[ハンズオン] ECS を使った nginxコンテナのデプロイ演習

6月 11, 20236月 12, 2023【初学者向け】実践演習,AWS,CloudFormation,Docker,ECS

概要

対象読者

今回は、Amazon ECS + Fargate のハンズオンです。対象読者は、Amazon Elastic Container Service (Amazon ECS) および AWS Fargate の初学者、Docker の初学者になります。

今回のテーマ

今回のハンズオンで経験できることは、以下となります。
- CloudFormation を使って、VPC および関連リソースを作成します。このVPC が、Fargate (コンテナ)を実行する環境になります。
- AWS Cloud9 を使って、nginx のDocker イメージを作成し、Amazon ECR (リポジトリ) にプッシュします。Cloud9 はクラウドベースの統合開発環境 (IDE) です。Cloud9の実行環境は、先に作成した VPC のパブリックサブネットに配置します。
- ECS クラスタおよびタスク定義を作成し、サービス/タスクをデプロイします。タスク定義に指定したコンテナが起動します。タスクは、先に作成した VPC のプライベートサブネットに配置します。今回コンテナへのアクセスは、ALB 経由で行います。このALB およびALB用のセキュリティグループは、CloudFormation によって作成されます。
- ALB にアクセスし、nginxコンテナから “Hello ECS." が返ることをテストします。
- 最後に、ECS 関連のリソースを削除、Cloud9の実行環境の削除、VPC および関連リソースの削除を行います。特に、NAT Gateway、ALB は時間単位で費用が掛かります。勉強に使ったら、使わないリソースは削除しましょう。

ECS on Fargateの概念

今回のハンズオンの様に、コンテナをサーバーレスで実行する際に、ECS on Fargate の構成を選択します。Amazon Elastic Container Service (Amazon ECS)はコンテナのオーケストレーションになり、AWS Fargate はコンテナの実行環境になります。
コンテナの実行環境にAWS Fargate を使用することで、コンテナホストがマネージド(サーバーレス)になり、実行環境の管理が不要、スケールもシームレスに行われます。
ECS on Fargate の概念は、AWS Black Belt の資料も参考にしてください。

演習に利用するシステムの構成図

ハンズオン１：VPC および関連リソースの作成

CloudFormation を使ったVPC および関連リソースの作成

CloudFormation を使って、VPC および関連リソースを作成します。AWSマネジメントコンソールからCloudFormationを選択します。
画面右上の「スタックの作成」から「新しいリソースを使用 (標準)」を選択します。
「テンプレートの準備完了」を選択します。「テンプレートの指定」から「テンプレートファイルのアップロード」を選択、「ファイルの選択」を選択し、CFnテンプレートファイルを選択します。

今回のテンプレートファイルは、以下の YAMLを使用します。この YAMLは、こちらの AWSドキュメントに記載されているAWS CloudFormation VPC テンプレートをカスタマイズし、ALB およびALB用のセキュリティグループの定義を追加したものです。

Description:  This template deploys a VPC, with a pair of public and private subnets spread
  across two Availability Zones. It deploys an internet gateway, with a default
  route on the public subnets. It deploys a pair of NAT gateways (one in each AZ),
  and default routes for them in the private subnets.

Parameters:
  EnvironmentName:
    Description: An environment name that is prefixed to resource names
    Type: String

  VpcCIDR:
    Description: Please enter the IP range (CIDR notation) for this VPC
    Type: String
    Default: 10.192.0.0/16

  PublicSubnet1CIDR:
    Description: Please enter the IP range (CIDR notation) for the public subnet in the first Availability Zone
    Type: String
    Default: 10.192.10.0/24

  PublicSubnet2CIDR:
    Description: Please enter the IP range (CIDR notation) for the public subnet in the second Availability Zone
    Type: String
    Default: 10.192.11.0/24

  PrivateSubnet1CIDR:
    Description: Please enter the IP range (CIDR notation) for the private subnet in the first Availability Zone
    Type: String
    Default: 10.192.20.0/24

  PrivateSubnet2CIDR:
    Description: Please enter the IP range (CIDR notation) for the private subnet in the second Availability Zone
    Type: String
    Default: 10.192.21.0/24

Resources:
  VPC:
    Type: AWS::EC2::VPC
    Properties:
      CidrBlock: !Ref VpcCIDR
      EnableDnsSupport: true
      EnableDnsHostnames: true
      Tags:
        - Key: Name
          Value: !Sub ${EnvironmentName}-vpc

  InternetGateway:
    Type: AWS::EC2::InternetGateway
    Properties:
      Tags:
        - Key: Name
          Value: !Sub ${EnvironmentName}-igw

  InternetGatewayAttachment:
    Type: AWS::EC2::VPCGatewayAttachment
    Properties:
      InternetGatewayId: !Ref InternetGateway
      VpcId: !Ref VPC

  PublicSubnet1:
    Type: AWS::EC2::Subnet
    Properties:
      VpcId: !Ref VPC
      AvailabilityZone: !Select [ 0, !GetAZs '' ]
      CidrBlock: !Ref PublicSubnet1CIDR
      MapPublicIpOnLaunch: true
      Tags:
        - Key: Name
          Value: !Sub ${EnvironmentName}-sntpub1

  PublicSubnet2:
    Type: AWS::EC2::Subnet
    Properties:
      VpcId: !Ref VPC
      AvailabilityZone: !Select [ 1, !GetAZs  '' ]
      CidrBlock: !Ref PublicSubnet2CIDR
      MapPublicIpOnLaunch: true
      Tags:
        - Key: Name
          Value: !Sub ${EnvironmentName}-sntpub2

  PrivateSubnet1:
    Type: AWS::EC2::Subnet
    Properties:
      VpcId: !Ref VPC
      AvailabilityZone: !Select [ 0, !GetAZs  '' ]
      CidrBlock: !Ref PrivateSubnet1CIDR
      MapPublicIpOnLaunch: false
      Tags:
        - Key: Name
          Value: !Sub ${EnvironmentName}-sntpri1

  PrivateSubnet2:
    Type: AWS::EC2::Subnet
    Properties:
      VpcId: !Ref VPC
      AvailabilityZone: !Select [ 1, !GetAZs  '' ]
      CidrBlock: !Ref PrivateSubnet2CIDR
      MapPublicIpOnLaunch: false
      Tags:
        - Key: Name
          Value: !Sub ${EnvironmentName}-sntpri2

  NatGateway1EIP:
    Type: AWS::EC2::EIP
    DependsOn: InternetGatewayAttachment
    Properties:
      Domain: vpc

  NatGateway2EIP:
    Type: AWS::EC2::EIP
    DependsOn: InternetGatewayAttachment
    Properties:
      Domain: vpc

  NatGateway1:
    Type: AWS::EC2::NatGateway
    Properties:
      AllocationId: !GetAtt NatGateway1EIP.AllocationId
      SubnetId: !Ref PublicSubnet1

  NatGateway2:
    Type: AWS::EC2::NatGateway
    Properties:
      AllocationId: !GetAtt NatGateway2EIP.AllocationId
      SubnetId: !Ref PublicSubnet2

  PublicRouteTable:
    Type: AWS::EC2::RouteTable
    Properties:
      VpcId: !Ref VPC
      Tags:
        - Key: Name
          Value: !Sub ${EnvironmentName}-rtbpub

  DefaultPublicRoute:
    Type: AWS::EC2::Route
    DependsOn: InternetGatewayAttachment
    Properties:
      RouteTableId: !Ref PublicRouteTable
      DestinationCidrBlock: 0.0.0.0/0
      GatewayId: !Ref InternetGateway

  PublicSubnet1RouteTableAssociation:
    Type: AWS::EC2::SubnetRouteTableAssociation
    Properties:
      RouteTableId: !Ref PublicRouteTable
      SubnetId: !Ref PublicSubnet1

  PublicSubnet2RouteTableAssociation:
    Type: AWS::EC2::SubnetRouteTableAssociation
    Properties:
      RouteTableId: !Ref PublicRouteTable
      SubnetId: !Ref PublicSubnet2


  PrivateRouteTable1:
    Type: AWS::EC2::RouteTable
    Properties:
      VpcId: !Ref VPC
      Tags:
        - Key: Name
          Value: !Sub ${EnvironmentName}-rtbpri1

  DefaultPrivateRoute1:
    Type: AWS::EC2::Route
    Properties:
      RouteTableId: !Ref PrivateRouteTable1
      DestinationCidrBlock: 0.0.0.0/0
      NatGatewayId: !Ref NatGateway1

  PrivateSubnet1RouteTableAssociation:
    Type: AWS::EC2::SubnetRouteTableAssociation
    Properties:
      RouteTableId: !Ref PrivateRouteTable1
      SubnetId: !Ref PrivateSubnet1

  PrivateRouteTable2:
    Type: AWS::EC2::RouteTable
    Properties:
      VpcId: !Ref VPC
      Tags:
        - Key: Name
          Value: !Sub ${EnvironmentName}-rtbpri2

  DefaultPrivateRoute2:
    Type: AWS::EC2::Route
    Properties:
      RouteTableId: !Ref PrivateRouteTable2
      DestinationCidrBlock: 0.0.0.0/0
      NatGatewayId: !Ref NatGateway2

  PrivateSubnet2RouteTableAssociation:
    Type: AWS::EC2::SubnetRouteTableAssociation
    Properties:
      RouteTableId: !Ref PrivateRouteTable2
      SubnetId: !Ref PrivateSubnet2


  LoadBalancerSecurityGroup:
    Type: 'AWS::EC2::SecurityGroup'
    Properties:
      GroupDescription: !Sub ${EnvironmentName}-sgalb1
      GroupName: !Sub ${EnvironmentName}-sgalb1
      VpcId: !Ref VPC
      SecurityGroupIngress:
        - IpProtocol: tcp
          FromPort: '80'
          ToPort: '80'
          CidrIp: 0.0.0.0/0
  ALB:
    Type: 'AWS::ElasticLoadBalancingV2::LoadBalancer'
    Properties:
      LoadBalancerAttributes:
        - Key: access_logs.s3.enabled
          Value: 'false'
        - Key: deletion_protection.enabled
          Value: 'false'
        - Key: idle_timeout.timeout_seconds
          Value: '60'
      Name: !Sub ${EnvironmentName}-alb1
      Scheme: internet-facing
      SecurityGroups:
        - !Ref LoadBalancerSecurityGroup
      Subnets:
        - !Ref PublicSubnet1
        - !Ref PublicSubnet2
      Tags:
        - Key: Name
          Value: !Sub ${EnvironmentName}-alb1


Outputs:
  VPC:
    Description: A reference to the created VPC
    Value: !Ref VPC

  PublicSubnets:
    Description: A list of the public subnets
    Value: !Join [ ",", [ !Ref PublicSubnet1, !Ref PublicSubnet2 ]]

  PrivateSubnets:
    Description: A list of the private subnets
    Value: !Join [ ",", [ !Ref PrivateSubnet1, !Ref PrivateSubnet2 ]]

  PublicSubnet1:
    Description: A reference to the public subnet in the 1st Availability Zone
    Value: !Ref PublicSubnet1

  PublicSubnet2:
    Description: A reference to the public subnet in the 2nd Availability Zone
    Value: !Ref PublicSubnet2

  PrivateSubnet1:
    Description: A reference to the private subnet in the 1st Availability Zone
    Value: !Ref PrivateSubnet1

  PrivateSubnet2:
    Description: A reference to the private subnet in the 2nd Availability Zone
    Value: !Ref PrivateSubnet2

  LoadBalancerSecurityGroup:
    Description: Security Group for ALB
    Value: !Ref LoadBalancerSecurityGroup

  ALB:
    Description: ALB (internet facing)
    Value: !Ref ALB

スタックの名前を入力します。
パラメータを指定します。EnvironmentName に任意の名前を指定し、その他のパラメータ (VPC,Subnet のCIDR) は変更しなくても構いません。

スタックオプションは特に指定しません。
レビューを確認し、「送信」を押します。

スタック一覧より、該当のスタックの「ステータス」が「CREATE_COMPLETE」と表示されたことを確認します。スタックの実行完了には、しばらく時間が掛かります。

ハンズオン２：Cloud9 を使ってDocker イメージを作成

ECR のリポジトリ作成

AWSマネジメントコンソールからECS(Elastic Container Service) を選択します。続いて、Amazon ECR のリポジトリを選択します。
「リポジトリを作成」を選択します。

可視性設定に「プライベート」を選択、リポジトリ名を指定し、「リポジトリを作成」を押します。

リポジトリが作成されました。

Cloud9 のIDE (開発環境) を作成

ECR のリポジトリに Dockerイメージを登録するため、Cloud9 を使用します。先ず、Cloud9 のIDE (開発環境) を作成します。
AWSマネジメントコンソールからCloud9 を選択します。

続いて、「環境を作成」を選択します。

環境の名前を入力、環境タイプに「新しい EC2 インスタンス」を指定します。

新しい EC2 インスタンスのインスタンスタイプに「t2.micro (1 GiB GiB RAM + 1 vCPU)」、プラットフォームに「Amazon Linux 2」、タイムアウトに「30 分」を指定します。

ネットワーク設定の接続に「AWS Systems Manager (SSM)」を選択、VPCに先ほど作成したVPC([EnvironmentName]-vpc)を選択、サブネットに先ほど作成したパブリックサブネット([EnvironmentName]-sntpub1)を選択します。「作成」を押します。

Cloud9 のIDE (開発環境) が作成されました。

Cloud9 でDockerイメージを作成してリポジトリにプッシュ

作成されたCloud9 IDE のリンクを押します。以下の通り、IDE が起動しました。

Cloud9 のターミナルから下記コマンドを実行します。

mkdir ecs_hello
cd ecs_hello/
mkdir conf

ecs_hello/ 配下に、Dockerfile ファイルを作成します。
- Dockerfile ファイルは、コンテナイメージを管理するための定義ファイルです。
- ベースとして使用する既存のイメージの指定(→ FROM コマンド)、イメージの作成プロセス時に実行されるコマンド(→ ADD コマンド)、コンテナイメージの新しいインスタンスが展開されるときに実行されるコマンド(→ RUN コマンド)などの定義が含まれます。
今回使用するDockerfile ファイルは、下記となります。

FROM nginx:latest

ADD conf/nginx.conf /etc/nginx/
RUN echo "Hello ECS." > /usr/share/nginx/html/index.html

ecs_hello/conf/ 配下に、nginx.conf を作成します。
今回使用する nginx.conf は、下記となります。
- デフォルトから変更している箇所は、worker_processes を1にしています。autoindex on を指定しています。
- 公開ディレクトリは、/usr/share/nginx/html です。

# For more information on configuration, see:
#   * Official English Documentation: http://nginx.org/en/docs/
#   * Official Russian Documentation: http://nginx.org/ru/docs/

user nginx;
worker_processes 1;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /run/nginx.pid;

# Load dynamic modules. See /usr/share/doc/nginx/README.dynamic.
include /usr/share/nginx/modules/*.conf;

events {
    worker_connections 1024;
}

http {
    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

    sendfile            on;
    tcp_nopush          on;
    tcp_nodelay         on;
    keepalive_timeout   65;
    types_hash_max_size 4096;

    include             /etc/nginx/mime.types;
    default_type        application/octet-stream;

    # Load modular configuration files from the /etc/nginx/conf.d directory.
    # See http://nginx.org/en/docs/ngx_core_module.html#include
    # for more information.
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;

    server {
        listen       80;
        listen       [::]:80;
        server_name  _;
        root         /usr/share/nginx/html;

        # Load configuration files for the default server block.
        include /etc/nginx/default.d/*.conf;

        location / {
            autoindex on;
        }

        error_page 404 /404.html;
        location = /404.html {
        }

        error_page 500 502 503 504 /50x.html;
        location = /50x.html {
        }
    }
}

以下は、エディタの画面となります。

Docker イメージの作成、プッシュを行うコマンドを確認するため、ECR のコンソールに戻り、作成したECR リポジトリを選択します。
「プッシュコマンドの表示」ボタンを押します。下記の画面が表示されます。

Cloud9 のターミナルに戻り、Docker イメージの作成、ECR リポジトリへプッシュを行います。先ほどECR リポジトリの画面で確認したコマンド 1～4を使用します。(以下コマンドの111111111111 にはアカウント番号が入ります。リージョンはお使いの環境に合わせて、修正ください。)

$ aws ecr get-login-password --region ap-northeast-1 | docker login --username AWS --password-stdin 111111111111.dkr.ecr.ap-northeast-1.amazonaws.com
WARNING! Your password will be stored unencrypted in /home/ec2-user/.docker/config.json.
Configure a credential helper to remove this warning. See
https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/login/#credentials-store

Login Succeeded
$ 
$ docker build -t niikawa-testenv .
Sending build context to Docker daemon   5.12kB
Step 1/3 : FROM nginx:latest
latest: Pulling from library/nginx
f03b40093957: Pull complete 
eed12bbd6494: Pull complete 
fa7eb8c8eee8: Pull complete 
7ff3b2b12318: Pull complete 
0f67c7de5f2c: Pull complete 
831f51541d38: Pull complete 
Digest: sha256:af296b188c7b7df1234567890abcdefg1234567890abcdefg1234567890abcde
Status: Downloaded newer image for nginx:latest
 ---> f9c14fe76d50
Step 2/3 : ADD conf/nginx.conf /ec/nginx/
 ---> 099789c1113a
Step 3/3 : RUN echo "Hello ECS." > /usr/share/nginx/html/index.html
 ---> Running in ac1cfb8392fa
Removing intermediate container ac1cfb8392fa
 ---> d2a54dd451ac
Successfully built d2a54dd451ac
Successfully tagged niikawa-testenv:latest
$ 
$ docker tag niikawa-testenv:latest 111111111111.dkr.ecr.ap-northeast-1.amazonaws.com/niikawa-testenv:latest
$ docker push 111111111111.dkr.ecr.ap-northeast-1.amazonaws.com/niikawa-testenv:latest
The push refers to repository [111111111111.dkr.ecr.ap-northeast-1.amazonaws.com/niikawa-testenv]
4648e8b920c2: Pushed 
72944a72048c: Pushed 
4fd834341303: Pushed 
5e099cf3f3c8: Pushed 
7daac92f43be: Pushed 
e60266289ce4: Pushed 
4b8862fe7056: Pushed 
8cbe4b54fa88: Pushed 
latest: digest: sha256:e72417f8fbbc47f1234567890abcdefg1234567890abcdefg1234567890abcde size: 1985

ECR リポジトリに、イメージがプッシュがされました。ダイジェストが docker pushコマンドの結果と一致します。

ハンズオン３：ECS によるコンテナのデプロイ

ECS クラスタの作成

AWSマネジメントコンソールからECS(Elastic Container Service) を選択します。続いて、クラスターを選択します。
「クラスターの作成」を選択します。

クラスター名を入力します。
ネットワーキングのVPCに先ほど作成したVPC([EnvironmentName]-vpc)を選択、サブネットに先ほど作成したプライベートサブネット([EnvironmentName]-sntpri1, [EnvironmentName]-sntpri2)を選択します。

インフラストラクチャは、デフォルトを使用します。
- これは、キャパシティープロバイダーに関する設定であり、詳細はこちらのドキュメントを参照ください。

ECS クラスタが作成されました。

ECS タスク定義の作成

AWSマネジメントコンソールからECS(Elastic Container Service) を選択します。続いて、タスク定義を選択します。
「新しいタスク定義の作成」を選択します。

タスク定義ファミリーの名前を入力、コンテナの名前を入力、コンテナイメージの指定(ECR からイメージURL のコピー/貼りつけ)を行います。
ポートマッピングはデフォルトのコンテナポート 80 を使用します。awsvpc ネットワークモードを使用するタスク定義では、コンテナポートのみを指定します。

タスクサイズのCPU、メモリに、Linuxでサポートされる最小の0.25 vCPU、0.5 GBを選択します。タスクサイズの詳細は、こちらのドキュメントを参照ください。
タスク実行ロールは、コンテナに付与する権限です。

ログ収集はデフォルト設定を使用して、CloudWatch Logs にログを送信する様ににタスク内のコンテナを設定します。

タスク定義の設定値を確認して、問題なければ「作成」を押します。
以下の通り、新規にタスク定義が作成されました。最初のタスク定義は、リビジョン 1 になります。

サービスの作成

タスク定義の「デプロイ」ボタンを押し、「サービスの作成」を選択します。

既存のクラスターから作成済みのクラスタを選択します。

サービス名を入力、必要なタスクの数に「1」を指定します。

ネットワーキングのVPCに先ほど作成したVPC([EnvironmentName]-vpc)を選択、サブネットに先ほど作成したプライベートサブネット([EnvironmentName]-sntpri1, [EnvironmentName]-sntpri2)を2つ選択します。

セキュリティグループは、「新しいセキュリティグループの作成」を選択します。タスクのENI に割り当てるセキュリティグループの名前、説明を入力、インバウンドルールを登録します。このインバウンドルールには、CloudFormationにて作成したALB 用のセキュリティグループ([EnvironmentName]-sgalb1)を指定します。(ALB から転送されるリクエストのみ許可するため)
パブリックIP は、オフに設定します。

ロードバランシング – オプションを設定します。
ロードバランサーの種類に「Application Load Balancer」を選択します。Application Load Balancerに「既存のロードバランサーを使用」を指定し、ロードバランサーにCloudFormationにて作成したALB ([EnvironmentName]-alb1)を指定します。
リスナーは「新しいリスナーを作成」を選択します。ポートは「80」を指定、プロトコルは「HTTP」を選択します。
ターゲットグループに「新しいターゲットグループの作成」を選択します。ターゲットグループ名を入力します。プロトコルは「HTTP」を選択します。ヘルスチェックの設定はデフォルトを使用します。

サービスのその他の設定はデフォルトを使用します。最後に「作成」を選択します。
サービス/タスクがデプロイされ、タスクが起動しました。

サービス/タスクが正常に動作しているかを確認します。サービスの正常性とメトリクスを選択します。以下の通り、ステータスは正常、タスク 1個が実行中、ALB のヘルスチェックも成功しています。

ターゲットグループを選択します。ターゲットに、先ほどデプロイされたタスクに割り当てられたENI のIPアドレスが登録されています。

nginxコンテナの疎通テスト

ブラウザからALB にアクセスし、nginxコンテナから “Hello ECS." が返ることをテストします。

ハンズオン４：後片付け

演習の後片付けを行います。先ずECS のタスクを停止させます。対象サービスの「サービスを更新」を選択し、デプロイ設定の必要なタスクの数を「0」に変更します。
次に、対象サービスの「サービスを削除」を選択し、サービスの削除を行います。
続いて、ECSクラスタを削除します。対象クラスタの「クラスターの削除」を選択し、ECSクラスタの削除を行います。
Cloud9 の開発環境を削除します。EC2 のインスタンス(aws-cloud9-xxxxxxxxxx) が起動している場合は、インスタンスを選択、「インスタンスの終了」を選択します。(Cloud9 の開発環境にEC2 を使用しているため、VPC および関連リソースを削除する前にインスタンスを削除する必要があります)
最後に、CloudFormation のスタックを削除します。スタックを選択し、「削除」を選択します。事前に、VPC/サブネット上にデプロイされていたリソースが削除されていれば、10分程度でDELETE_COMPLETE になります。EC2 のインスタンス(aws-cloud9-xxxxxxxxxx) が残っている場合、VPC/サブネットが削除されずに残ります。その場合は個別にリソースの削除等を行い、再度CloudFormation のスタック削除を行ってください。
これで、費用に関わるリソースの後片付けが出来ました。ECS のタスク定義、ECR リポジトリは残りますが、不要であれば削除してください。

参考資料

[AWS Black Belt Online Seminar] CON202 ECS での Fargate 入門 | Amazon Web Servic

AWS Black Belt オンラインセミナー「CON202 ECS での Fargate 入門」を公開しま […]

https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/aws-black-belt-online-s...

AWS Hands-on for Beginners Amazon Elastic Container Service 入門コンテナイメー

AWS Hands-on for Beginners Amazon Elastic Container Service 入門コンテナイメージを作って動かし ...

https://pages.awscloud.com/JAPAN-event-OE-Hands-on-for-Begin...

Workshop Studio

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https://catalog.us-east-1.prod.workshops.aws/workshops/a2b99...

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