KotlessではじめるServerlessアプリケーション開発

by BulBulPaul

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 静的型付けのオブジェクト指向プログラミング言語 Kotlin Foundationが管理するOSS 実行環境としてJVM, JS, Native(LLVM) 最新版は 1.4.31 (2021/03時点) Androidだけでなく、サーバーサイドでの利用も増えてきている JVMに関してはJavaとの互換性を担保 6

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. AWSのサーバーレスなサービス群 Amazon DynamoDB Amazon RDS, Amazon Aurora Amazon API Gateway AWS Step Functions Amazon EventBridge Amazon SNS Amazon SQS, Amazon MQ Amazon Kinesis Data Streams Amazon Kinesis Data Firehose AWS Transfer Family Amazon Cognito Amazon S3, Amazon EFS AWS Lambda AWS AppSync Queue ファイル RDB NoSQL 流⼊データ流⼊ログデータ保持/管理ストリーム Pub/Sub イベントバスワークフローロジックフロー制御/イベント処理外部 I/F API GraphQL 認証・認可 SFTP/FTP 9

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. AWSにおけるサーバーレスの代表的なユースケース例サーバーレスの設計時の参考になる実装例を公開しています。 API設計以外にもデータ処理、イベント駆動の処理連携の例等もあります。 https://aws.amazon.com/jp/serverless/patterns/serverless-pattern/ 11

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. AWSにおけるサーバーレスなAPI構成例公開するAPIをサーバーレスで構成する場合の典型例。 API Gatewayを利用し、Lambdaを経由してデータの参照/更新を実行する。 AWS Cloud AWS Lambda Amazon API Gateway Amazon DynamoDB Client 12

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. Amazon API Gateway APIエンドポイントの作成や管理、運用、公開を実現するフルマネージドサービス。REST/HTTP/WebSocketをサポート。認証認可やWAF連携、バックエンドサービスとの連携が可能。 Amazon API Gateway Lambda関数 EC2インスタンス他AWS サービス Internet (外部Web) AWS Cloud Client 13

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. AWS Lambda ビジネスロジックをフルマネージドな環境で実行するサービス。実行時間(ms)での課金やコスト効率や柔軟なスケーリングが可能に。ランタイム • Python • Node.js • Java • Go • Ruby • .NET Core (C#/ PoweShell) • カスタムランタイム • コンテナイメージ New ! AWS Lambda ・・・実行要求（同期/非同期） Lambda関数・・・・・・ 14

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. Amazon Dynamo DB ・・・大規模なパフォーマンス 1 秒あたり数百万件のリクエストを処理マイクロ秒のレイテンシーを実現自動化されたグローバルレプリケーションエンタープライズ対応 ACID トランザクション保管時の暗号化オンデマンドバックアップおよび復元 NoSQL Workbench サーバー管理が不要メンテナンス不要自動スケーリングオンデマンドキャパシティーモードあらゆる規模に対応する高速で柔軟なキーバリューデータベース 15

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. テーブル DynamoDBの主要構造テーブル内にアイテム(項目)が保存。アイテムはテーブル内にて「Partition Keyのみ」or 「Partition Key + Sort Key」で一意性が必須 Id:1 Id:2 Id:3 Id:4 Name:a Name:c Name:d Partition Key Sort Key 属性 Date:X Date:Y 名前と値(データ型付)のペア1つ分 Partition Key以外はアイテム間で不揃いOK Name:b アイテム Primary Key (この組み合わせで一意性必須) RDBにおける「レコード」と同様 (オプション) 16

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. Kotlessが実現すること • KotlinでのサーバーレスAPIの開発をシンプルにする • APIフレームワークのように実装する • API Gateway + Lambdaのデプロイ • Gradleコマンド(Plugin)でデプロイやローカル実行が可能 • デプロイは内部でTerraformを実行している（拡張も可能） • AWS環境のデプロイに対応（他のクラウドも対応予定） 20

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 先程のコードがどのように構成されているか @Get(“/wellcome”) fun wellcomeMessage(): String { return “Wellcome to nakanoshima.dev !!” } AWS Cloud Amazon API Gateway /welcome GET Lambda関数 25

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 先程のコードがどのように構成されているか @Get(“/wellcome”) fun wellcomeMessage(): String { return “Wellcome to nakanoshima.dev !!” } @Get(“/translate”) fun translate(en: String): String { val result = vocabulary. getByWord(en) return result[“ja”] } AWS Cloud Amazon API Gateway /welcome GET Lambda関数 Lambda関数 /translate GET 26

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 先程のコードがどのように構成されているか @Get(“/wellcome”) fun wellcomeMessage(): String { return “Wellcome to nakanoshima.dev !!” } @Get(“/translate”) fun translate(word: String): String { val result = vocabulary. getByWord(word) return result[“ja”] } AWS Cloud Amazon API Gateway /welcome GET Lambda関数 Lambda関数 /translate GET 27 クエリパラメーターは引数にマッピングされる

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. Lambda関数はどのように分かれるのか関数の集約単位は設定で指定可能。 • それぞれのLambda関数を作成 • 一つの関数で振り分け • 権限設定単位での関数の集約 • e.g. DynamoDBの参照権限等 AWS Cloud Amazon API Gateway /welcome GET Lambda関数 Lambda関数 /events GET 28

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. DBを含めたAPIを構築する Dynamo DBへのアクセスをする関数を作成します。 AWS Cloud Lambda関数 Amazon API Gateway /translate GET Lambda関数 /welcome GET Amazon DynamoDB DynamoDBへの参照権限をつける 29

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. DBの権限設定コード例 @DynamoDBTable(“demo_db”, PermissionLevel.Read) object Vocabulary { private val client: AmazonDynamoDB fun getByWord(word: String): String { … } } 30

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. DBを含めたAPIをKotlinのコードで構築することが可能 Dynamo DBへのアクセスをする関数を作成します。 AWS Cloud Lambda関数 Amazon API Gateway /translate GET Lambda関数 /welcome GET Amazon DynamoDB DynamoDBへの参照権限をつける 33

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 他の構成はどうするのか現時点でKotlessのアノテーションで指定できるのは DynamoDB, SQS（キュー）, S3（オブジェクトストレージ）に対応 AWS Cloud Lambda関数 Amazon API Gateway /translate GET Lambda関数 /welcome GET DynamoDB 34 SQS S3

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. JVM言語をLambdaで利用頂く上で良くある課題前提としてLambdaはスケーラブルでフルマネージドサービスです。ですので、まずはそのまま試して頂く事をオススメしています。ただ、リクエストに波がある一部のアプリケーションで JVMをランタイム起動時の初期処理で課題に上がるケースがあります。 Cold Startの抑制 37

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. AWS Lambdaのインスタンスライフサイクル Cold Start コンテナ生成パッケージロードパッケージ展開ランタイム・起動初期化関数・メソッド起動デプロイ Warm Start https://d1.awsstatic.com/whitepapers/Overview-AWS-Lambda-Security.pdf Time line ライブラリの読み込みやハンドラー読み込み等 38 38

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. デプロイや起動時の初期化時間を小さくするコンテナ生成パッケージロードパッケージ展開ランタイム・起動初期化関数・メソッド起動デプロイ Time line Cold Start コンテナ生成 Warm Start 39 不要なライブラリの削除、標準的なクラスの利用、コンパイル時DIの活用パッケージのサイズを小さくする

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. デプロイや起動時の初期化時間を小さくするコンテナ生成パッケージロードパッケージ展開ランタイム・起動初期化関数・メソッド起動デプロイ Time line Cold Start コンテナ生成 Warm Start 43 不要なライブラリの削除、標準的なクラスの利用、コンパイル時DIの活用パッケージのZipを小さくする

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. まとめ • KotlessはKotlinでのサーバーレスAPI開発を手軽に始めることができるフレームワーク • API Gateway, Lambda, IAMをDSL, アノテーションから構築が可能 • JVMでのコールドスタート対応はまずサイズを小さくするベーシックなアプローチ、そこからアプリケーション要件に合わせて LambdaのProvisioned Concurrency の利用もご検討ください • 是非KotlinでもサーバーレスAPI開発をやっていきましょう！ 46

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© 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 参考資料 Kotless関連 • Kotless official page : https://site.kotless.io/ • Github repository: https://github.com/JetBrains/kotless • Serverless Development With Kotlin and Kotless by Vladislav Tankov: https://www.youtube.com/watch?v=S5sB1qHpRPQ • From Zero to Lambda with Kotless: https://hadihariri.com/2020/05/12/from-zero-to-lamda-with-kotless/ Terraform • aws_lambda_provisioned_concurrency_config: https://registry.terraform.io/providers/hashicorp/aws/latest/docs/resources/lambda_provisioned_concurrency_config • aws_appautoscaling_policy: https://registry.terraform.io/providers/hashicorp/aws/latest/docs/resources/appautoscaling_policy AWS関連 • 形で考えるサーバーレス設計 : https://aws.amazon.com/jp/serverless/patterns/serverless-pattern/ • Lamda関数の同時実行数の管理 : https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/lambda/latest/dg/configuration-concurrency.html • Security Overview of AWS Lambda : https://docs.aws.amazon.com/whitepapers/latest/security-overview-aws-lambda/security- overview-aws-lambda.pdf • Working with AWS Lambda function metrics: https://docs.aws.amazon.com/lambda/latest/dg/monitoring-metrics.html • Provisioned Concurrency Dive Deep: https://speakerdeck.com/_kensh/aws-lambda-provisioned-concurrency-dive-deep-and-practice • Provisioned Concurrencyのベストプラクティス: https://qiita.com/_kensh/items/5ab0ba7ca71ca82685e3 47