Webアプリを動かすまでのインフラ構築 / infra-build-for-web-app

23卒エンジニア志望学生LT会 vol.2 July 17, 2021 @オンライン

Transcript

1. 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
   

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2. 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
   

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3. 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
   

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4. 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
   

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5. Webアプリを動かすための
   環境構築
   ⼟台づくり
   

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6. 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
   

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7. 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
   

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8. 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.
   

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9. 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.
   

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10. 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
    

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11. 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
    

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12. 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
    

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13. 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
    

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14. 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
    

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15. 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
    

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16. 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
    

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17. 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
    

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18. 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.
    

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