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@jkkaji

AWSでQAシステム作成（Ubuntu、PostreSQL、Drango、Gunicorn 、 Nginxの組あわせ）

Last updated at Posted at 2025-08-29

目的

AWSのUbuntu上に、PostgreSQL + Django + Gunicorn + Nginxの構成で「QA（クイズ）システム」を構築します。

DB仕様：Primaryキー（通番）、大分類、小分類、質問、回答、解説、正解回数、間違え回数

使い方：

  1. 大分類／小分類／全体から出題範囲を選択
  2. 「正答回数が低い順」or「ランダム」を選択
  3. 回答→正誤表示＋解説表示
  4. 正解なら正答回数+1、不正解なら間違え回数+1
  5. 正答回数・間違え回数をリセット可能
  6. 全問題をExcel形式でエクスポート／Excelで修正してインポート
  7. Django 管理画面あり

1) サーバ環境セットアップ（Ubuntu）

# 基本
sudo apt update && sudo apt -y upgrade
sudo apt -y install python3-venv python3-dev build-essential \
                    libpq-dev postgresql postgresql-contrib \
                    nginx git

# PostgreSQL
sudo -u postgres psql

psql内で：

CREATE DATABASE quizdb;
CREATE USER quizuser WITH PASSWORD '強いパスワード';
ALTER ROLE quizuser SET client_encoding TO 'utf8';
ALTER ROLE quizuser SET default_transaction_isolation TO 'read committed';
ALTER ROLE quizuser SET timezone TO 'Asia/Tokyo';
GRANT ALL PRIVILEGES ON DATABASE quizdb TO quizuser;
\c quizdb;
GRANT ALL ON SCHEMA public TO quizuser;
GRANT ALL ON ALL TABLES IN SCHEMA public TO quizuser;
GRANT ALL ON ALL SEQUENCES IN SCHEMA public TO quizuser;
ALTER DEFAULT PRIVILEGES IN SCHEMA public GRANT ALL ON TABLES TO quizuser;
ALTER DEFAULT PRIVILEGES IN SCHEMA public GRANT ALL ON SEQUENCES TO quizuser;

\q

プロジェクト配置：

mkdir -p ~/quizproject && cd ~/quizproject
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate

参考：毎回、AWSログイン/起動時に情報をしなくてよいように
/home/ubuntu/.bashrcに以下を追加
source /home/ubuntu/.venv/bin/activate


# 必要パッケージ
pip install --upgrade pip
pip install django psycopg2-binary python-dotenv openpyxl pandas gunicorn

requirements.txt（再現用）：必須ではない。

Django>=5.0,<6.0
psycopg2-binary>=2.9
python-dotenv>=1.0
openpyxl>=3.1
pandas>=2.2
gunicorn>=21.2

2) Djangoプロジェクト作成

django-admin startproject quizproject .
python manage.py startapp quiz

参考
/home/ubuntuで以下を実施したときのディレクトリ構成
python -m venv .venv
django-admin startproject quizproject .
python manage.py startapp quiz

補足
django-admin startproject quizproject . の . により、quizproject 配下にもう1階層 quizproject/ ができず、
ルート (/home/ubuntu/) に manage.py と quizproject/ が並びます。

python manage.py startapp quiz で /home/ubuntu/quiz/ が追加されます。
★は今回修正ないし、作成されたファイル

/home/ubuntu/
├── quizproject/                  # Djangoプロジェクト本体
│   ├── manage.py
│   ├── .env★                      # 環境変数ファイル（SECRET_KEY, DB接続情報など）
│   ├── quizproject/              # プロジェクト設定ディレクトリ
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── asgi.py
│   │   ├── settings.py　★設定読み込み
│   │   ├── urls.py　★HPのパス構成
│   │   └── wsgi.py
│   ├── quiz/                     # アプリ
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── admin.py　★管理者用画面
│   │   ├── apps.py
│   │   ├── migrations/
│   │   │   └── __init__.py
│   │   ├── models.py　★DB設計
│   │   ├── tests.py
│   │   └── views.py
│   │   └── views.py　★HPの出力設計
│   │   └── forms.py  ★HPの入力設計
│   ├── templates/                # HTMLテンプレート
│   │   └── quiz/
│   │       └── index.html　★
│   │       └── question.html　★
│   │       └── result.html　★
│   ├── statistics/                   # adminの静的ファイル
│       └── admin/
│           └── css
│           └── img
│
├── .venv/                        # Python仮想環境 (python3 -m venv .venv)

2.1 .env（プロジェクト直下）

SECRET_KEY=ランダムで長い秘密鍵
DEBUG=True
ALLOWED_HOSTS=localhost,127.0.0.1,あなたのEC2パブリックIP,あなたのドメイン

DB_NAME=quizdb
DB_USER=quizuser
DB_PASS=StrongPassword!!
DB_HOST=localhost
DB_PORT=5432
TIME_ZONE=Asia/Tokyo

※あなたのEC2パブリックIPは* でもよい(AWSで固定IP使えないとき）

2.2 quizproject/settings.py 

import os
from pathlib import Path
from dotenv import load_dotenv

BASE_DIR = Path(__file__).resolve().parent.parent
load_dotenv(BASE_DIR / ".env")

SECRET_KEY = os.getenv("SECRET_KEY")
DEBUG = os.getenv("DEBUG", "False").lower() == "true"
ALLOWED_HOSTS = os.getenv("ALLOWED_HOSTS", "").split(",")

INSTALLED_APPS = [
    "django.contrib.admin", "django.contrib.auth", "django.contrib.contenttypes",
    "django.contrib.sessions", "django.contrib.messages", "django.contrib.staticfiles",
    "quiz",
]

MIDDLEWARE = [
    "django.middleware.security.SecurityMiddleware",
    "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 = "quizproject.urls"
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",
    ]},
}]
WSGI_APPLICATION = "quizproject.wsgi.application"

DATABASES = {
    "default": {
        "ENGINE": "django.db.backends.postgresql",
        "NAME": os.getenv("DB_NAME", "quizdb"),
        "USER": os.getenv("DB_USER", "quizuser"),
        "PASSWORD": os.getenv("DB_PASS"),
        "HOST": os.getenv("DB_HOST", "localhost"),
        "PORT": os.getenv("DB_PORT", "5432"),
    }
}

LANGUAGE_CODE = "ja"
TIME_ZONE = os.getenv("TIME_ZONE", "Asia/Tokyo")
USE_I18N = True
USE_TZ = True

STATIC_URL = "static/"
STATIC_ROOT = BASE_DIR / "staticfiles"

参考
SECRET_KEYは新規プロジェクト作成時 (django-admin startproject)にsettings.py に書きこまれるものを.envに転記する。

例：
SECRET_KEY = 'django-insecure-xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx'

3) モデル定義

/home/ubuntu/quizproject/quiz/models.py

from django.db import models

class Question(models.Model):
    category = models.CharField("大分類", max_length=100, db_index=True)
    subcategory = models.CharField("小分類", max_length=100, db_index=True)
    question_text = models.TextField("質問")
    answer = models.CharField("回答", max_length=50)  # Yes/No や短文を想定
    explanation = models.TextField("解説", blank=True)
    correct_count = models.IntegerField("正答回数", default=0)
    wrong_count = models.IntegerField("間違え回数", default=0)
    created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)

    def __str__(self):
        return f"{self.category}/{self.subcategory}: {self.question_text[:30]}"

マイグレーション：Django で モデル（models.py）で定義した Python クラス と、実際の データベースのテーブル構造 を同期させる

`/home/ubuntu/quizproject/

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

4) 管理画面（Django Admin）

/home/ubuntu/quizproject/quiz/admin.py

from django.contrib import admin
from .models import Question

@admin.register(Question)
class QuestionAdmin(admin.ModelAdmin):
    list_display = ("id","category","subcategory","question_text","answer",
                    "correct_count","wrong_count","created_at")
    list_filter = ("category","subcategory")
    search_fields = ("question_text","explanation","category","subcategory")

参考：管理者画面イメージ
image.png

スーパーユーザー作成：

python manage.py createsuperuser

5) 画面（出題→回答→結果表示→記録）

5.1 URL

Django プロジェクト全体のルーティング（URLの振り分け）を管理するファイルの作成
quizproject/urls.py

from django.contrib import admin
from django.urls import path
from quiz import views

urlpatterns = [
    path("admin/", admin.site.urls),
    path("", views.index, name="index"),
    path("question/", views.get_question, name="get_question"),
    path("answer/", views.submit_answer, name="submit_answer"),
    path("reset_counts/", views.reset_counts, name="reset_counts"),
    path("export_excel/", views.export_excel, name="export_excel"),
    path("import_excel/", views.import_excel, name="import_excel"),
]

5.2 フォーム

quiz/forms.py

from django import forms

SELECTION_CHOICES = (
    ("least_correct", "正答回数が低い順"),
    ("random", "ランダム"),
)

class SelectionForm(forms.Form):
    category = forms.CharField(label="大分類", max_length=100, required=False)
    subcategory = forms.CharField(label="小分類", max_length=100, required=False)
    mode = forms.ChoiceField(label="出題モード", choices=SELECTION_CHOICES)

class AnswerForm(forms.Form):
    question_id = forms.IntegerField(widget=forms.HiddenInput())
    user_answer = forms.CharField(label="回答", max_length=50)

5.3 ビュー

quiz/views.py

import io
import random
from django.db.models import F
from django.http import HttpResponse, HttpResponseBadRequest
from django.shortcuts import render, redirect, get_object_or_404
from django.views.decorators.http import require_http_methods
from django.contrib import messages
from .models import Question
from .forms import SelectionForm, AnswerForm
A
# トップ：出題条件選択
def index(request):
    form = SelectionForm(request.GET or None)
    # カテゴリ一覧の補助（プルダウンに使うならテンプレで出力）
    categories = Question.objects.values_list("category", flat=True).distinct().order_by("category")
    subcategories = Question.objects.values_list("subcategory", flat=True).distinct().order_by("subcategory")
    return render(request, "quiz/index.html", {"form": form, "categories": categories, "subcategories": subcategories})

# 出題
@require_http_methods(["GET"])
def get_question(request):
    form = SelectionForm(request.GET or None)
    if not form.is_valid():
        return HttpResponseBadRequest("条件が不正です。")

    qs = Question.objects.all()
    category = form.cleaned_data.get("category")
    subcategory = form.cleaned_data.get("subcategory")
    mode = form.cleaned_data.get("mode")

    if category:
        qs = qs.filter(category=category)
    if subcategory:
        qs = qs.filter(subcategory=subcategory)

    if not qs.exists():
        messages.warning(request, "該当する問題がありません。条件を変えてください。")
        return redirect("index")

    if mode == "least_correct":
        qs = qs.order_by("correct_count", "id")
        q = qs.first()
    else:  # random
        count = qs.count()
        q = qs[random.randrange(count)]

    answer_form = AnswerForm(initial={"question_id": q.id})
    return render(request, "quiz/question.html", {"question": q, "answer_form": answer_form})

# 回答送信
@require_http_methods(["POST"])
def submit_answer(request):
    form = AnswerForm(request.POST)
    if not form.is_valid():
        return HttpResponseBadRequest("回答が不正です。")

    q = get_object_or_404(Question, pk=form.cleaned_data["question_id"])
    user_answer = form.cleaned_data["user_answer"].strip()

    is_correct = (user_answer.lower() == q.answer.strip().lower())
    if is_correct:
        Question.objects.filter(pk=q.pk).update(correct_count=F("correct_count") + 1)
        result = "正解！"
    else:
        Question.objects.filter(pk=q.pk).update(wrong_count=F("wrong_count") + 1)
        result = "不正解"

    # 最新値を再読込
    q.refresh_from_db()
    return render(request, "quiz/result.html", {"question": q, "user_answer": user_answer, "is_correct": is_correct, "result": result})

# カウントリセット（全件 or 条件付きに拡張可）
@require_http_methods(["POST"])
def reset_counts(request):
    scope = request.POST.get("scope", "all")
    qs = Question.objects.all()
    if scope == "category":
        cat = request.POST.get("category")
        qs = qs.filter(category=cat)
    if scope == "subcategory":
        sub = request.POST.get("subcategory")
        qs = qs.filter(subcategory=sub)

    updated = qs.update(correct_count=0, wrong_count=0)
    messages.success(request, f"{updated}件のカウントをリセットしました。")
    return redirect("index")

# Excelエクスポート
@require_http_methods(["GET"])
def export_excel(request):
    import pandas as pd
    df = pd.DataFrame(list(Question.objects.values(
        "id","category","subcategory","question_text","answer","explanation","correct_count","wrong_count"
    )))
    output = io.BytesIO()
    with pd.ExcelWriter(output, engine="openpyxl") as writer:
        df.to_excel(writer, index=False, sheet_name="questions")
    output.seek(0)
    resp = HttpResponse(output.read(),
                        content_type="application/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet")
    resp["Content-Disposition"] = 'attachment; filename="questions.xlsx"'
    return resp

# Excelインポート（上書き編集・新規追加）
@require_http_methods(["POST"])
def import_excel(request):
    file = request.FILES.get("file")
    if not file:
        messages.error(request, "Excelファイルを選択してください。")
        return redirect("index")
    import pandas as pd
    try:
        df = pd.read_excel(file, sheet_name=0, dtype={"id":"Int64"}, engine="openpyxl")
    except Exception as e:
        messages.error(request, f"読み込みエラー: {e}")
        return redirect("index")

    required_cols = {"category","subcategory","question_text","answer","explanation","correct_count","wrong_count"}
    if not required_cols.issubset(set(df.columns)):
        messages.error(request, f"必要列が不足しています。必要: {sorted(required_cols)}")
        return redirect("index")

    # id があれば上書き、なければ新規
    upserted = 0
    for _, row in df.iterrows():
        data = dict(
            category=str(row["category"]),
            subcategory=str(row["subcategory"]),
            question_text=str(row["question_text"]),
            answer=str(row["answer"]),
            explanation="" if pd.isna(row["explanation"]) else str(row["explanation"]),
            correct_count=int(row["correct_count"]) if not pd.isna(row["correct_count"]) else 0,
            wrong_count=int(row["wrong_count"]) if not pd.isna(row["wrong_count"]) else 0,
        )
        if "id" in df.columns and not pd.isna(row.get("id", None)):
            obj, _created = Question.objects.update_or_create(id=int(row["id"]), defaults=data)
        else:
            obj = Question.objects.create(**data)
        upserted += 1

    messages.success(request, f"Excelインポート完了：{upserted}件反映しました。")
    return redirect("index")

5.4 テンプレート（最小）

Djangoの「テンプレート」とは、 Webページの見た目（HTML部分）を定義する仕組み のことです。
ビュー（views.py）から渡されたデータを埋め込み、ユーザーに返すために使います。

/home/ubuntu/quizproject/templates/quiz/index.html

<!doctype html><html lang="ja"><head><meta charset="utf-8"><title>出題条件</title></head>
<body>
  <h1>出題条件</h1>
  <form action="{% url 'get_question' %}" method="get">
    <label>大分類：</label>
    <input type="text" name="category" list="category-list">
    <datalist id="category-list">
      {% for c in categories %}<option value="{{ c }}">{% endfor %}
    </datalist>
    <label>小分類：</label>
    <input type="text" name="subcategory" list="subcategory-list">
    <datalist id="subcategory-list">
      {% for s in subcategories %}<option value="{{ s }}">{% endfor %}
    </datalist>
    <label>出題モード：</label>
    <select name="mode">
      <option value="least_correct">正答回数が低い順</option>
      <option value="random">ランダム</option>
    </select>
    <button type="submit">出題</button>
  </form>

  <hr>
  <h2>カウント・Excel</h2>
  <form action="{% url 'reset_counts' %}" method="post">{% csrf_token %}
    <input type="hidden" name="scope" value="all">
    <button type="submit" onclick="return confirm('全件リセットします。よろしいですか？');">全件リセット</button>
  </form>

  <p><a href="{% url 'export_excel' %}">Excelエクスポート</a></p>
  <form action="{% url 'import_excel' %}" method="post" enctype="multipart/form-data">{% csrf_token %}
    <input type="file" name="file" accept=".xlsx">
    <button type="submit">Excelインポート</button>
  </form>

  <p><a href="/admin/">管理画面はこちら</a></p>
  {% for message in messages %}<p>{{ message }}</p>{% endfor %}
</body></html>

templates/quiz/question.html

<!doctype html><html lang="ja"><head><meta charset="utf-8"><title>問題</title></head>
<body>
  <h1>問題</h1>
  <p><strong>{{ question.category }} / {{ question.subcategory }}</strong></p>
  <p>{{ question.question_text }}</p>
  <form action="{% url 'submit_answer' %}" method="post">
    {% csrf_token %}
    {{ answer_form.as_p }}
    <button type="submit">回答する</button>
  </form>
  <p><a href="{% url 'index' %}">条件に戻る</a></p>
</body></html>

templates/quiz/result.html

<!doctype html><html lang="ja"><head><meta charset="utf-8"><title>結果</title></head>
<body>
  <h1>{{ result }}</h1>
  <p>あなたの回答：{{ user_answer }}</p>
  <p>正解：{{ question.answer }}</p>
  <h3>解説</h3>
  <p>{{ question.explanation|linebreaksbr }}</p>
  <p>正答回数：{{ question.correct_count }}　間違え回数：{{ question.wrong_count }}</p>
  <p><a href="{% url 'get_question' %}?mode=random">もう一問（ランダム）</a></p>
  <p><a href="{% url 'index' %}">条件に戻る</a></p>
</body></html>

######################8/29はここから

6) 初期データ投入（例）

管理画面から直接入力してもOKですが、CSVやExcelがある場合はエクスポート形式に合わせて整備すると簡単です。Excelカラムは下記（行例はご提示のものに近い形）：

id category subcategory question_text answer explanation correct_count wrong_count
1 NW VPN IPVPNで使われるトンネルモードの利点は○○である Yes トンネルモードはEnd2Endで実装されるもので 0 1

※ idは省略可（新規採番）。correct_count/wrong_countは数値で。

7) 本番運用（Gunicorn + Nginx）

7.1 静的ファイル収集

# settings.py の DEBUG=False に変更し、ALLOWED_HOSTS を適切に設定
python manage.py collectstatic --noinput

7.2 Gunicorn（systemd）

Gunicorn：Django などの Python Webアプリケーション を 外部からのHTTPリクエストで動かせるようにする仲介します。
具体的にはWSGI(PythonのWebアプリケーションとWebサーバーをつなぐための標準インターフェース ）という仕組みを使ってDjangoを呼び出し、リクエストを処理します。

/etc/systemd/system/quiz.service

[Unit]
Description=Gunicorn for quizproject
After=network.target

[Service]
User=ubuntu
Group=www-data
WorkingDirectory=/home/ubuntu/quizproject
##Environment="PATH=/home/ubuntu/quizproject/quiz/bin"
Environment="PATH=/home/ubuntu/quizproject/.venv/bin"
ExecStart=/home/ubuntu/quizproject/.venv/bin/gunicorn \
  --workers 3 --bind unix:/home/ubuntu/quizproject/quiz.sock \
  quizproject.wsgi:application
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target

有効化：

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable --now quiz.service
sudo systemctl status quiz.service

7.3 Nginx リバースプロキシ

NginxはWebサーとして動作し、HTTPリクエストをWSGI形式に変換してWSGIサーバーであるGunicornに渡します。

【重要】/etc/nginx/sites-availableにdefaultがあるとそちらを参照してしまうので削除する

rm /etc/nginx/sites-available/default

/etc/nginx/sites-available/quiz

server {
    listen 80;
    server_name ec2-xx-xx-xx-xx.compute-1.amazonaws.com;  # もしくは your.domain

    location = /favicon.ico { access_log off; log_not_found off; }

    location /static/ {
        alias /home/ubuntu/quizproject/staticfiles/;
    }

    location / {
        include proxy_params;
        proxy_pass http://unix:/home/ubuntu/quizproject/quiz.sock;
    }
}

有効化：

sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/quiz /etc/nginx/sites-enabled/
sudo nginx -t
sudo systemctl restart nginx

7.4 セキュリティ・運用メモ

  • .env は権限600で保持：chmod 600 .env
  • DEBUG=False、ALLOWED_HOSTSを必ず設定
  • HTTPS化：Let’s Encrypt（snap install certbot --classic → sudo certbot --nginx）
  • DBバックアップ：pg_dump quizdb > backup.sql
  • 管理者ユーザーは強パス、二段階認証（Authy/OTP）を考慮

8) 動作確認フロー

# ローカル開発
source ~/quizproject/quiz/bin/activate
python manage.py runserver 0.0.0.0:8000

# 管理画面
# http://<EC2のIP>:8000/admin/ でログイン→Question追加

# フロント
# http://<EC2のIP>:8000/ にアクセス → 条件選択→出題→回答→結果

#実環境
http://<EC2のIP>/
http://<EC2のIP>/admin/

なお、adminは

python manage.py createsuperuser

実行すると以下の画面がでてくるのでそちらで設定する

Username (leave blank to use 'ubuntu'): admin
Email address: admin@example.com
Password:
Password (again):
Superuser created successfully.
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