな変化
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API Gateway
AWS
Lambda
毎日新規作成
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まとめ
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まとめ
• 結果確認が容易な高速で信頼性の高いテス
トのために Unit Test を多くする
• ローカルエミュレーションは不完全で信頼
性が低く、継続的なメンテナンスが必要
• サービスエミュレーションなしでローカル
でテストできるものを最大化する
• ビジネスロジックを外部リソースとの対話
コードから分離することにより、外部リ
ソースとのテストを最小限に抑える
• ヘキサゴナル アーキテクチャを使用して
形式化する
• 広範なスタックテストを最小限に抑える
• ユースケースごとに1回のE2Eテストに留
める（ビジネスロジックはUnit Testで）
• 広範な非同期テストよりも、範囲の狭い
非同期テストを優先し大部分は同期にテ
ストする
• SQSを使用して非同期サービスの副作用
をキャプチャして確認 (上級者向け)
• 開発者ごとにクラウド環境を割り当て、
Infrastructure-as-Codeを使用して、再作成を
容易に保つ
Unit
Integration
E2E
Service Domain
Core
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Thank you!
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Kensuke Shimokawa
Amazon Web Services Japan
Snr. Serverless Specialist
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Please complete
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