課題7: 旅行予約サイトのサーバーレスAPI基盤
難易度: 🟢 初級
分類情報
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 難易度 | 初級 |
| カテゴリ | マイクロサービス・API |
| 処理タイプ | 非同期 |
| 使用IaC | SAM |
| 想定所要時間 | 4-5時間 |
学習するAWSサービス
この演習では以下のAWSサービスを実践的に学習します。
メインサービス
| サービス | 役割 | 学習ポイント |
|---|---|---|
| Amazon API Gateway | REST APIエンドポイント | リソース設計、メソッド設定、キャッシュ |
| AWS Lambda | ビジネスロジック実行 | コールドスタート対策、メモリ最適化 |
| Amazon DynamoDB | 検索結果キャッシュ、予約データ | TTL、GSI、パーティション設計 |
| Amazon SQS | 非同期処理キュー | 予約確認メール送信の分離 |
補助サービス
| サービス | 役割 |
|---|---|
| Amazon CloudFront | API キャッシング、WAF連携 |
| Amazon CloudWatch | ログ・メトリクス監視 |
| AWS X-Ray | 分散トレーシング |
| AWS WAF | API保護 |
| AWS IAM | サービス間の権限管理 |
最終構成図
| コンポーネント | 役割 |
|---|---|
| User | 旅行予約サイトのユーザー |
| CloudFront | CDN + WAF連携でAPI保護・キャッシュ |
| API Gateway | REST APIエンドポイント |
| Lambda Hotel | ホテル検索処理 |
| Lambda Flight | フライト検索処理 |
| Lambda Booking | 予約作成処理 |
| DynamoDB Cache | 検索結果キャッシュ |
| DynamoDB Bookings | 予約データ保存 |
| SQS | 非同期処理キュー |
| Lambda Confirm | 予約確認メール送信 |
| SES | メール配信 |
API エンドポイント設計
| メソッド | パス | 説明 |
|---|---|---|
| GET | /hotels/search | ホテル検索 |
| GET | /hotels/ | ホテル詳細取得 |
| GET | /flights/search | フライト検索 |
| GET | /flights/ | フライト詳細取得 |
| POST | /bookings | 予約作成 |
| GET | /bookings/ | 予約詳細取得 |
| DELETE | /bookings/ | 予約キャンセル |
シナリオ
企業プロフィール
〇〇株式会社は、ホテルと航空券を組み合わせたパッケージ旅行の予約サービスを提供しています。日次約10万リクエストを処理し、ゴールデンウィークや年末年始にはピーク時5倍のトラフィックが発生します。
現状の課題
既存のモノリシックなAPIサーバーでは、ピーク時の対応に問題が発生しています：
- スケーリングの遅延：EC2のオートスケーリングに5-10分かかる
- コスト非効率：通常時もピーク対応用のキャパシティを維持
- 検索のレイテンシ：複数の外部APIを順次呼び出しており、応答が遅い
- キャッシュ効率の悪さ：同一検索が繰り返されているが、毎回外部APIを叩いている
数値で見る問題
- 通常時リクエスト数：10万件/日（平均 1.2 req/sec）
- ピーク時リクエスト数：50万件/日（平均 6 req/sec、瞬間最大 50 req/sec）
- 検索API応答時間：平均 3秒（外部API呼び出し含む）
- インフラコスト：月額 $3,000（常時稼働EC2）
- ピーク時のエラー率：5%
成功指標（KPI）
| 指標 | 現状 | 目標 |
|---|---|---|
| 検索API応答時間 | 3秒 | 1秒以内 |
| ピーク時エラー率 | 5% | 0.1%以下 |
| インフラコスト | $3,000/月 | $1,000/月 |
| スケーリング時間 | 5-10分 | 即時 |
達成目標
この演習で習得できるスキル：
技術的な学習ポイント
- API GatewayとLambdaによるサーバーレスAPI構築
- DynamoDBを使った高速な検索結果キャッシュ
- 非同期処理による外部API呼び出しの並列化
- SAMを使ったサーバーレスアプリケーションのIaC
実務で活かせる知識
- サーバーレスAPIの設計パターン
- キャッシュ戦略によるパフォーマンス改善
- 非同期処理による応答時間短縮
- Infrastructure as Codeによるデプロイ自動化
前提条件
必要な知識
- REST APIの基本概念
- Python または Node.js の基礎
- DynamoDBの基本操作
事前準備
- AWSアカウント
- AWS CLI v2
- AWS SAM CLI
- Python 3.11 または Node.js 18.x
環境要件
bash
# SAM CLIインストール
pip install aws-sam-cli
# バージョン確認
sam --version # 1.90.0以上トラブルシューティング課題
Challenge 1: Lambda コールドスタートが遅い
状況: 初回リクエストで3秒以上のレイテンシが発生
調査ポイント:
- CloudWatch Logs で Init Duration を確認
- Lambda のメモリサイズを確認
- 依存パッケージのサイズを確認
解決策:
yaml
# Provisioned Concurrency の設定
HotelSearchFunction:
Type: AWS::Serverless::Function
Properties:
# ... 既存の設定 ...
ProvisionedConcurrencyConfig:
ProvisionedConcurrentExecutions: 5Challenge 2: DynamoDB の読み取り容量超過
状況: ピーク時に ProvisionedThroughputExceededException が発生
調査ポイント:
- CloudWatch で ConsumedReadCapacityUnits を確認
- ホットパーティションの有無を確認
- キャッシュヒット率を確認
Challenge 3: 外部API呼び出しタイムアウト
状況: パートナーAPIの応答が遅く、Lambdaがタイムアウト
調査ポイント:
- X-Ray でボトルネックを特定
- 各外部APIの応答時間を確認
- 並列呼び出しが正しく動作しているか確認
設計の考察ポイント
ディスカッション1: キャッシュ戦略
テーマ: TTL設定とキャッシュ無効化
| パターン | メリット | デメリット |
|---|---|---|
| 短いTTL（1-5分） | 鮮度が高い | キャッシュヒット率低下 |
| 長いTTL（30分以上） | ヒット率向上 | 古いデータを返すリスク |
| 明示的無効化 | 精度が高い | 実装が複雑 |
ディスカッション2: API Gateway vs ALB + Lambda
テーマ: エントリーポイントの選択
| 観点 | API Gateway | ALB + Lambda |
|---|---|---|
| コスト（高トラフィック） | 高い | 安い |
| 機能 | 豊富（認証、スロットリング等） | 基本的 |
| WebSocket | 対応 | 非対応 |
ディスカッション3: 同期 vs 非同期処理
テーマ: 予約確定処理のパターン
選択肢:
- 完全同期: 予約→決済→確認メールを1リクエストで
- 部分非同期: 予約→決済は同期、確認メールは非同期
- Saga パターン: 全処理を非同期で、補償トランザクション
発展課題
Advanced 1: GraphQL API への移行
課題: AppSync を使って GraphQL API を構築し、クライアントが必要なデータのみを取得
Advanced 2: リアルタイム価格更新
課題: WebSocket API と DynamoDB Streams を使って、価格変動をリアルタイムにクライアントへプッシュ
Advanced 3: マルチリージョン対応
課題: Route 53 ヘルスチェックと DynamoDB Global Tables を使った災害対策
想定コストと削減方法
月額コスト概算
| サービス | 使用量 | 月額コスト |
|---|---|---|
| API Gateway | 300万リクエスト | $10.50 |
| Lambda | 300万リクエスト × 500ms × 256MB | $6.25 |
| DynamoDB (SearchCache) | 10GB + 300万WCU + 300万RCU | $50 |
| DynamoDB (Bookings) | 5GB + 10万WCU + 50万RCU | $15 |
| SQS | 50万メッセージ | $0.20 |
| CloudWatch Logs | 10GB | $5 |
| X-Ray | 100万トレース | $5 |
| WAF | 1 WebACL + 300万リクエスト | $8 |
合計: 約 $100/月（約15,000円）
従来構成との比較: $3,000 → $100（約97%削減）
コスト削減のヒント
- Provisioned Concurrencyの最適化: 本当に必要な時間帯のみ設定
- DynamoDB On-demand: 予測可能なトラフィックならProvisioned Mode
- Lambda メモリ最適化: Power Tuning で最適なメモリサイズを特定
学習のポイント
重要な概念の整理
サーバーレスの特性
- 自動スケーリング
- 従量課金
- コールドスタート
DynamoDBキャッシュパターン
- TTLによる自動削除
- 一貫性のトレードオフ
- パーティションキー設計
非同期処理のメリット
- レスポンス時間の短縮
- 障害の分離
- リトライの容易さ
GCPとの比較
| 概念 | AWS | GCP |
|---|---|---|
| API Gateway | API Gateway | Cloud Endpoints / API Gateway |
| サーバーレス関数 | Lambda | Cloud Functions |
| NoSQL DB | DynamoDB | Firestore / Bigtable |
| メッセージキュー | SQS | Cloud Tasks / Pub/Sub |
| WAF | WAF | Cloud Armor |
次のステップ
- 認証・認可の追加（Cognito）
- キャッシュ層の追加（CloudFront、ElastiCache）
- CI/CD パイプラインの構築