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@hungryclimber(Trubo Sato)

DjangoアプリをAWS ALB+EC2+RDS構成で本番運用してみた【デプロイ編】

Posted at

はじめに

前回の【Djangoで再開発】では、DjangoでスキーリゾートAI積雪予測アプリ「Snow Deep Predict」を再開発しました。
今回は、そのアプリケーションを AWS ALB + EC2 + RDS の本格的な構成で本番環境にデプロイし、複数アプリケーション共存環境での運用まで解説します。

前回記事: [DjangoでスキーリゾートAI積雪予測アプリを作ってみた【Djangoで再開発編】]

🏗️ インフラ構成

構成図

Internet
    ↓
AWS ALB (Application Load Balancer)
    ↓ HTTPS/HTTP
EC2 Instance
├── Nginx (リバースプロキシ)
│   ├── /snow_deep/ → Gunicorn (ポート8000)
│   ├── /bikefinder/ → 他のDjangoアプリ
│   └── /aiapp/ → Streamlitアプリ
└── PostgreSQL RDS

技術スタック

  • ロードバランサー: AWS ALB
  • Webサーバー: Nginx 1.28
  • アプリケーションサーバー: Gunicorn
  • データベース: PostgreSQL (AWS RDS)
  • Frontend: Bootstrap 5.3 + Vanilla JavaScript (fetch API)
  • Ajax通信: fetch API（jQueryなしの生JavaScript）
  • プロセス管理: systemd
  • SSL/TLS: Let's Encrypt (Certbot)
  • ドメイン: 独自ドメイン + Route53

📋 前提条件

AWS環境

  • EC2インスタンス（Amazon Linux 2023）
  • RDS PostgreSQL インスタンス
  • ALB設定済み
  • Route53でドメイン設定済み

ローカル環境

  • 開発済みのDjangoアプリケーション
  • Git リポジトリ準備

🚀 デプロイ手順

1. EC2インスタンスの基本セットアップ

# システム更新
sudo yum update -y

# 必要パッケージインストール
sudo yum install -y python3 python3-pip nginx postgresql15 git

# Python3をpythonコマンドで使用
sudo alternatives --install /usr/bin/python python /usr/bin/python3 1

2. アプリケーションのデプロイ

# プロジェクトのクローン
cd /home/ec2-user
git clone https://github.com/your-repo/snow_deep_predict.git snow_deep
cd snow_deep

# 仮想環境作成
python3 -m venv venv313
source venv313/bin/activate

# 依存パッケージインストール
pip install --upgrade pip
pip install -r requirements_production.txt

requirements_production.txt の例:

Django==4.2.23
django-cors-headers==4.7.0
psycopg2-binary==2.9.9
python-dotenv>=1.0.0
gunicorn==21.2.0

3. 本番用設定ファイル作成

settings_production.py

# snow_predict/settings_production.py
import os
from pathlib import Path
from dotenv import load_dotenv

# .envファイル読み込み
load_dotenv()

BASE_DIR = Path(__file__).resolve().parent.parent

# セキュリティ設定
SECRET_KEY = os.environ.get('DJANGO_SECRET_KEY')
DEBUG = False

# ホスト設定（ALB対応）
ALLOWED_HOSTS = os.environ.get('ALLOWED_HOSTS', '').split(',') if os.environ.get('ALLOWED_HOSTS') else [
    'hungryclimber.com',
    'www.hungryclimber.com',
    'localhost',
    '127.0.0.1',
    '.amazonaws.com',  # ALB内部通信用
]

INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    'corsheaders',
    'prediction',
]

MIDDLEWARE = [
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    'corsheaders.middleware.CorsMiddleware',
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
]

ROOT_URLCONF = 'snow_predict.urls'

# テンプレート設定
TEMPLATES = [
    {
        'BACKEND': 'django.template.backends.django.DjangoTemplates',
        'DIRS': [BASE_DIR / 'templates'],
        'APP_DIRS': True,
        'OPTIONS': {
            'context_processors': [
                'django.template.context_processors.debug',
                'django.template.context_processors.request',
                'django.contrib.auth.context_processors.auth',
                'django.contrib.messages.context_processors.messages',
            ],
        },
    },
]

# PostgreSQL RDS設定
DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.postgresql',
        'NAME': os.environ.get('DB_NAME', 'snowpredictdb'),
        'USER': os.environ.get('DB_USER', 'postgres'),
        'PASSWORD': os.environ.get('DB_PASSWORD'),
        'HOST': os.environ.get('DB_HOST'),
        'PORT': os.environ.get('DB_PORT', '5432'),
        'OPTIONS': {
            'connect_timeout': 60,
        }
    }
}

# 静的ファイル設定（重要：URLパスに注意）
STATIC_URL = '/snow_deep/static/'
STATIC_ROOT = os.path.join(BASE_DIR, 'staticfiles')

STATICFILES_DIRS = [
    os.path.join(BASE_DIR, 'static'),
]

# ALB対応のセキュリティ設定
SECURE_PROXY_SSL_HEADER = ('HTTP_X_FORWARDED_PROTO', 'https')
SECURE_SSL_REDIRECT = False  # ALBでSSL終端するため
SECURE_REDIRECT_EXEMPT = [r'^health/$', r'^admin/$']

# CORS設定
CORS_ALLOW_ALL_ORIGINS = True
CORS_ALLOWED_ORIGINS = [
    "https://hungryclimber.com",
    "http://hungryclimber.com",
]

# ログ設定
LOGGING = {
    'version': 1,
    'disable_existing_loggers': False,
    'formatters': {
        'verbose': {
            'format': '{levelname} {asctime} {module} {process:d} {thread:d} {message}',
            'style': '{',
        },
    },
    'handlers': {
        'file': {
            'level': 'INFO',
            'class': 'logging.FileHandler',
            'filename': '/var/log/django/snow_deep.log',
            'formatter': 'verbose',
        },
    },
    'loggers': {
        'django': {
            'handlers': ['file'],
            'level': 'INFO',
            'propagate': True,
        },
    },
}

# 国際化
LANGUAGE_CODE = 'ja'
TIME_ZONE = 'Asia/Tokyo'
USE_I18N = True
USE_TZ = True

環境変数ファイル (.env)

# /home/ec2-user/snow_deep/.env

# Django基本設定
DJANGO_SECRET_KEY=your-50-character-secret-key-here
DJANGO_SETTINGS_MODULE=snow_predict.settings_production
DEBUG=False

# データベース設定
DB_NAME=snowpredictdb
DB_USER=postgres
DB_PASSWORD=your-rds-password
DB_HOST=your-rds-endpoint.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com
DB_PORT=5432

# ドメイン設定
ALLOWED_HOSTS=hungryclimber.com,www.hungryclimber.com,.amazonaws.com,localhost,127.0.0.1

4. Gunicorn設定

# gunicorn_production.conf.py
import multiprocessing

# サーバーソケット
bind = "127.0.0.1:8000"
backlog = 2048

# ワーカー設定
workers = multiprocessing.cpu_count() * 2 + 1
worker_class = "sync"
worker_connections = 1000
timeout = 30
keepalive = 2

# プロセス名
proc_name = 'snow_deep_gunicorn'

# ログ設定
accesslog = '/var/log/gunicorn/snow_deep_access.log'
errorlog = '/var/log/gunicorn/snow_deep_error.log'
loglevel = 'info'

# プロセス設定
preload_app = True
daemon = False
pidfile = '/tmp/snow_deep_gunicorn.pid'

# セキュリティ
limit_request_line = 4094
limit_request_fields = 100
limit_request_field_size = 8190

5. systemdサービス設定

# /etc/systemd/system/snow_deep.service

[Unit]
Description=Snow Deep Predict Django Application
After=network.target

[Service]
User=ec2-user
Group=ec2-user
WorkingDirectory=/home/ec2-user/snow_deep
Environment="PATH=/home/ec2-user/snow_deep/venv313/bin"
EnvironmentFile=/home/ec2-user/snow_deep/.env
ExecStart=/home/ec2-user/snow_deep/venv313/bin/gunicorn snow_predict.wsgi:application -c /home/ec2-user/snow_deep/gunicorn_production.conf.py
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
Restart=always
RestartSec=3

[Install]
WantedBy=multi-user.target

6. Nginx設定（複数アプリ共存）

# /etc/nginx/conf.d/hungryclimber.conf

server {
    listen 80;
    server_name hungryclimber.com www.hungryclimber.com 127.0.0.1 localhost;

    # ルートはデフォルトのnginxページ
    root /usr/share/nginx/html;
    index index.html;

    # ALBヘルスチェック
    location = /health/ {
        add_header Content-Type text/plain;
        return 200 "OK\n";
    }

    # ===== Snow Deep Predict (Django) =====
    # 静的ファイル配信
    location ^~ /snow_deep/static/ {
        alias /home/ec2-user/snow_deep/staticfiles/;
        expires 1y;
        add_header Cache-Control "public, immutable";
        add_header Access-Control-Allow-Origin "*";
    }
    
    # アプリケーション本体
    location ^~ /snow_deep/ {
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $http_x_forwarded_proto;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_redirect off;
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_connect_timeout 5s;
        proxy_send_timeout    60s;
        proxy_read_timeout    65s;
        proxy_pass http://127.0.0.1:8000/;
    }

    # ===== 他のアプリケーション =====
    # bikefinder (Django)
    location ^~ /bikefinder/static/ {
        alias /home/ec2-user/bikefindAPP/motorcycle_finder/static/;
        expires 1y;
        add_header Cache-Control "public, immutable";
    }
    location ^~ /bikefinder/ {
        proxy_pass http://unix:/run/gunicorn-bikefinder/gunicorn.sock;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $http_x_forwarded_proto;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }

    # aiapp (Streamlit)
    location ^~ /aiapp/ {
        proxy_pass http://127.0.0.1:8501;
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
        proxy_set_header Connection "upgrade";
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $http_x_forwarded_proto;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }
}

7. フロントエンド調整（重要）

URLパスの修正が必要です：

// static/js/prediction.js

// 修正前：
fetch('/predict/', {

// 修正後：
fetch('/snow_deep/predict/', {
    method: 'POST',
    headers: {
        'Content-Type': 'application/json',
        'X-CSRFToken': getCSRFToken()
    },
    body: JSON.stringify({
        resort: resortId,
        months: months
    })
})

8. データベースセットアップ

# ログディレクトリ作成
sudo mkdir -p /var/log/django /var/log/gunicorn
sudo chown ec2-user:ec2-user /var/log/django /var/log/gunicorn

# 仮想環境アクティベート
source venv313/bin/activate

# マイグレーション実行
python manage.py makemigrations --settings=snow_predict.settings_production
python manage.py migrate --settings=snow_predict.settings_production

# スーパーユーザー作成
python manage.py createsuperuser --settings=snow_predict.settings_production

# 静的ファイル収集
python manage.py collectstatic --noinput --settings=snow_predict.settings_production

9. サービス起動

# systemdサービス登録・開始
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable snow_deep.service
sudo systemctl start snow_deep.service

# Nginx設定テスト・開始
sudo nginx -t
sudo systemctl restart nginx
sudo systemctl enable nginx

🔍 動作確認

1. サービス状態確認

# Djangoアプリ状態確認
sudo systemctl status snow_deep.service
sudo journalctl -u snow_deep.service -f

# Nginx状態確認
sudo systemctl status nginx
sudo nginx -t

# ポート確認
sudo netstat -tlnp | grep :8000
sudo netstat -tlnp | grep :80

2. ヘルスチェック

# ローカルヘルスチェック
curl -I http://localhost/snow_deep/health/
curl -I http://localhost:8000/health/

# 本番ヘルスチェック
curl -I https://hungryclimber.com/snow_deep/health/

3. アプリケーション動作確認

# メインページアクセス
curl -I https://hungryclimber.com/snow_deep/

# 静的ファイル確認
curl -I https://hungryclimber.com/snow_deep/static/css/style.css

🐛 よくあるトラブルと解決法

1. ModuleNotFoundError: No module named 'django'

原因: 仮想環境が正しく設定されていない

解決法:

# systemdサービスで仮想環境のパスを明示的に指定
# /etc/systemd/system/snow_deep.service の ExecStart を確認

ExecStart=/home/ec2-user/snow_deep/venv313/bin/gunicorn snow_predict.wsgi:application -c /home/ec2-user/snow_deep/gunicorn_production.conf.py

2. OperationalError: connection to server failed

原因: PostgreSQL接続設定の問題

解決法:

# settings_production.py の DATABASES 設定を確認
DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.postgresql',
        'NAME': os.environ.get('DB_NAME'),
        'USER': os.environ.get('DB_USER'),
        'PASSWORD': os.environ.get('DB_PASSWORD'),
        'HOST': os.environ.get('DB_HOST'),
        'PORT': os.environ.get('DB_PORT', '5432'),
        # OPTIONS は削除または適切に設定
    }
}

3. DisallowedHost at /

原因: ALLOWED_HOSTS設定が不適切

解決法:

# settings_production.py
ALLOWED_HOSTS = [
    'hungryclimber.com',
    'www.hungryclimber.com',
    '.amazonaws.com',  # ALB用
    'localhost',
    '127.0.0.1',
]

4. 静的ファイル404エラー

原因: Nginx設定または静的ファイル収集の問題

解決法:

# 静的ファイル再収集
python manage.py collectstatic --noinput --settings=snow_predict.settings_production

# Nginx設定確認
sudo nginx -t

# 権限確認
ls -la /home/ec2-user/snow_deep/staticfiles/

5. JavaScript SyntaxError（Ajax通信エラー）

原因: JSファイルのURLパスが間違っている、または fetch API の設定不備

解決法:

// prediction.js のURL修正とAjax設定
fetch('/snow_deep/predict/', {  // パスプレフィックス追加
    method: 'POST',
    headers: {
        'Content-Type': 'application/json',
        'X-CSRFToken': getCSRFToken()  // CSRF対応
    },
    body: JSON.stringify(data)
})
.then(response => response.json())
.catch(error => console.error('Ajax error:', error));

📊 ログ管理

1. ログファイル場所

# Djangoアプリログ
tail -f /var/log/django/snow_deep.log

# Gunicornログ
tail -f /var/log/gunicorn/snow_deep_access.log
tail -f /var/log/gunicorn/snow_deep_error.log

# systemdログ
sudo journalctl -u snow_deep.service -f

# Nginxログ
sudo tail -f /var/log/nginx/access.log
sudo tail -f /var/log/nginx/error.log

2. ログローテーション設定

# /etc/logrotate.d/snow_deep
/var/log/django/*.log {
    daily
    missingok
    rotate 52
    compress
    delaycompress
    notifempty
    create 644 ec2-user ec2-user
}

/var/log/gunicorn/*.log {
    daily
    missingok
    rotate 52
    compress
    delaycompress
    notifempty
    create 644 ec2-user ec2-user
    postrotate
        systemctl reload snow_deep.service
    endscript
}

🔧 パフォーマンス最適化

1. Gunicorn最適化

# gunicorn_production.conf.py
workers = multiprocessing.cpu_count() * 2 + 1  # CPU数に応じて調整
worker_class = "sync"
worker_connections = 1000
timeout = 30
keepalive = 2
max_requests = 1000
max_requests_jitter = 50

2. Nginx最適化

# /etc/nginx/nginx.conf
worker_processes auto;
worker_connections 1024;

# gzip圧縮
gzip on;
gzip_vary on;
gzip_min_length 1024;
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;

# キープアライブ
keepalive_timeout 65;
keepalive_requests 100;

3. PostgreSQL最適化

-- RDSパラメータグループで設定
shared_preload_libraries = 'pg_stat_statements'
max_connections = 100
shared_buffers = 256MB
effective_cache_size = 1GB
work_mem = 4MB

🔒 セキュリティ設定

1. SSL/TLS証明書 (Let's Encrypt)

# Certbot インストール
sudo yum install -y certbot python3-certbot-nginx

# 証明書取得
sudo certbot --nginx -d hungryclimber.com -d www.hungryclimber.com

# 自動更新設定
sudo crontab -e
0 12 * * * /usr/bin/certbot renew --quiet

2. ファイアウォール設定

# Security Group設定 (AWS Console)
# HTTP: 80 - ALBからのみ
# HTTPS: 443 - ALBからのみ
# SSH: 22 - 管理者IPからのみ

3. Django セキュリティ設定

# settings_production.py
SECURE_SSL_REDIRECT = False  # ALBでSSL終端
SECURE_PROXY_SSL_HEADER = ('HTTP_X_FORWARDED_PROTO', 'https')
SECURE_BROWSER_XSS_FILTER = True
SECURE_CONTENT_TYPE_NOSNIFF = True
SECURE_FRAME_DENY = True
SESSION_COOKIE_SECURE = True
CSRF_COOKIE_SECURE = True

📈 監視・運用

1. ヘルスチェック実装

# prediction/views.py
def health_check(request):
    """ALB ヘルスチェック用エンドポイント"""
    try:
        # データベース接続確認
        with connection.cursor() as cursor:
            cursor.execute("SELECT 1")
        
        return HttpResponse(
            "OK - Snow Deep Predict is running",
            status=200,
            content_type="text/plain"
        )
    except Exception as e:
        return HttpResponse(
            f"ERROR - {str(e)}",
            status=503,
            content_type="text/plain"
        )

2. 基本的な監視スクリプト

#!/bin/bash
# /home/ec2-user/scripts/monitor.sh

# サービス状態確認
if ! systemctl is-active --quiet snow_deep.service; then
    echo "$(date): Snow Deep service is down" >> /var/log/monitor.log
    sudo systemctl restart snow_deep.service
fi

# ディスク使用量確認
DISK_USAGE=$(df / | awk 'NR==2 {print $5}' | sed 's/%//')
if [ $DISK_USAGE -gt 80 ]; then
    echo "$(date): High disk usage: ${DISK_USAGE}%" >> /var/log/monitor.log
fi

# ログファイルサイズ確認
find /var/log -name "*.log" -size +100M -exec echo "$(date): Large log file: {}" \; >> /var/log/monitor.log

3. 定期メンテナンス

# crontab -e

# 毎日午前3時にログローテーション
0 3 * * * /usr/sbin/logrotate /etc/logrotate.conf

# 毎週日曜日午前2時にシステム更新確認
0 2 * * 0 /usr/bin/yum check-update

# 毎時監視スクリプト実行
0 * * * * /home/ec2-user/scripts/monitor.sh

🚀 デプロイ自動化

1. デプロイスクリプト

#!/bin/bash
# deploy.sh

set -e

echo "Starting deployment..."

# Git更新
git pull origin main

# 仮想環境アクティベート
source venv313/bin/activate

# 依存関係更新
pip install -r requirements_production.txt

# マイグレーション
python manage.py migrate --settings=snow_predict.settings_production

# 静的ファイル収集
python manage.py collectstatic --noinput --settings=snow_predict.settings_production

# サービス再起動
sudo systemctl restart snow_deep.service

echo "Deployment completed successfully!"

2. CI/CD連携 (GitHub Actions例)

# .github/workflows/deploy.yml
name: Deploy to Production

on:
  push:
    branches: [ main ]

jobs:
  deploy:
    runs-on: ubuntu-latest
    
    steps:
    - uses: actions/checkout@v2
    
    - name: Deploy to EC2
      uses: appleboy/ssh-action@v0.1.5
      with:
        host: ${{ secrets.HOST }}
        username: ec2-user
        key: ${{ secrets.KEY }}
        script: |
          cd /home/ec2-user/snow_deep
          ./deploy.sh

💰 コスト最適化

1. RDSコスト削減

  • Reserved Instance: 1年契約で30-60%削減
  • 適切なインスタンスサイズ: 過剰スペック避ける
  • 自動バックアップ期間: 必要最小限に設定

2. EC2コスト削減

  • Spot Instance: 開発環境で70-90%削減
  • Auto Scaling: 負荷に応じた自動調整
  • EBS最適化: gp3への移行でコスト削減

3. ALBコスト削減

  • Target Group最適化: 不要なヘルスチェック削減
  • リスナールール: 効率的なルーティング

🎯 まとめ

本記事では、DjangoアプリケーションをAWS ALB + EC2 + RDSの本格的な本番環境にデプロイする方法を詳しく解説しました。

学んだポイント

  1. 複数アプリ共存: Nginxでのパスベースルーティング
  2. 本番設定: セキュリティとパフォーマンスの両立
  3. Ajax通信: Vanilla JavaScript (fetch API) での非同期通信実装
  4. トラブルシューティング: よくある問題と対処法
  5. 運用・監視: 継続的な安定運用のための仕組み

ベストプラクティス

  • ✅ 環境変数で機密情報管理
  • ✅ 適切なログ設定とローテーション
  • ✅ ヘルスチェックとモニタリング
  • ✅ 自動デプロイとバックアップ
  • ✅ セキュリティ設定の徹底

次のステップ

  • Container化: Docker + ECS/EKSでの運用
  • CDN導入: CloudFrontでの高速化
  • monitoring強化: CloudWatch + Grafana
  • CI/CD: GitHub Actions/GitLab CI
  • Multi-AZ: 高可用性構成

🔗 関連リソース

質問やフィードバックがあれば、コメントでお気軽にお声かけください！

この記事が Django アプリの本番運用の参考になれば幸いです。

#Django #AWS #デプロイ #本番運用 #JavaScript #Ajax #ALB #EC2 #RDS #Nginx #Gunicorn #インフラ

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