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CFNでマルチAZ DBクラスターRDSを作成する

目次

CloudFormationを使用して、マルチAZ DBクラスター構成のRDSを作成する

以下のページで、マルチAZ配置を取り上げました。

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2022年3月にマルチAZ DBクラスターがリリースされました。

あるマルチ AZ DB クラスターの配置は、2 つの読み取り可能なスタンバイ DB インスタンスを持つ Amazon RDS の高可用性の配置モードです。

マルチ AZ DB クラスター配置

本ページでは、CloudFormationを使用して、マルチAZ DBクラスターを作成します。

構築する環境

Diagram of Multi-AZ DB Cluster RDS Using CloudFormation.

マルチAZ DBクラスターを作成します。
クラスターはMySQLタイプとします。

EC2インスタンスも作成します。
DBクラスターに接続するクライアントとして使用します。
インスタンスは最新版のAmazon Linux 2です。

2種類のVPCエンドポイントを作成します。

1つ目はSSM用です。
SSM Session Managerを使用して、プライベートサブネット内のEC2インスタンスに接続するためです。

2つ目はS3用です。
S3バケット上に構築されたyumリポジトリにアクセスするためです。

CloudFormationテンプレートファイル

上記の構成をCloudFormationで構築します。
以下のURLにCloudFormationテンプレートを配置しています。

https://github.com/awstut-an-r/awstut-fa/tree/main/112

テンプレートファイルのポイント解説

RDS

DBサブネットグループ

Resources:
  DBSubnetGroup:
    Type: AWS::RDS::DBSubnetGroup
    Properties:
      DBSubnetGroupName: !Sub "${Prefix}-dbsubnetgroup"
      DBSubnetGroupDescription: Test DB SubnetGroup.
      SubnetIds:
        - !Ref DBSubnet1
        - !Ref DBSubnet2
        - !Ref DBSubnet3
Code language: YAML (yaml)

RDSのサブネットグループです。
ポイントは関連付けるサブネット数です。

DB クラスターで選択する DB サブネットグループは、少なくとも ３つのアベイラビリティーゾーンを対象とする必要があります。この設定により、DB クラスターの各 DB インスタンスが別のアベイラビリティーゾーンに配置されます。

マルチ AZ DB クラスターの作成

上記の引用に従い、サブネットグループに3つのサブネットを設定します。

DBクラスター

Resources:
  DBCluster:
    Type: AWS::RDS::DBCluster
    DeletionPolicy: Delete
    Properties:
      AllocatedStorage: !Ref DBAllocatedStorage
      AutoMinorVersionUpgrade: true
      DatabaseName: !Ref DBName
      DBClusterIdentifier: !Sub "${Prefix}-dbcluster"
      DBClusterInstanceClass: !Ref DBClusterInstanceClass
      DBClusterParameterGroupName: !Ref DBClusterParameterGroup
      DBSubnetGroupName: !Ref DBSubnetGroup
      Engine: !Ref DBEngine
      EngineVersion: !Ref DBEngineVersion
      Iops: !Ref DBIops
      MasterUsername: !Ref DBMasterUsername
      MasterUserPassword: !Ref DBMasterUserPassword
      Port: !Ref DBPort
      StorageType: io1
      VpcSecurityGroupIds:
        - !Ref DBSecurityGroup
Code language: YAML (yaml)

ポイントを取り上げます。

ストレージのタイプはポイントです。

マルチ AZ DB クラスターは、プロビジョンド IOPS ストレージのみをサポートします。

マルチ AZ DB クラスターの制限事項

上記の引用に従い、StorageTypeプロパティに「io1」を指定します。

確保するストレージとIOPSもポイントです。
AWS公式ページによりますと、MySQLタイプの場合、両パラメータの取り得る値は以下の通りです。

  • ストレージ：100 GiB – 64 TiB
  • プロビジョンドIOPS：1,000-256,000 IOPS

ですから今回はAllocatedStorageプロパティに「100(GiB)」を、Iopsプロパティに「1000(IOPS)」を指定します。

DBClusterInstanceClassでインスタンスクラスを指定します。
マルチAZ DBクラスターで指定可能なインスタンスクラスは「db.m6gd」または「db.m5d」です。
ですから今回は前者の最小サイズの「db.m6gd.large」を指定します。

EngineおよびEngineVersionプロパティで、作成するDBクラスターのエンジンタイプを指定します。
マルチAZ DBクラスターは2種類のDBエンジンをサポートしています。

マルチ AZ DB クラスターは MySQL および PostgreSQL DB エンジンでのみサポートされます。

マルチ AZ DB クラスターの作成

上記の引用にしたが、前者に「mysql」を、後者に「8.0.28」を指定します。

(参考) EC2インスタンス

Resources:
  Instance:
    Type: AWS::EC2::Instance
    Properties:
      IamInstanceProfile: !Ref InstanceProfile
      ImageId: !Ref ImageId
      InstanceType: !Ref InstanceType
      NetworkInterfaces:
        - DeviceIndex: 0
          SubnetId: !Ref InstanceSubnet
          GroupSet:
            - !Ref InstanceSecurityGroup
      UserData: !Base64 |
        #!/bin/bash -xe
        yum update -y
        yum install -y mariadb
Code language: YAML (yaml)

EC2インスタンスからDBインスタンスにアクセスするために、クライアントパッケージを準備する必要があります。
今回はユーザデータを使用して、パッケージをインストールします。

ユーザデータに関する詳細については、以下のページをご確認ください。

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Amazon Linux 2から各種RDSに接続するためのクライアントパッケージについては、以下のページをご確認ください。

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環境構築

CloudFormationを使用して、本環境を構築し、実際の挙動を確認します。

CloudFormationスタックを作成し、スタック内のリソースを確認する

CloudFormationスタックを作成します。
スタックの作成および各スタックの確認方法については、以下のページをご確認ください。

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各スタックのリソースを確認した結果、今回作成された主要リソースの情報は以下の通りです。

  • EC2インスタンス：i-0c11a6ebbe7a679c
  • DBクラスター：fa-112-dbcluster
  • DBクラスターの書き込み用エンドポイント：fa-112-dbcluster.cluster-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com
  • DBクラスターの読み込み用エンドポイント：fa-112-dbcluster.cluster-ro-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com

AWS Management Consoleから各リソースを確認します。

DBクラスターを確認します。

Detail of RDS 1.

正常にDBクラスターが作成されています。
クラスター内に3つのDBインスタンスが3つのAZに1つずつ作成されています。
インスタンス1が書き込み用で、残り2つのインスタンス(インスタンス2およびインスタンス3)が読み込み用であることもわかります。

エンドポイントも2種類用意されていることがわかります。
一方が書き込み用、もう一方が読み込み用です。

設定の詳細も確認します。

Detail of RDS 2.

インスタンスクラスやストレージ・IOPS等が、CloudFormationテンプレートで指定した通りに設定されています。

動作確認

DBクラスターに接続

EC2インスタンスからプライマリインスタンスに接続します。
EC2インスタンスへのアクセスはSSM Session Managerを使用します。

% aws ssm start-session --target i-0c11a6ebbe7a67b9c
...
sh-4.2$
Code language: Bash (bash)

SSM Session Managerの詳細につきましては、以下のページをご確認ください。

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DBクラスターの2種類のエンドポイントの名前解決を行います。

sh-4.2$ nslookup fa-112-dbcluster.cluster-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com
Server:		10.0.0.2
Address:	10.0.0.2#53

Non-authoritative answer:
fa-112-dbcluster.cluster-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com	canonical name = fa-112-dbcluster-instance-1.cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com.
Name:	fa-112-dbcluster-instance-1.cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com
Address: 10.0.2.137

sh-4.2$ nslookup fa-112-dbcluster.cluster-ro-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com
Server:		10.0.0.2
Address:	10.0.0.2#53

Non-authoritative answer:
fa-112-dbcluster.cluster-ro-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com	canonical name = fa-112-dbcluster-instance-3.cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com.
Name:	fa-112-dbcluster-instance-3.cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com
Address: 10.0.3.101
Code language: Bash (bash)

名前解決状況から、書き込み用エンドポイントはインスタンス1に、読み込み用エンドポイントはインスタンス3に接続できることがわかります。

ユーザーデータによるEC2インスタンスの初期化処理の実行状況を確認します。

sh-4.2$ sudo yum list installed | grep mariadb
mariadb.aarch64                       1:5.5.68-1.amzn2                 @amzn2-core
mariadb-libs.aarch64                  1:5.5.68-1.amzn2                 installed

sh-4.2$ mysql -V
mysql  Ver 15.1 Distrib 5.5.68-MariaDB, for Linux (aarch64) using readline 5.1
Code language: Bash (bash)

正常にMySQLクライアントパッケージがインストールされていることがわかります。

このクライアントパッケージを使用して、書き込み用エンドポイントに接続します。

sh-4.2$ mysql -h fa-112-dbcluster.cluster-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com -P 3306 -u testuser -D testdb -p
Enter password:
Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 26
Server version: 8.0.28 Source distribution

Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

MySQL [testdb]>
Code language: Bash (bash)

接続できました。

試しにテスト用テーブルを作成し、テストデータを保存します。

MySQL [testdb]> CREATE TABLE planet (id INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT, name VARCHAR(30), PRIMARY KEY(id));

MySQL [testdb]> INSERT INTO planet (name) VALUES ("Mercury");

MySQL [testdb]> select * from planet;
+----+---------+
| id | name    |
+----+---------+
|  1 | Mercury |
+----+---------+
Code language: Bash (bash)

正常に動作しました。

次に読み込み用エンドポイントに接続します。

sh-4.2$ mysql -h fa-112-dbcluster.cluster-ro-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com -P 3306 -u testuser -D testdb -p
...
MySQL [testdb]>
Code language: Bash (bash)

こちらも正常に接続できました。

MySQL [testdb]> select * from planet;
+----+---------+
| id | name    |
+----+---------+
|  1 | Mercury |
+----+---------+

MySQL [testdb]> INSERT INTO planet (name) VALUES ("Venus");
ERROR 1290 (HY000): The MySQL server is running with the --read-only option so it cannot execute this statement
Code language: Bash (bash)

読み込みは成功しました。
プライマリインスタンスであるインスタンス1に書き込んだ内容が、リードレプリカであるインスタンス3にも反映されています。

一方で、書き込みには失敗しました。
これはインスタンス3が読み込み専用であるためです。

フェイルオーバー

通常、書き込み用インスタンスが停止した場合、自動的に読み込み用インスタンスにフェイルオーバーします。
今回はAWS CLIを使用して、手動でフェイルオーバーさせます。

$ aws rds failover-db-cluster \
--db-cluster-identifier fa-112-dbcluster
Code language: Bash (bash)

改めてDBクラスターの状況を確認します。

Detail of RDS 3.

フェイルオーバーによって、インスタンス3がライターインスタンスに、残りの2台がリーダーインスタンスになりました。

イベントログを見ても、インスタンス3がライターに昇格したことがわかります。

もう一度、各エンドポイントの名前解決状況も確認します。

sh-4.2$ nslookup fa-112-dbcluster.cluster-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com
Server:		10.0.0.2
Address:	10.0.0.2#53

Non-authoritative answer:
fa-112-dbcluster.cluster-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com	canonical name = fa-112-dbcluster-instance-3.cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com.
Name:	fa-112-dbcluster-instance-3.cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com
Address: 10.0.3.101

sh-4.2$ nslookup fa-112-dbcluster.cluster-ro-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com
Server:		10.0.0.2
Address:	10.0.0.2#53

Non-authoritative answer:
fa-112-dbcluster.cluster-ro-cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com	canonical name = fa-112-dbcluster-instance-1.cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com.
Name:	fa-112-dbcluster-instance-1.cl50iikpthxs.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com
Address: 10.0.2.137
Code language: Bash (bash)

書き込み用エンドポイントはインスタンス3に、読み込み用エンドポイントはインスタンス1に接続できることがわかります。

まとめ

CloudFormationを使用して、マルチAZ DBクラスターを作成しました。

AWS
EC2(Linux) RDS S3 SSM Session Manager
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