Azureでスケーラブルなアプリケーションを構築する

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このブログ記事は、ChatGPT-4oの助けを借りて書かれました。

目次

はじめに

クラウドコンピューティングの世界において、Microsoft Azureはアプリケーションの構築、デプロイ、管理のための堅牢なプラットフォームとして際立っています。私たちの最近のプロジェクトでは、Azure Subscription、Azure Kubernetes Service (AKS)、Application Insights、Virtual Machines (VMs)、Event Hubs、API Management Services、SQL Databasesなど、いくつかのAzureサービスを活用して、スケーラブルで監視可能なアプリケーションインフラストラクチャを構築しました。このブログ記事では、私たちのアプローチ、使用したツール、ベストプラクティス、クラスターの管理、ログの取得、ログのクエリに関する詳細な手順を概説します。

Azureサブスクリプションの始め方

Azureサブスクリプションは、Azureサービスにアクセスするための入り口です。仮想マシン、データベース、Kubernetesクラスターなど、すべてのリソースを保持するコンテナとして機能します。

  1. Azureサブスクリプションの設定:
    • サインアップ: Azureアカウントをお持ちでない場合は、Azureポータルでサインアップから始めてください。
    • サブスクリプションの作成: 「サブスクリプション」セクションに移動し、新しいサブスクリプションを作成します。これが請求と管理のコンテナとなります。
  2. リソースの整理:
    • リソースグループ: リソースをそのライフサイクルと管理基準に基づいてリソースグループに整理します。
    • タグ: 追加のメタデータやリソース管理、課金を容易にするためにタグを使用します。

Azure Kubernetes Service (AKS) を使用したアプリケーションのデプロイ

Azure Kubernetes Service (AKS) は、コンテナ化されたアプリケーションのデプロイ、管理、スケーリングを簡素化するマネージド Kubernetes サービスです。

AKSクラスターの作成と管理

  1. Azure PortalでのAKSクラスターの作成:
    • セットアップ: AzureポータルでAKSを検索し、新しいKubernetesクラスターを作成します。
    • 構成: クラスターのサイズを選択し、ノードプールを構成し、ネットワークを設定します。
    • 認証: セキュアなアクセス制御のためにAzure Active Directory (AAD)を使用します。
    • 監視: セットアッププロセス中に監視とログ記録を有効にします。
  2. Azure CLIを使用したAKSクラスターの作成: 
    az aks create \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --node-count 3 \
  --enable-addons monitoring \
  --generate-ssh-keys
  3. AKSクラスターの管理:
    • クラスターのスケーリング: 
      az aks scale \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --node-count 5
    • クラスターのアップグレード: 
      az aks upgrade \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --kubernetes-version 1.21.2

アプリケーションのデプロイ

  1. Kubernetesマニフェストの使用: デプロイメント、サービス、その他のKubernetesオブジェクトのYAMLファイルを作成します。 
    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: myregistry.azurecr.io/myapp:latest
        ports:
        - containerPort: 80
  2. kubectlを使用したデプロイ: 
    kubectl apply -f myapp-deployment.yaml
  3. Helm Charts: Kubernetesアプリケーションとバージョン管理にはHelmを使用します。 
    helm install myapp ./mychart

Podからのログ取得

  1. Podにアタッチしてログを取得する: 
    kubectl logs <pod-name>
    • ログをストリーミングするには: 
      kubectl logs <pod-name> -f
  2. サイドカーを使用したロギング:
    • ポッド仕様にロギング用のサイドカーコンテナを作成し、ログを集中ロギングサービスに送信します。
   spec:
     containers:
     - name: myapp
       image: myregistry.azurecr.io/myapp:latest
       ...
     - name: log-shipper
       image: log-shipper:latest
       ...

Azure Application Insights による監視と診断

Application Insightsは、アプリケーションの強力な監視および診断機能を提供します。

  1. Application Insightsの設定:
    • 統合: アプリケーションコードにApplication Insights SDKを追加します。
    • インストルメンテーションキー: Application Insightsリソースから取得したインストルメンテーションキーをアプリケーションに設定します。
  2. パフォーマンスの追跡:
    • メトリクス: 応答時間、障害率、アプリケーションの依存関係を監視します。
    • ライブメトリクスストリーム: リアルタイムのパフォーマンスメトリクスを表示し、即座に洞察を得ることができます。
  3. 診断とトラブルシューティング:
    • アプリケーションマップ: 依存関係を可視化し、パフォーマンスのボトルネックを特定します。
    • トランザクション診断: 分散トレーシングを使用して、サービス間のリクエストを追跡します。

Azure Virtual Machines (VMs) の活用

Azure VMsは、コンテナ化されていないカスタムアプリケーションやサービスを実行する柔軟性を提供します。

  1. 仮想マシンのプロビジョニング:
    • VMの作成: Azureポータルで新しい仮想マシンを作成し、適切なサイズとオペレーティングシステムを選択します。
    • ネットワーク設定: 仮想ネットワーク、サブネット、セキュリティグループを設定してトラフィックを制御します。
  2. VMの設定:
    • ソフトウェアのインストール: 必要なソフトウェアと依存関係をインストールします。
    • セキュリティ: 定期的にパッチとアップデートを適用し、ファイアウォールを設定し、ネットワークセキュリティグループ（NSGs）を使用します。
  3. VMの管理:
    • バックアップと復元: Azure Backupを使用してVMのバックアップを行います。
    • 監視: Azure Monitorを使用してVMのパフォーマンスを監視します。

Azure Event Hubsを使用したリアルタイムデータインジェスト

Azure Event Hubsは、ビッグデータストリーミングプラットフォームであり、イベントインジェスションサービスです。毎秒数百万のイベントを受信し、処理することが可能です。

  1. Event Hubsの設定:
    • Event Hub名前空間の作成: Azureポータルで、Event Hubを収容するためのEvent Hub名前空間を作成します。
    • Event Hubsの作成: 名前空間内に、データストリームをキャプチャするための1つ以上のEvent Hubsを作成します。
  2. データの取り込み:
    • プロデューサー: アプリケーションやサービスを設定して、複数の言語（例: .NET、Java、Python）で利用可能なSDKを使用してイベントをEvent Hubsに送信します。
    • パーティション: パーティションを使用してイベント処理をスケールし、高いスループットと並列処理を確保します。
  3. イベントの処理:
    • コンシューマー: イベントを読み取り、処理するためにコンシューマーグループを使用します。Azureは、Azure Stream Analytics、Azure Functions、およびEvent Hubs SDKを使用したカスタム処理など、いくつかの処理オプションを提供しています。
  4. Event Hubsの監視:
    • メトリクス: Azureポータルを通じてスループット、レイテンシ、イベント処理メトリクスを監視します。
    • アラート: 高レイテンシやメッセージのドロップなどの問題を通知するアラートを設定します。

Azure API Management サービスでの API 管理

Azure API Management Servicesは、既存のバックエンドサービスに対して一貫性のあるモダンなAPIゲートウェイを作成する方法を提供します。

  1. API Managementの設定:
    • API Managementサービスの作成: AzureポータルでAPI Managementを検索し、新しいサービスを作成します。
    • APIの設定: OpenAPI仕様、Azure Functions、またはその他のバックエンドからAPIを定義してインポートします。
  2. APIのセキュリティ確保:
    • 認証と認可: OAuth2、JWT検証などのメカニズムを使用してAPIを保護します。
    • レート制限とスロットリング: APIが悪用されないようにするためのポリシーを実装します。
  3. モニタリングと分析：
    • API Insights: 使用状況の追跡、パフォーマンスの監視、ログの分析を行います。
    • デベロッパーポータル: 開発者がAPIを発見し利用するためのポータルを提供します。
  4. ライフサイクルの管理:
    • バージョン管理とリビジョン: APIの異なるバージョンやリビジョンをシームレスに管理します。
    • ポリシー管理: リクエストの変換、検証、ルーティングのためのポリシーを適用します。

そしてレスポンス。

Azure SQL データベースの活用

Azure SQL Databaseは、組み込みのインテリジェンス、高可用性、スケーラビリティを備えた完全管理型のリレーショナルデータベースです。

  1. Azure SQL Databaseの設定:
    • SQL Databaseの作成: AzureポータルでSQL Databasesに移動し、新しいデータベースを作成します。
    • データベースの設定: データベースのサイズ、パフォーマンスレベルを設定し、ネットワーク設定を構成します。
  2. SQLデータベースへの接続:
    • 接続文字列: 提供された接続文字列を使用して、アプリケーションをSQLデータベースに接続します。
    • ファイアウォールルール: アプリケーションまたはローカルマシンからのアクセスを許可するようにファイアウォールルールを設定します。
  3. データベースの管理:
    • バックアップと復元: 自動バックアップとポイントインタイムリカバリを使用してデータを保護します。
    • スケーリング: パフォーマンスのニーズに応じてデータベースをスケールアップまたはスケールダウンします。
  4. 監視とパフォーマンスチューニング:
    • クエリパフォーマンスインサイト: クエリのパフォーマンスを監視し、最適化します。
    • 自動チューニング: パフォーマンスを向上させるために自動チューニング機能を有効にします。

Kusto Query Language (KQL) を使用したログのクエリ

Kusto Query Language (KQL) は、Azure Monitor ログをクエリするために使用され、ログデータに対する強力な洞察を提供します。

  1. 基本的なKQLクエリ: 
    // 特定のテーブルからレコードを取得する
LogTableName
| where TimeGenerated > ago(1h)
| project TimeGenerated, Level, Message
  2. データのフィルタリングと集計: 
    LogTableName
| where TimeGenerated > ago(1h) and Level == "Error"
| summarize Count=count() by bin(TimeGenerated, 5m)
  3. テーブルの結合: 
    Table1
| join kind=inner (Table2) on $left.UserId == $right.UserId
| project Table1.TimeGenerated, Table1.Message, Table2.AdditionalInfo
  4. クエリに基づくアラートの作成:
    • Azureポータルで、Log Analyticsワークスペースに移動します。
    • ログをクリックし、KQLクエリを入力します。
    • クエリ結果に基づいてアラートを作成するには、新しいアラートルールをクリックします。

プロアクティブな監視のためのアラート設定

Azureアラートは、リソースの健全性とパフォーマンスに関する情報を常に把握するのに役立ちます。

  1. アラートの作成:
    • メトリックアラート: CPU使用率、メモリ使用率、応答時間などのメトリックに基づいてアラートを設定します。
    • ログアラート: KQLを使用したログ検索クエリに基づいてアラートを作成します。
  2. アクションの設定:
    • アクショングループ: 誰がどのように通知を受けるか（メール、SMS、ウェブフック）を指定するためにアクショングループを定義します。
    • 統合: ServiceNowなどのITSMツールと統合して、自動化されたインシデント管理を実現します。
  3. アラートへの対応:
    • ダッシュボード: Azureダッシュボードを設定して、アラートの一元化されたビューを提供します。
    • 自動化: Azure Automationを使用して、特定のアラートに自動的に対応します。

結論

Azure Subscription、AKS、Application Insights、Virtual Machines、Event Hubs、API Management Services、SQL Databasesを活用することで、スケーラブルで堅牢かつ監視可能なアプリケーションインフラストラクチャを構築しました。Azureの包括的なツールセットにより、アプリケーションのデプロイ、管理、監視を効率的に行うことができました。このセットアップは、アプリケーションのパフォーマンスを向上させるだけでなく、リソースを積極的に維持・最適化するために必要な洞察を提供しました。

Back 2025.01.18 Donate