Amazon ECSを用いたDocker本番運用の実現

# はじめに

現在お手伝いしているアカウンティング・サース・ジャパンにて、ECSを使ったDockerの本番運用を始めたので、その一連の流れについてまとめました。

税理士向け会計システムを扱うアカウンティング・サース・ジャパンでは最近Scalaでの新規プロジェクトが立ち上がってきており、既存のプロジェクトはJavaであったり、Erlangであったりと様々な言語が用いられていますが、インフラ人員が少ないということもあり、なるべくシンプルなインフラ構成を実現する必要がありました。

そういった中、各アプリケーションをDocker化することでインフラとしては共通基盤としてのDockerクラスタのみの管理になり、運用コストが下がるのではないかという仮説からDocker化を進めることになりました。クラスタを実現するに辺りKubenatesなどの選択肢もありましたが、今回はECSを選択し、下記のようにAWSのマネージドサービスを最大限に活用しています。

* オーケストレーションツール: Amazon EC2 Container Service (ECS)
* サービスディスカバリ: Application Load Balancer (ALB)
* Dockerレジストリ: Amazon ECR
* ログ、メトリクス収集: CloudWatch, CloudWatch Logs
* 監視: CloudWatch Alarms
* Infrastructure as Code: CloudFormation
* CIツール: Jenkins

# 各技術の選定理由

今回Docker化を行うに辺り、下記を優先的に技術選定を行いました。

* 運用が楽であること
* 構成がシンプルで、技術の学習コストが低いこと

まずは、オーケストレーションツールの選定です。候補に上がったのは、Docker Swarm、Kubernetes、ECSです。

DockerのSwarm modeは本番での運用例が技術選定時点であまり見当たらなかったので候補から落としました。次にKubernetesとECSですが、海外の事例などではどちらも多く使われているようです。

今回は多機能さよりも運用に手間がかからない方が良いと考え、マネージドサービスであるECSが第一候補にあがりました。ここは詳細に調査したというよりも、ある種勢いで決めています。その上でやりたいことが実現できるかどうか一つ一つ技術検証を行った上で導入判断を行いました。

同じようにマネージドサービスを優先的に使ったほうが良いという考えで、ログなどでもCloudWatchを使っています。

AWSインフラをコードで記述するものとしてはTerraformが良く取り上げられている気がしますが、個人的にはいくつかの理由でCloudFormationを推しているのでこちらを使っています。

CIツールですが、社内の標準であるJenkinsをそのまま使うことにしました。

# 全体構成

下記のような構成になっています。

<img width="1665" alt="スクリーンショット 2017-05-21 12.46.39.png" src="https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/82022/b5c07d5f-1fe9-e5de-3b19-c59ed78aac5a.png">

ざっくりと説明すると、developmentブランチにプッシュするとGithub HookでJenkinsがDockerイメージをビルドして、ECRにPushします。ユーザはJenkinsでDeployジョブを実行（あるいはBuildの後続ジョブとして自動実行）し、CloudFormationにyamlファイルを適用することでTask, Service, ALB, Route53設定, CloudWatch設定を一通り実行します。またECSのClusterはあらかじめCloudFormationテンプレートを作成して作っておきます。

Task/Serviceの更新についてはCloudFormationを経由しない方がシンプルかとは思いまいしたが、Service毎に管理するRoute53やCloudWatchと合わせて一つのテンプレートにしてしまうのが良いと判断しました。

ここまでやるなら専用のデプロイ管理ツールを作った方がとも思ったのですが、業務委託という立場で自分しかメンテができないものを残すものは躊躇されたため、あくまでAWSとJenkinsの標準的な機能を組み合わせて実現しています。

# CloudFormationテンプレートの解説

上記の流れが全てなので理解は難しくないと思いますが、一連の処理で重要なポイントとなるのはCloudFormationテンプレートなのでこれについてだけ触れておきます。長いテンプレートなのでざっくりとだけ雰囲気を掴んでもらえればと思います。

## ECSクラスタのテンプレート

cluster作成用のCloudFormationテンプレートは下記のようになっています。

[gist:cluster.yaml](https://gist.github.com/kenjimiyao/433e2d19c823857cca3ed7f7398d11aa#file-cluster-yaml)

一見複雑に見えますが、[Amazon EC2 Container Service テンプレートスニペット](http://docs.aws.amazon.com/ja_jp/AWSCloudFormation/latest/UserGuide/quickref-ecs.html)を参考に作ると簡単に作成できると思います。

（あまりそのまま書くと会社に怒られそうなため）省略していますが、実際にはここにECSクラスタの監視を行うCloudWatch Alarmなどを設定することで、監視設定までこのテンプレートだけで完了します。

ECSクラスタはインフラチーム側であらかじめ用意しておき、リソースが足りなくなったときなどには適宜インスタンス数を変更したりクラスタ自体を別途作ったりしていきます。オートスケーリングを導入すればそれすら必要なくなります（今回はDocker運用が初めてだったので知見がたまるまで手動での対応にしています）。

インフラ側としての責務はここまでで、下記のテンプレートで定義される個別のサービスについてはアプリ開発者側の責務として明確に責任境界を分けました。（もちろん実際にはサポートはかなりの部分でしています。）

これにより全員が今までよりインフラに近い領域まで意識するように個人の意識が変わっていくことを期待しています。

## 個別サービス用テンプレート

開発環境、ステージング環境、プロダクション環境などそれぞれで同一のテンプレートを使うようにし、パラメータを使用します。そのパラメータをJenkinsのジョブ内で注入することで実現します。VPCなどの環境で決まる値はJenkinsジョブで実行するスクリプト内で定義し、アプリケーションごとの値は environment.yaml というファイルを用意してスクリプトから読み込みます。

environment.yamlは例えば下記のようになっています。アプリケーション開発者は、特殊なことをしない限りは service.yaml をインフラチームが用意したservice.yamlをコピーして、environment.yamlだけ編集すれば良い形になっています。DSLですら無いのでアプリ側のメンバーも心理的な抵抗が少ないようで良かったです。

```yaml:environment.yaml
images:
- xxxxxxxxxx.dkr.ecr.ap-northeast-1.amazonaws.com/hoge-image
parameters:
  default:
    TaskMemory: 512
    TaskMaxMemory: 990
    ImageRepositoryUrl: xxxxxxxxxx.dkr.ecr.ap-northeast-1.amazonaws.com/hoge-image
    ServiceDesiredCount: 1
  dev:
    ClusterName: dev-default
    JavaOpts: "-Xmx256MB"
  stg:
    ClusterName: stg-default
    JavaOpts: "-Xmx256MB"
  prod:
    ClusterName: default
    JavaOpts: "-Xmx1500MB -Xms1500MB"
    TaskMemory: 1990
    TaskMaxMemory: 1990
    ServiceDesiredCount: 2
```

そして service.yaml は下記のようなファイルです。

[gist:service.yaml](https://gist.github.com/kenjimiyao/433e2d19c823857cca3ed7f7398d11aa#file-service-yaml)

これも[Amazon EC2 Container Service テンプレートスニペット](http://docs.aws.amazon.com/ja_jp/AWSCloudFormation/latest/UserGuide/quickref-ecs.html)から作ればすぐにできるのではないかと思います。（もちろん全てのパラメータは一つ一つ値を検討します。）

こちらもCloudWatch周りや重要でないところは削除しています。色々と手で削ってるのでコピペだと動かない可能性大ですが雰囲気だけ掴んで貰えればと思います。

このファイルは全アプリケーションで同一ファイルを使うのではなく、アプリケーションごとにコピー/編集して利用します。全体の変更を行うときには全プロジェクトのファイルを更新しなければいけませんが、共通基盤がアプリケーション側を制約しないように、プロジェクト毎のyamlファイル管理としています。ファイルの配置場所は各Gitリポジトリに配置するのが理想ですが、現状ではDocker運用になれてくるまで全てのyamlファイルを管理するリポジトリを作成してインフラチーム側が主に編集する形を取っています。

# デプロイ

あとは、このservice.yamlとenvironment.yamlを組み合わせてデプロイするRubyスクリプトでもJenkinsのPipelineのコードでも適当に書いてJenkinsのJobを登録すれば完了です。（environment.yamlファイルを読み込んで `aws cloudformation create-stack` でservice.yamlと共にパラメータとして渡すだけなので簡単です！）

新規アプリ開発時も社内標準のservice.yamlとenvironment.yamlをファイルを持ってきて、environment.yamlを修正した上で、Jenkinsにジョブを登録すればすぐにDockerクラスタへのデプロイ準備が整います。しかも、上記のテンプレート例では割愛していますが、テンプレートには監視項目/通知設定まで書かれているので、インフラ側で設定を行う必要もなく監視が開始されます。CloudFormation最高ですね。

# おわりに

実際の運用ではミッションクリティカルなアプリケーションならではの品質管理のために、JenkinsのPipeline機能を利用して開発→検証→リリースまでのデプロイメントパイプラインを実現しています。

アプリケーションのSECRETなどコミットしない情報をどう管理するかも検討する必要がありますが、これは管理の仕方はチームによって異なると思ったため割愛しています。

また、ログ解析としてはS3に出されたALBのログをRedash+Amazon Athenaでエラー率やアクセス数を分析できるようにし、CPU使用率やメモリ使用率などのパフォーマンス状況をCloudWatchの内容をGrafanaで可視化しています。これによりログ収集の基盤などを作らずに必要な可視化を実現することができました。ベンチャーでは分析基盤の運用も大きなコストになってしまうため、こういった工夫も必要です。（もちろん重要なKPIについては別途分析する仕組みが整っています。）

今回の構成が最高とは思いませんが、ある程度満足行くところまではできたかなと思います。もっとよくできるよ！とか一緒にやりたいな！とかもっと詳細聞きたいな！いう方はぜひ @miyasakura_ までご一報ください。