Azure Container Apps (ACA) に C# ASP.NET Core Webサービスをデプロイする (Docker Hub カスタムコンテナイメージ)

こんにちは、@studio_meowtoon です。今回は、Azure Container Apps 環境で C# ASP.NET Core Web アプリケーションをコンテナとして起動する方法を紹介します。

目的

Windows 11 の Linux でクラウド開発します。

こちらから記事の一覧がご覧いただけます。

実現すること

Microsoft Azure Container Apps (ACA) に C# ASP.NET Core Web アプリケーションのカスタムコンテナイメージをデプロイします。

DLL ファイル形式のアプリをコンテナとして起動

要素	概要
terminal	ターミナル
Azure	クラウド環境
Azure Container Apps	コンテナ実行環境
app-hello-aspnet-core	カスタムコンテナ
dotnet	.NET 実行環境
kestrel	Web サーバー
WebApp.dll	.NET アプリケーション

この記事では、Docker Hub に公開するパブリックアクセス可能なカスタムコンテナイメージを使用しています。実際のシステム開発では、どのレジストリからコンテナイメージを取得するかは異なる場合がありますので、適宜ご確認ください。

技術トピック

Microsoft Azure Container Apps (ACA) とは？

こちらを展開してご覧いただけます。

Microsoft Azure Container Apps (ACA)

Azure 上で実行されるコンテナアプリケーションのプラットフォームです。

ACA は、Docker コンテナと Kubernetes クラスタの環境をサポートしており、開発者はコンテナイメージを作成して、Kubernetes リソースとしてデプロイすることができます。また、カスタムドメイン名をサポートしているため、自社のブランドを維持することができます。

メリット	説明
簡単なセットアップとデプロイ	ACA は、簡単なユーザーインターフェイスを備えており、数回のクリックでコンテナアプリケーションをセットアップしてデプロイすることができます。
スケーラビリティ	ACA は、自動的にスケーリングを行うことができます。アプリケーションに必要なリソースが増加した場合、ACA は自動的に必要なリソースを追加して処理を分散します。
セキュリティ	ACA は、コンテナアプリケーションを実行する際に必要なセキュリティ機能を提供しています。例えば Azure Active Directory との統合や、コンテナレベルでのアクセス制御などがあります。
コスト効率	ACA は、必要なときに必要なリソースを追加するため、無駄なリソースの使用を最小限に抑えることができます。また、必要なリソースに対してのみ支払いを行うため、コスト効率的に利用することができます。

開発環境

Windows 11 Home 22H2 を使用しています。

WSL の Ubuntu を操作していきますので macOS の方も参考にして頂けます。

WSL (Microsoft Store アプリ版) ※ こちらの関連記事からインストール方法をご確認いただけます

> wsl --version
WSL バージョン: 1.0.3.0
カーネル バージョン: 5.15.79.1
WSLg バージョン: 1.0.47

Ubuntu ※ こちらの関連記事からインストール方法をご確認いただけます

$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description:    Ubuntu 22.04.1 LTS
Release:        22.04

.NET SDK ※ こちらの関連記事からインストール方法をご確認いただけます

$ dotnet --list-sdks
7.0.202 [/usr/share/dotnet/sdk]
$ dotnet --version
7.0.202

Docker ※ こちらの関連記事からインストール方法をご確認いただけます

$ docker --version
Docker version 23.0.1, build a5ee5b1

Azure CLI ※ こちらの関連記事からインストール方法をご確認いただけます

$ az --version
azure-cli                         2.45.0
core                              2.45.0
telemetry                          1.0.8

この記事では基本的に Ubuntu のターミナルで操作を行います。Vim を使用してコピペする方法を初めて学ぶ人のために、以下の記事で手順を紹介しています。ぜひ挑戦してみてください。

作成する Web アプリケーションの仕様

No	エンドポイント	HTTPメソッド	MIME タイプ
1	/api/data	GET	application/json

Hello World を表示する手順

C# ASP.NET Core Web サービスの作成

こちらの関連記事で手順がご確認いただけます。

ここまでの手順で、ローカル環境の Ubuntu にアプリのカスタムコンテナイメージをビルドすることができました。

プロジェクトフォルダに移動

プロジェクトフォルダに移動します。
※ ~/tmp/WebApp をプロジェクトフォルダとします。

$ cd ~/tmp/WebApp

コンテナイメージの確認

Docker デーモンを起動します。

$ sudo service docker start
 * Starting Docker: docker      [ OK ]

Docker 環境をお持ちでない場合は、以下の関連記事から Docker Engine のインストール手順をご確認いただけます。

コンテナイメージを確認します。

$ docker images | grep app-hello-aspnet-core
app-hello-aspnet-core    latest    0d756b19ebac    25 minutes ago    212MB

Docker Hub にコンテナイメージを登録

Docker Hub のアカウントを作成します。

Docker Hub にログインします。

$ docker login
Login Succeeded

コンテナイメージにタグを付けます。

ここで $USER という埋め込み変数は、Ubuntu のシェル変数 USER のことです。つまり、カスタムコンテナイメージを Docker Hub にプッシュする際に指定するアカウント名と、Ubuntu のユーザー名を同じにすると、イメージの取り扱いが簡単になります。ただし、この方法は検証用途に限定されます。

$ docker tag app-hello-aspnet-core:latest \
    $USER/app-hello-aspnet-core:latest

Docker Hub にコンテナイメージをプュシュします。

$ docker push $USER/app-hello-aspnet-core:latest

ここまでの作業で、Docker Hub に $USER/app-hello-aspnet-core:latest としてカスタムコンテナイメージをプッシュすることができました。

シェル変数の作成

シェル変数として、Ubuntu に以下の値を作成します。状況により、コンテナアプリの名前を変える必要があります。

location_name=japaneast
resource_group_name=rg-hello
containerapp_env_name=cae-hello
containerapp_name=ca-hello-aspnet-core
container_image_name=app-hello-aspnet-core:latest

Azure 環境にサインイン

こちらの関連記事で手順がご確認いただけます。

Azure CLI でログインします。

$ az login

Azure 環境

リソースグループ

リソースグループを作成します。

Microsoft.Resources/resourceGroups

$ az group create \
    --name $resource_group_name \
    --location $location_name

コンテナアプリ環境

拡張機能をインストールします。
※ 初回のみ必要となります。

手順を表示します。

拡張機能

拡張機能をインストールします。

$ az extension add --name containerapp --upgrade

Microsoft.App 名前空間を登録します。

$ az provider register --namespace Microsoft.App

Microsoft.OperationalInsights プロバイダーを登録します。

$ az provider register --namespace Microsoft.OperationalInsights

コンテナアプリ環境を作成します。
※ Kubernetes 基盤の環境がベースとなっているので少し時間がかかります。

Microsoft.App/managedEnvironments

$ az containerapp env create \
    --resource-group $resource_group_name \
    --name $containerapp_env_name \
    --location $location_name

コンテナアプリ

コンテナアプリの作成とデプロイを行います。
※ $USER の部分はご自身のコンテナリポジトリに読み替えて下さい。

Microsoft.App/containerApps

$ az containerapp create \
    --resource-group $resource_group_name \
    --environment $containerapp_env_name \
    --name $containerapp_name \
    --image $USER/$container_image_name \
    --target-port 80 \
    --ingress 'external' \
    --min-replicas 0

--min-replicas 0: と設定することにより、アクセスが300秒間ない場合にアプリケーションがスケールゼロ状態に移行します。

コンテナアプリを削除する場合は以下のコマンドを実行します。

$ az containerapp delete \
    --resource-group $resource_group_name \
    --name $containerapp_name

コンテナアプリの FQDN をシェル変数 containerapp_fqdn として取得します。

$ containerapp_fqdn=$(az containerapp show \
    --resource-group $resource_group_name \
    --name $containerapp_name \
    --query 'properties.configuration.ingress.fqdn' \
    --output tsv)

コンテナアプリの FQDN を確認します。

$ set | grep containerapp_fqdn
containerapp_fqdn=ca-hello-aspnet-core.yellowcliff-d8392fa5.japaneast.awsomecontainerapps.io

Azure Portal の確認

ここまでの作業で、Azure Container Apps にコンテナアプリをデプロイすることができました。

コンテナ動作の確認

ターミナルから curl コマンドで確認します。

$ curl https://$containerapp_fqdn/api/data -w '\ntime_total: %{time_total}s\n'

出力(※ time_total は省略)

{"message":"Hello World!"}

詳細を表示します。

$ curl -v https://$containerapp_fqdn/api/data -w "\n"
*   Trying xx.xx.xx.xx:443...
* Connected to ca-hello-aspnet-core.thankfulstone-5dxxxx03.japaneast.azurecontainerapps.io (xx.xx.xx.xx) port 443 (#0)
* ALPN, offering h2
* ALPN, offering http/1.1
*  CAfile: /etc/ssl/certs/ca-certificates.crt
*  CApath: /etc/ssl/certs
* TLSv1.0 (OUT), TLS header, Certificate Status (22):
* TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Client hello (1):
* TLSv1.2 (IN), TLS header, Certificate Status (22):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Server hello (2):
* TLSv1.2 (IN), TLS header, Certificate Status (22):
* TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Certificate (11):
* TLSv1.2 (IN), TLS header, Certificate Status (22):
* TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Server key exchange (12):
* TLSv1.2 (IN), TLS header, Certificate Status (22):
* TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Server finished (14):
* TLSv1.2 (OUT), TLS header, Certificate Status (22):
* TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Client key exchange (16):
* TLSv1.2 (OUT), TLS header, Finished (20):
* TLSv1.2 (OUT), TLS change cipher, Change cipher spec (1):
* TLSv1.2 (OUT), TLS header, Certificate Status (22):
* TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Finished (20):
* TLSv1.2 (IN), TLS header, Finished (20):
* TLSv1.2 (IN), TLS header, Certificate Status (22):
* TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Finished (20):
* SSL connection using TLSv1.2 / ECDHE-RSA-CHACHA20-POLY1305
* ALPN, server accepted to use h2
* Server certificate:
*  subject: C=US; ST=WA; L=Redmond; O=Microsoft Corporation; CN=thankfulstone-5dxxxx03.japaneast.azurecontainerapps.io
*  start date: Mar 24 02:56:09 2023 GMT
*  expire date: Mar 18 02:56:09 2024 GMT
*  subjectAltName: host "ca-hello-aspnet-core.thankfulstone-5dxxxx03.japaneast.azurecontainerapps.io" matched cert's "*.thankfulstone-5dxxxx03.japaneast.azurecontainerapps.io"
*  issuer: C=US; O=Microsoft Corporation; CN=Microsoft Azure TLS Issuing CA 01
*  SSL certificate verify ok.
* Using HTTP2, server supports multiplexing
* Connection state changed (HTTP/2 confirmed)
* Copying HTTP/2 data in stream buffer to connection buffer after upgrade: len=0
* TLSv1.2 (OUT), TLS header, Supplemental data (23):
* TLSv1.2 (OUT), TLS header, Supplemental data (23):
* TLSv1.2 (OUT), TLS header, Supplemental data (23):
* Using Stream ID: 1 (easy handle 0x55b45d69de90)
* TLSv1.2 (OUT), TLS header, Supplemental data (23):
> GET /api/data HTTP/2
> Host: ca-hello-aspnet-core.thankfulstone-5dxxxx03.japaneast.azurecontainerapps.io
> user-agent: curl/7.81.0
> accept: */*
>
* TLSv1.2 (IN), TLS header, Supplemental data (23):
* TLSv1.2 (OUT), TLS header, Supplemental data (23):
* TLSv1.2 (IN), TLS header, Supplemental data (23):
< HTTP/2 200
< content-type: application/json
< date: Fri, 24 Mar 2023 23:08:38 GMT
< server: Kestrel
<
* Connection #0 to host ca-hello-aspnet-core.thankfulstone-5dxxxx03.japaneast.azurecontainerapps.io left intact
{"message":"Hello World!"}

Azure Container Apps 自体が SSL/TLS 対応および HTTP/2 プロトコルをサポートしています。

ここまでの手順で、ターミナルに {"message":"Hello World!"} と表示され、JSON データを取得することが出来ました。

コンテナに接続

コンテナアプリに接続します。

$ az containerapp exec \
    --resource-group $resource_group_name \
    --name $containerapp_name

コンテナに接続後にディレクトリを確認します。
※ コンテナから出るときは ctrl + D を押します。

# pwd
/App
# ls -lah
total 240K
drwxr-xr-x 1 root root 4.0K Aug  3 01:10 .
drwxr-xr-x 1 root root 4.0K Aug  3 02:17 ..
-rwxr-xr-x 1 root root 177K Aug  3 01:10 WebApp
-rw-r--r-- 1 root root  388 Aug  3 01:10 WebApp.deps.json
-rw-r--r-- 1 root root 9.0K Aug  3 01:10 WebApp.dll
-rw-r--r-- 1 root root  20K Aug  3 01:10 WebApp.pdb
-rw-r--r-- 1 root root  469 Aug  3 01:10 WebApp.runtimeconfig.json
-rw-r--r-- 1 root root  410 Aug  3 00:16 appsettings.Development.json
-rw-r--r-- 1 root root  434 Aug  3 00:16 appsettings.json
-rw-r--r-- 1 root root  482 Aug  3 01:10 web.config

top コマンドで状況を確認します。

# apt update
# apt install procps
# top
top - 02:18:38 up  6:03,  0 users,  load average: 0.17, 0.26, 0.26
Tasks:   3 total,   1 running,   2 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  1.8 us,  0.8 sy,  0.0 ni, 97.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.2 si,  0.0 st
MiB Mem :  15990.8 total,   4957.6 free,   2071.8 used,   8961.4 buff/cache
MiB Swap:      0.0 total,      0.0 free,      0.0 used.  13552.9 avail Mem

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
      1 root      20   0 7104376  73784  60572 S   0.3   0.5   0:00.46 dotnet
     21 root      20   0    2480    516    448 S   0.0   0.0   0:00.00 sh
    363 root      20   0    6996   3352   2868 R   0.0   0.0   0:00.00 top

top コマンドで cpu を表示した状況です。

top - 02:18:52 up  6:03,  0 users,  load average: 0.13, 0.25, 0.25
Tasks:   3 total,   1 running,   2 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu0  :  2.0 us,  1.0 sy,  0.0 ni, 96.9 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu1  :  3.3 us,  0.7 sy,  0.0 ni, 95.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.3 si,  0.0 st
%Cpu2  :  2.3 us,  1.0 sy,  0.0 ni, 96.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu3  :  1.7 us,  0.7 sy,  0.0 ni, 97.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :  15990.8 total,   4957.1 free,   2071.8 used,   8961.9 buff/cache
MiB Swap:      0.0 total,      0.0 free,      0.0 used.  13553.0 avail Mem

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
      1 root      20   0 7178120  73816  60576 S   0.0   0.5   0:00.47 dotnet
     21 root      20   0    2480    516    448 S   0.0   0.0   0:00.00 sh
    363 root      20   0    6996   3352   2868 R   0.0   0.0   0:00.00 top

コンテナの情報を表示してみます。

# cat /etc/*-release
PRETTY_NAME="Debian GNU/Linux 11 (bullseye)"
NAME="Debian GNU/Linux"
VERSION_ID="11"
VERSION="11 (bullseye)"
VERSION_CODENAME=bullseye
ID=debian
HOME_URL="https://www.debian.org/"
SUPPORT_URL="https://www.debian.org/support"
BUG_REPORT_URL="https://bugs.debian.org/"

このコンテナは Debian GNU/Linux をベースに作成されています。つまり、Debian GNU/Linux と同じように扱うことができます。

パフォーマンスの計測

コンテナ環境

項目	バージョン
Base Image	Debian GNU/Linux 11
dotnet	7.0
ASP.NET Core	7.0

コンテナリソースの割り当て

項目	設定値
CPU コアの数	0.5
メモリサイズ(Gi)	1Gi

リクエスト処理完了までの所要時間

No	状況	リクエスト所要時間(秒)
1	デプロイ直後	0.346665秒
2	連続して2回目	0.197049秒
3	さらに3回目	0.191124秒
4	スケールゼロ回復直後	7.104071秒
5	連続して2回目	0.202285秒
6	さらに3回目	0.196141秒

ログストリーム：起動時間を表示するログ
※該当するログ情報なし

状況	アプリ起動時間(秒)
デプロイ直後	---秒
スケールゼロ回復直後	---秒

メトリック：CPU使用率

状況	CPU使用率
デプロイ後：ピーク値	0.00707コア
スケールゼロ回復後：ピーク値	0.01コア

メトリック：メモリ使用量

状況	メモリ使用量
デプロイ後：ピーク値	28.9MB
スケールゼロ回復後：ピーク値	26.6MB

アプリケーションがスケールゼロ状態から再びアクティブになった後、リクエストを処理するまでにかなり時間がかかる状況がわかります。ただしスケールゼロ状態は、--min-replicas 1: と設定することにより回避可能です。

まとめ

Azure Container Apps 環境で、Dockerfile からビルドした C# ASP.NET Core Web サービスのカスタムコンテナイメージを起動することができました。

.NET SDK、Docker、Azure CLI を使って、ASP.NET Core アプリの開発からコンテナイメージの作成、Azure 環境へのデプロイまで、すべてをターミナルから行うことができます。このように、クラウドでのシステム開発に必要なスキルや理解を深めることができます。初めての人でも簡単に手順を追うことができるので、ぜひ挑戦してみてください。

どうでしたか？検証目的として、WSL Ubuntu で、C# ASP.NET Core Web アプリケーションを Azure Container Apps 環境でコンテナとして手軽に起動することができます。ぜひお試しください。今後も Azure の開発環境などを紹介していきますので、ぜひお楽しみにしてください。

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