Serverless Architecture on AWS（20151023版）

Serverless Architecture on AWS（20151023版）
Keisuke Nishitani, Solutions Architect, Amazon Data Service Japan K.K. 2015.10.23 Serverless Architecture on AWS クラウドネイティブ化する未来
内容についての注意点 v  本資料料では2015年年10⽉月21⽇日時点のサービス内容および価格についてご説明しています。最新の情報はAWS公式ウェブサイト(http://aws.amazon.com)にてご確認ください。 v  資料料作成には⼗十分注意しておりますが、資料料内の価格とAWS 公式ウェブサイト記載の価格に相違があった場合、AWS公式ウェブサイトの価格を優先とさせていただきます。 v  価格は税抜表記となっています。⽇日本居住者のお客様がサービスを使⽤用する場合、別途消費税をご請求させていただきます。
⾃自⼰己紹介 { "Name" : "⻄西⾕谷圭介", "Twitter" : "@Keisuke69", "Profile" : { "Role" : "Solution Architect", "Customers": [ "Web Services", "Start-up" ], "Services" : [ "Amazon API Gateway”, "AWS Lambda”, "All Mobile Services" ] } }
クラウドは新しい常識識となりつつあります
この新しい常識識のパターンはどういったものか
クラウドファーストからクラウドネイティブへ
クラウドネイティブとは v クラウドで提供されるサービス利利⽤用を前提に構築するシステムおよびアプリケーション v 仮想サーバ上で1から全てを作り込むのではなく効率率率的にアプリケーションを実装 v ビジネスの差別化ポイントへの集中 v 究極的にはビジネスに直結するアプリケーションの開発、管理理のみを⽬目指す
クラウドをフル活⽤用したアーキテクチャ
サーバレスアーキテクチャ
従来の⼀一般的なWebアーキテクチャ •  Web/APサーバはEC2で構築 •  ELBを配置し、オートスケーリング可能なスケーラブル構成に •  Webサーバは冗⻑⾧長化 •  DBはRDSによるMulti AZ構成、もしくはEC2上で構築 •  EC2等のインフラは各最低1台は常時稼働【課題】 •  インフラ構築 •  インフラの運⽤用管理理 •  キャパシティ •  スケール •  デプロイ •  耐障害性 •  モニタリング •  ロギング •  セキュリティパッチの適⽤用 •  ビジネスの差別化には直接繋がらない機能のアプリ実装 •  認証 •  スロットリング •  スケーラビリティの確保 •  etc Web （EC2） DB （RDS） LB （ELB）
サーバレスアーキテクチャ Lambda API Gateway AWSサービスクラウドサービスを活⽤用することでサーバ(EC2)を利利⽤用せずに構成するアーキテクチャ S3 CloudFront
サーバレスアーキテクチャ Lambda API Gateway AWSサービス S3 CloudFront クラウドサービスを活⽤用することでサーバ(EC2)を利利⽤用せずに構成するアーキテクチャ JavaScript/ネイティブアプリによるUI実装
サーバレスアーキテクチャ Lambda API Gateway AWSサービス S3 CloudFront クラウドサービスを活⽤用することでサーバ(EC2)を利利⽤用せずに構成するアーキテクチャ JavaScript/ネイティブアプリによるUI実装 JavaScriptおよび静的コンテンツはS3から配信 •  CloudFront経由の配信
サーバレスアーキテクチャ Lambda API Gateway AWSサービス S3 CloudFront クラウドサービスを活⽤用することでサーバ(EC2)を利利⽤用せずに構成するアーキテクチャ JavaScript/ネイティブアプリによるUI実装 JavaScriptおよび静的コンテンツはS3から配信 •  CloudFront経由の配信ロジックはAPI化 •  API Gatewayを利利⽤用 •  バックエンドとしてLambdaを利利⽤用
サーバレスアーキテクチャ Lambda API Gateway AWSサービス S3 CloudFront クラウドサービスを活⽤用することでサーバ(EC2)を利利⽤用せずに構成するアーキテクチャ JavaScript/ネイティブアプリによるUI実装 JavaScriptおよび静的コンテンツはS3から配信 •  CloudFront経由の配信ロジックはAPI化 •  API Gatewayを利利⽤用 •  バックエンドとしてLambdaを利利⽤用 JavaScript/iOS・AndroidはAPIを呼び出し
サーバレスアーキテクチャ Lambda API Gateway AWSサービス S3 CloudFront クラウドサービスを活⽤用することでサーバ(EC2)を利利⽤用せずに構成するアーキテクチャ JavaScript/ネイティブアプリによるUI実装 JavaScriptおよび静的コンテンツはS3から配信 •  CloudFront経由の配信ロジックはAPI化 •  API Gatewayを利利⽤用 •  バックエンドとしてLambdaを利利⽤用 JavaScript/iOS・AndroidはAPIを呼び出し Lambdaファンクションから各AWSサービスを利利⽤用 •  認証にはCognitoを利利⽤用
サーバレスアーキテクチャ JavaScript/ネイティブアプリによるUI実装 JavaScriptおよび静的コンテンツはS3から配信 •  CloudFront経由の配信ロジックはAPI化 •  API Gatewayを利利⽤用 •  バックエンドとしてLambdaを利利⽤用 JavaScript/iOS・AndroidはAPIを呼び出し Lambdaファンクションから各AWSサービスを利利⽤用 •  認証にはCognitoを利利⽤用 API GW/LambdaともにEC2を利利⽤用した別システムへのアクセスも当然可能 Lambda API Gateway AWSサービス S3 CloudFront クラウドサービスを活⽤用することでサーバ(EC2)を利利⽤用せずに構成するアーキテクチャ
サーバレスアーキテクチャ（2-Tier Architecture） v  各クライアント向けSDKからの直接操作 v  AWSアクセスに必要な CredentialはCognitoを利利⽤用してセキュアに取得モバイルからダイレクトにAWSサービスを利利⽤用するアーキテクチャ Android/iOS SDK JavaScript SDK DynamoDB SNS S3 LambdaCognito Credential の取得直接操作
サーバレスアーキテクチャ JavaScript/ネイティブアプリによるUI実装 JavaScriptおよび静的コンテンツはS3に保存して配信 •  CloudFront経由の配信ロジックはAPI化 •  API Gatewayを利利⽤用 •  バックエンドとしてLambdaを利利⽤用 JavaScript/iOS・AndroidはAPIを呼び出し •  Viewの構築は各クライアント上で⾏行行う Lambdaファンクションから各AWSサービスを利利⽤用 API GW/LambdaともにEC2を利利⽤用したシステムへのアクセスも当然可能 Lambda API Gateway AWSサービスクラウドサービスを活⽤用することでサーバ(EC2)を利利⽤用せずに構成するアーキテクチャ S3 CloudFront 解決される課題不不要（各サービスが適切切にハンドリング）不不要インフラ構築 → 不不要インフラの運⽤用管理理 •  キャパシティ •  スケール •  デプロイ •  耐障害性 •  モニタリング •  ロギング •  セキュリティパッチの適⽤用ビジネスの差別化には直接繋がらない機能のアプリ実装 •  認証 •  スロットリング •  スケーラビリティの確保
サーバレスで全部できます
サーバレスで全部できますやりたいことだけに集中できる
サーバレスで全部できますビジネスロジックだけに集中できる
サーバレスアーキテクチャのメリットアプリの開発に多くのメリット •  バックエンド側のコードが減るため開発コストを最⼩小化 •  バックエンド側のサーバが減るため運⽤用コストを最⼩小化 •  AWSによってマネージされるため、スケーラビリティやキャパシティ、セキュリティの⼼心配不不要 •  ⾮非常にコスト効率率率化が⾼高いため、多くの場合コスト減が⾒見見込める必要に応じてEC2も導⼊入できる安⼼心感 •  汎⽤用的なサービスでは実現の難しい、ビジネス固有の要件に関してはEC2を利利⽤用して実装 •  EC2を利利⽤用する部分についてもCodeDeployやElastic Beanstalk、OpsWorks等で⾃自動化開発者がビジネスにフォーカスできる
「何をするか」を書くだけでいい
「何をするか」を書くだけでいい All you need is code.
サーバレスアーキテクチャ事例例
Legacy Architecture Limelight Edge Laptop Encoders RTMP Wowza Transmux Servers Wowza Transcode Servers Wowza Record Servers RTMP RTMP RTMP Auto Uploader MP4 HLS S3 VOD bucket CloudFront mobile client Live Streaming VOD CloudFront mobile client HLS HLS
Current Architecture Laptop Encoders HLS S3 Playback VOD Stream mobile client CloudFront Streaming Live stream mobile client CloudFront S3 Ingest 480p Transcode HQ Copy 360p Transcode Audio-only Transcode Thumbnail QOS Analytics Cascading Lambda Functions
easy ten Mobile app that helps you learn 10 new, foreign words a day Users have learned 170 000 000+ new words 1 200 000+ downloads •  Featured in 85+ countries •  Top 5 grossing apps overall (Russia) •  Top 8 grossing apps overall (Brazil)
スクリーンショット
これまでのアプローチ v モノリシックなアプリを複数のEC2インスタンス上で稼働 v 複雑なデプロイ。⼀一⾏行行の変更更でも全体の再デプロイが必要 v スケーラビリティ/俊敏性と新機能のバランスを取る必要があり頻繁なリリースができない
Lambda consumer S3 Mobile Analytics DynamoDB SQS Amazon EMR Amazon Cognito Amazon Kinesis Mobile app Amazon Redshift Lambda interface S3 dump DynamoDB log Microservice Core
サンプル：Real-Time Stream Processing Amazon Kinesis AWS Lambda Amazon Redshift Amazon SNS New records available
サンプル：Real-Time DB Triggers Workflow New data available Amazon DynamoDB AWS Lambda Amazon DynamoDB Amazon Redshift
サンプル：Real-Time Message Handling New message published Amazon SNS AWS Lambda Amazon SNS Amazon Kinesis
サンプル：Audit CloudTrail Activity AWS Lambda Amazon S3Amazon CloudTrail Amazon SNS AWS IAM
サンプル：Automated Infrastructure Management AWS Lambda Amazon SNS Amazon CloudWatch Alarm ec2 runInstance ecs startTask beanstalk updateApp kinesis splitShard Any API call https://aws.amazon.com/blogs/compute/scaling-amazon-ecs-services-automatically-using-amazon-cloudwatch-and-aws-lambda/
サンプル：Forward AWS Events to External Endpoints http://danilop.net/aws/2015/07/26/sns2ifttt/ | https://github.com/danilop/SNS2IFTTT AWS Lambda Amazon SNS IFTTT via the Maker channel Amazon CloudWatch Events Auto Scaling
サンプル：Deploy Lambda Functions https://aws.amazon.com/blogs/compute/dynamic-github-actions-with-aws-lambda/ AWS Lambda Amazon SNS GitHub Repo lambda createFn ()
Keyとなるサービス①
AWS Lambda
クラウドネイティブ時代のコンピュートサービス
Lambdaファンクション: ステートレス、トリガーベースのコード実⾏行行 AWS Lambda あらゆるスケールで⾼高性能費⽤用対効果が⾼高く効率率率的インフラ管理理不不要使った分だけの⽀支払いリクエスト量量に応じて⾃自動的にキャパシティ調整 100ms単位のコンピュート課⾦金金⾃自⾝身のコードを持ち込み標準的な⾔言語でコードを実⾏行行スレッド、プロセス、ファイルやシェルスクリプトも利利⽤用可能インフラではなくビジネスロジックに集中可能コードをアップロードするだけで、 Lambdaが全てをハンドリング
AWS Lambda インフラを⼀一切切気にすることなくアプリケーションコードを実⾏行行できるコンピュートサービス •  実⾏行行基盤は全てAWSが管理理 •  AWSサービスと連携させることで簡単にイベントドリブンなアプリケーションを実装可能 •  コード実⾏行行時間に対しての課⾦金金でありコスト効率率率が⾮非常に⾼高い •  VPC内のリソースへのアクセスも近⽇日サポート Lambda function •  JavaScript（Node.js）およびJava、Pythonで記述 •  サードパーティライブラリも利利⽤用可能
AWS Lambdaの利利⽤用例例 S3に画像がアップロードされたときにサムネイルの⽣生成やリサイズを実⾏行行 AWS LambdaAmazon S3 Bucket イベント元画像サムネイル画像 1 2 3
イベントソース現時点では以下のAWSサービスをサポート •  Amazon S3 •  Amazon Kinesis •  Amazon DynamoDB Streams(Preview) •  Amazon Cognito •  Amazon SNS •  Alexa AppKit •  Amazon SWF •  Amazon SES inbound mail •  Amazon CloudWatch Logs •  Amazon Connected Home (Preview) •  AWS IoT
Keyとなるサービス②
Amazon API Gateway
時代はAPI
APIの重要性提供するサービスのエコシステムを形成できるシステム間連携 •  外部サービスとの連携やその逆も疎結合（マイクロサービス） •  フロントエンドとバックエンドのデカップリングフロントエンドの多様化 •  HTML5/JS •  モバイルアプリ IoTによる接続されるデバイスの多様化
Amazon API Gateway 複数バージョンや複数環境へのデプロイを管理理 APIの定義とホスティングクラウド上のリソースへのアクセス認証におけるAWS IAMの活⽤用 AWSのAuthを活⽤用バックエンド保護のためのDDoS対策やリクエストのスロットリングネットワークトラフィックの管理理
Amazon API Gateway 複数バージョンとステージ APIキーの作成と配布リクエスト時におけるAWS SigV4の利利⽤用リクエストのスロットリングとモニタリングバックエンドとしてAWS Lambdaが利利⽤用可能
Amazon API Gateway レスポンスをキャッシュ可能 CloudFrontを利利⽤用したレイテンシの軽減とDDoS対策 iOS、AndroidとJavaScript向けSDKの⾃自動⽣生成 Swaggerのサポート Request / Responseにおけるデータ変換
Method and integration
実装例例
利利⽤用するサービス Amazon API Gateway AWS Lambda Amazon Cognito Amazon DynamoDB APIのホストとリクエストルーティングビジネスロジックの実⾏行行⼀一時的なAWSクレデンシャルの⽣生成データストア
API構造（リソースとモデル） •  POST –DynamoDBに新規ユーザを登録/users •  POST –ユーザ名/パスワードを受け取り認証/login •  POST –新しいペットを作成 •  GET –ペットのリストを取得 /pets •  GET –特定IDのペットを取得/pets/{petId} 認証不不要要認証
（参考）Swaggerを利利⽤用したAPI定義 •  Swaggerを利利⽤用してAPI設定を全て⾏行行うことが可能 •  AWS固有のパラメータをサポートするextention •  Amazon API Gateway Swagger Importerを利利⽤用したAPI 定義の作成と更更新、デプロイ
Method Response Integration Request Method Request Method （参考）Swaggerを利利⽤用したAPI定義 /users: post: summary: Registers a new user consumes: - application/json produces: - application/json parameters: - name: NewUser in: body schema: $ref: '#/definitions/User’ x-amazon-apigateway-integration: type: aws uri: arn:aws:apigateway:us-east-1:lambda:path/2015-03-31... credentials: arn:aws:iam::964405213927:role/pet_store_lambda_invoke ... responses: 200: schema: $ref: '#/definitions/RegisterUserResponse'
Unauthenticated APIコールの流流れ Mobile apps AWS Lambda lambdaHandler （アプリ） Register Login API Gateway Authenticated Mobile apps AWS Lambda lambdaHandler （アプリ） ListPets GetPet API Gateway Assume Role CreatePet Sigv4 Invoke with caller credentials Authorized by IAM Cognito DynamoDB
HTTPステータスコード Register action Login action Create Pet action Get Pet action BadRequestException BAD_REQUEST + Stack Trace InternalErrorException INTERNAL_ERROR + Stack Trace lambdaHandler Amazon API Gateway responses: "default": statusCode: "200" "BAD.*": statusCode: "400" "INT.*": statusCode: "500"
ユーザ登録とログイン処理理 •  POST •  ユーザ名/パスワードを受け取る •  パスワードを暗号化し、DynamoDBにユーザアカウントを保存 •  Amazon Cognitoを呼び出してクレデンシャルを⽣生成 •  ユーザとクレデンシャルをレスポンス /users •  POST •  ユーザ名とパスワードを受け取る •  DynamoDBにあるデータとマッチングしてユーザを認証 •  Amazon Cognitoを呼び出してクレデンシャルを⽣生成 •  テンポラリのクレデンシャルを返却 /login
Amazon Cognito プロバイダをまたがって認証されたユーザとゲストユーザを管理理アイデンティティ管理理クロスデバイス、クロスプラットフォームでユーザデータを同期データ同期モバイルデバイスから AWSサービスへのセキュアなアクセスセキュアなAWSアクセス
クレデンシャルについて Login APIの呼び出し（認証不要） Client API Gateway Backend /login Login Action ユーザマスタ Credentials verified Get OpenID Token クレデンシャルの取得（リクエストの署名に利用） Identity ID + Token Get Credentials Access Key + Secret Key + Session Token /login 2 3 1
リソース •  POST •  Petモデルを受け取る •  DynamoDBに保存 •  新規PetIdを返却 •  GET •  DynamoDBに保存されているPetのリストを返却 /pets •  GET •  Pet idをパスから読み取る •  Lambda functionへパスパラメータをパス（Mapping Templateを利利⽤用） •  DynamoDBから該当IDのPet情報を取得 •  Petのモデルを返却 /pets/{petId}
取得したクレデンシャルの利利⽤用
IAMロール例例 { "Version": "2012-10-17", "Statement": [ { "Effect": "Allow", "Action": [ "dynamodb:GetItem", "dynamodb:PutItem", "dynamodb:Scan", "lambda:InvokeFunction", "execute-api:invoke" ], "Resource": [ "arn:aws:dynamodb:us-east-1:xxxxxx:table/test_pets", "arn:aws:lambda:us-east-1:xxxxx:function:PetStore”, "arn:aws:execute-api:us-east-1:xxxx:API_ID/*/POST/pets" ] } ] } 以下のサービスへのアクセスを許可 •  DynamoDB •  API Gateway •  Lambda 特定リソースのみアクセスを許可
モデルリクエスト/レスポンスで扱われるデータのスキーマを定義したもの •  テンプレートとマッピングして使う •  JSONスキーマで定義モデルの情報を元にSDKを⽣生成 API内で複数メソッドをまたがってモデルを再利利⽤用可
Petモデル { "properties":{ "petId":{ "type":"string", "description":"The generated unique identifier for the new pet" }, "petType":{ "type":"string", "description":"Free text pet type" }, "petName":{ "type":"string", "description":"Free text pet name" }, "petAge":{ "type":"integer", "format":"int32", "description":"Age of the new pet" } }, "definitions":{ } } モデルはリソースごとに定義する •  同⼀一リソースの全てのメソッドで利利⽤用する各メソッドのリクエストとレスポンスで異異なるモデルを利利⽤用することも可能 •  フォーマット変換など
モデル情報を元にしたSDK⽣生成 API定義から⾃自動で⽣生成 •  対象プラットフォームを選択するだけ •  全メソッド名前を元に⽣生成ネストされたアイテムは親モデルの名前を引き継ぐ
1クリックでSDKを⽣生成
SDK⽣生成のベネフィット以下を⾃自動で実施: •  AWS signature version 4を利利⽤用したAPIコールの署名 •  エクスポーネンシャルバックオフによるスロットリングされたリクエストのハンドリング •  モデルオブジェクトに対するリクエスト/レスポンスのマーシャリング/アンマーシャリング
最後に
JAWS •  有志が作成したサーバレスなWeb、モバイルアプリケーションを構築するためのフレームワーク •  ユーザの⼊入⼒力力内容を元に必要なCFテンプレートを⾃自動⽣生成 •  LambdaファンクションのScaffoldと各種定義を⾃自動⽣生成 •  デプロイするとAPI Gatewayのエンドポイント、リソースを⽣生成し、対応するLambdaファンクションを紐紐付け •  CLIとして提供 •  AWSのオフィシャルツールではない https://github.com/jaws-framework/JAWS
AWS Mobile Hub (BETA)
AWS Mobile Hub (Beta) 1. 単⼀一の統合されたコンソール 2. 事前に⽤用意された機能群 3. サービスを⾃自動でプロビジョニング 4. ⾃自動⽣生成されたアプリケーションつまり、数分でAWS上にアプリを構築
AWS Mobile Hub (Beta)
プロジェクトの作成と機能の追加
ユーザがどのようにサインインするか設定： •  サインインなし、オプショナルもしくは必須サインインプロバイダを設定： •  Facebook (Google, Twitter, Amazon etc） •  独⾃自のシステム（認証基盤）クイックスタート⽤用アプリにサインイン画⾯面を追加 Powered by Amazon Cognito Identity 例例：User Sign-in（ユーザサインイン）
アプリへのプッシュ通知 •  iOS/Android •  1:1 もしくはトピック Quickstart App demonstrates features クイックスタートアプリでは以下の機能をデモ •  通知のEnable/Disable •  SNSを使ったトークンの⾃自動登録 •  サブスクライブするトピックの選択 Powered by Amazon SNS 例例：Push通知
スターターアプリのダウンロード
AWS Mobile Hub（BETA） • AWSを使ったモバイルアプリの開発を簡単に •  ユーザサインインといった典型的ユースケースごとのスターターコードを提供 •  関連サービスの設定と構築を⾃自動で •  AWS Management Consoleから利利⽤用可能 •  現在はUS-East-1のみ、東京リージョンとダブリンは近くサポート予定 •  AWS Mobile Hub⾃自体のご利利⽤用は無料料 ※利利⽤用する各サービスの費⽤用はかかります
Conclusion まずはサーバレスでの実装を検討 •  ビジネスの差別化に繋がりにくいにも関わらず⼿手間ヒマのかかる箇所はサービスを利利⽤用してオフロードマネージドサービスだけでは難しい箇所はEC2を使って実装限りあるエンジニアリングリソースはビジネスの差別化に集中
Questions?
参考資料料 v  API Gateway Secure Pet Store 　https://github.com/awslabs/api-gateway-secure-pet-store v  Keynote Videos on YouTube v  Breakout Sessions Videos on YouTube v  Architecture v  Big Data & Analytics v  Compute v  Databases v  Developer Tools v  DevOps v  Gaming v  IT Strategy & Migration v  Mobile Developer & IoT v  Networking v  Security & Compliance v  Spotlight v  Storage & Content Delivery v  Breakout Sessions Slides on SlideShare v  Breakout Sessions Audios on iTunes Podcast
Thank you!

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