AWS CDKで作るサーバーレスデータベース基盤【第1回】 Aurora Serverless V2構築

小林翔馬

2025.03.15

こんにちは！製造ビジネステクノロジー部の小林です。

「インフラをコードで管理したい」
「サーバーレスデータベースの実力が知りたい」
「CDK使ってみようかなあ」

そんな疑問や興味をお持ちの方に向けて、「AWS CDKで作るサーバーレスデータベース基盤」シリーズをスタートします！

このシリーズで学べること

AWS CDKの魅力は、おなじみのプログラミング言語でAWSリソースを定義できること。

第1回となる本記事では、

AWS CDKの基本的な使い方
Amazon Auroraの構築
を、実際のコード例とともに解説します。

最終ゴールは？

シリーズの最終回では、RDS ProxyとRDS Data APIを比較する予定です。

どちらが高速なのか？
どんなユースケースに向いているのか？
実装の難易度は？

AWS X-Ray、Apache Benchを活用し、実測データに基づいた分析で、それぞれのパフォーマンスを評価していきます。
ステップバイステップで解説していきますので、最後までお付き合いいただけたら嬉しいです。

本シリーズで使用する環境

AWS CDK V2（TypeScript）
AWS Lambda（TypeScript）
Amazon API Gateway
Amazon Aurora Serverless V2（PostgreSQL）
Amazon RDS Proxy
Amazon RDS Data API

システム構成図

以下は本シリーズで構築するシステムの全体像です。
今回の記事では、VPCとAurora Serverlessの部分を構築します。
system-diagram

最終的なディレクトリ構成

cdk-aurora
├── bin
│   └── main.ts                 # CDKアプリケーションのエントリーポイント
├── lambda
│   ├── data-api-lambda.ts      # Data APIを使用するLambda関数のソースコード
│   ├── package-lock.json       # Lambda関数の依存関係ロックファイル
│   ├── package.json            # Lambda関数の依存関係定義
│   └── rds-proxy-lambda.ts     # RDS Proxyを使用するLambda関数のソースコード
├── lib
│   ├── apigateway.ts           # API Gatewayリソースを定義
│   ├── aurora.ts               # Aurora Serverless v2リソースを定義
│   ├── lambda.ts               # Lambda関数リソースを定義
│   ├── main-stack.ts           # メインCDKスタック（全リソースの統合）
│   └── vpc.ts                  # VPCリソースを定義
├── package-lock.json           # プロジェクト全体の依存関係ロックファイル
├── package.json                # プロジェクト全体の依存関係とスクリプト定義
├── test                        # テストコードディレクトリ
├── tsconfig.json               # TypeScriptコンパイラ設定
├── cdk.json                    # CDK設定ファイル
└── README.md

やってみる

環境
以下の環境で実装しています。CDKはTypeScriptで実装しています。

$ sw_vers
ProductName:     macOS
ProductVersion:  14.7.4
BuildVersion:    23H420

$ node -v
v20.18.3

$ npm -v
10.8.2

$ cdk --version
2.1003.0 (build b242c23)

では構築していきます。
本記事では以下のリソースを構築します。

Amazon VPC
- プライベートサブネット（2つのアベイラビリティゾーン）
- セキュリティグループ
Amazon Aurora Serverless V2（PostgreSQL）
- PostgreSQL 16.1互換エンジン
- 最小容量: 0.5 ACU
- 最大容量: 1 ACU
AWS Secrets Manager
- データベースのパスワード管理用

これらのリソースはAWS CDK V2を使用してTypeScriptで定義し、CloudFormationスタックとしてデプロイします。構築したAurora Serverless V2は、後続の記事で紹介するRDS Proxy、Lambda関数、API Gatewayと連携させる基盤となります。

CDKプロジェクトを作成します。

mkdir cdk-aurora
cd cdk-aurora
cdk init app --language=typescript

lib/vpc.tsファイルを作成し、VPCを定義します。

vpc.ts

import * as ec2 from 'aws-cdk-lib/aws-ec2';
import { Construct } from 'constructs';

export class Vpc extends Construct {
  public readonly vpc: ec2.Vpc;

  constructor(scope: Construct, id: string) {
    super(scope, id);

    this.vpc = new ec2.Vpc(this, 'AuroraVpc', {
      maxAzs: 2,
      natGateways: 0,
      subnetConfiguration: [
        {
          name: 'Private',
          subnetType: ec2.SubnetType.PRIVATE_ISOLATED,
          cidrMask: 24
        }
      ]
    });
  }
}

lib/aurora.tsファイルを作成し、Aurora Serverless v2クラスターを定義します。

aurora.ts

import * as cdk from 'aws-cdk-lib';
import * as rds from 'aws-cdk-lib/aws-rds';
import * as ec2 from 'aws-cdk-lib/aws-ec2';
import * as secretsmanager from 'aws-cdk-lib/aws-secretsmanager';
import { Construct } from 'constructs';

export class Aurora extends Construct {
  public readonly cluster: rds.DatabaseCluster;
  public readonly dbSecret: secretsmanager.Secret;

  constructor(scope: Construct, id: string, vpc: ec2.Vpc) {
    super(scope, id);

    // データベース認証情報のシークレットを作成
    this.dbSecret = new secretsmanager.Secret(this, 'AuroraSecret', {
      generateSecretString: {
        secretStringTemplate: JSON.stringify({ username: 'postgres' }),
        generateStringKey: 'password',
        excludeCharacters: '/@" ',
      },
    });

    // セキュリティグループの作成
    const dbSecurityGroup = new ec2.SecurityGroup(this, 'DBSecurityGroup', {
      vpc,
      description: 'Security group for Aurora Serverless v2',
      allowAllOutbound: true,
    });

    // VPC内からの接続を許可
    dbSecurityGroup.addIngressRule(
      ec2.Peer.ipv4(vpc.vpcCidrBlock),
      ec2.Port.tcp(5432),
      'Allow database connections from within VPC'
    );

    // Aurora Serverless v2クラスターの作成
    this.cluster = new rds.DatabaseCluster(this, 'AuroraCluster', {
      engine: rds.DatabaseClusterEngine.auroraPostgres({
        version: rds.AuroraPostgresEngineVersion.VER_16_1,
      }),
      credentials: rds.Credentials.fromSecret(this.dbSecret),
      defaultDatabaseName: 'demodb',
      vpc,
      vpcSubnets: {
        subnetType: ec2.SubnetType.PRIVATE_ISOLATED,
      },
      securityGroups: [dbSecurityGroup],
      writer: rds.ClusterInstance.serverlessV2('Writer', {
        autoMinorVersionUpgrade: true,
      }),
      serverlessV2MinCapacity: 0.5,
      serverlessV2MaxCapacity: 1,
    });

    // 出力値の設定
    new cdk.CfnOutput(this, 'ClusterEndpoint', {
      value: this.cluster.clusterEndpoint.hostname,
      description: 'Aurora Serverless v2 Cluster Endpoint',
    });

    new cdk.CfnOutput(this, 'SecretArn', {
      value: this.dbSecret.secretArn,
      description: 'Secret ARN for database credentials',
    });

    new cdk.CfnOutput(this, 'DatabaseName', {
      value: 'demodb',
      description: 'Default Database Name',
    });
  }
}

lib/main-stack.tsファイルを作成し、スタック全体を組み立てます。

main-stack.ts

import * as cdk from 'aws-cdk-lib';
import { Construct } from 'constructs';
import { Vpc } from './vpc';
import { Aurora } from './aurora';

export class MainStack extends cdk.Stack {
  constructor(scope: Construct, id: string, props?: cdk.StackProps) {
    super(scope, id, props);

    // VPCの作成
    const vpcStack = new Vpc(this, 'VpcConstruct');

    // Aurora Serverless v2の作成
    const auroraStack = new Aurora(this, 'AuroraConstruct', vpcStack.vpc);
  }
}

bin/main.tsファイルを更新して、main-stackを参照するようにします。

main.ts

import * as cdk from 'aws-cdk-lib';
import { MainStack } from '../lib/main-stack';

const app = new cdk.App();
new MainStack(app, 'MainStack', {
});

最後に、cdk.jsonの2行目のbin/をmain.tsに修正します。

{
  "app": "npx ts-node --prefer-ts-exts bin/main.ts",
  "watch": {
    "include": [
      "**"
    ],  
# 省略...

デプロイしていく

これでコードの準備ができました。
デプロイする前に、CDKが初めての環境では「ブートストラップ」が必要です。
ブートストラップの詳細については以下をご参照ください。

# CDKブートストラップ（初回のみ）
cdk bootstrap

# デプロイ前の構文チェックとCloudFormationテンプレート生成
cdk synth

cdk synthコマンドを実行すると、CDKが定義したインフラストラクチャがどのようなCloudFormationリソースに変換されるかが表示されます。コマンド実行結果の一部を見てみましょう。

VPCとサブネット

VpcConstructAuroraVpcF6C2749C:
  Type: AWS::EC2::VPC
  Properties:
    CidrBlock: 10.0.0.0/16
    EnableDnsHostnames: true
    EnableDnsSupport: true
    # 省略...

VpcConstructAuroraVpcPrivateSubnet1Subnet7CEADCDF:
  Type: AWS::EC2::Subnet
  Properties:
    AvailabilityZone:
      Fn::Select:
        - 0
        - Fn::GetAZs: ""
    CidrBlock: 10.0.0.0/24
    MapPublicIpOnLaunch: false
    Tags:
      - Key: aws-cdk:subnet-name
        Value: Private
      - Key: aws-cdk:subnet-type
        Value: Isolated
    # 省略...

VPCと2つのプライベートサブネット（アベイラビリティゾーンごとに1つずつ）が作成されます。
サブネットタイプはIsolatedとなっており、インターネットへの接続がないことがわかります。

Secret

AuroraConstructAuroraSecretB62C0F2A:
  Type: AWS::SecretsManager::Secret
  Properties:
    GenerateSecretString:
      ExcludeCharacters: '/@" '
      GenerateStringKey: password
      SecretStringTemplate: '{"username":"postgres"}'
  # 省略...

Secrets Managerにデータベースの認証情報が保存されます。
パスワードは自動生成され、ユーザー名は「postgres」に設定されています。

セキュリティグループ

AuroraConstructDBSecurityGroup87E99755:
  Type: AWS::EC2::SecurityGroup
  Properties:
    GroupDescription: Security group for Aurora Serverless v2
    SecurityGroupEgress:
      - CidrIp: 0.0.0.0/0
        Description: Allow all outbound traffic by default
        IpProtocol: "-1"
    SecurityGroupIngress:
      - CidrIp:
          Fn::GetAtt:
            - VpcConstructAuroraVpcF6C2749C
            - CidrBlock
        Description: Allow database connections from within VPC
        FromPort: 5432
        IpProtocol: tcp
        ToPort: 5432
    # 省略...

データベース用のセキュリティグループが作成され、VPC内からの5432ポート（PostgreSQL）へのアクセスが許可されています。

Aurora Serverless v2クラスター

AuroraConstructAuroraClusterC9A177F7:
  Type: AWS::RDS::DBCluster
  Properties:
    CopyTagsToSnapshot: true
    DBClusterParameterGroupName: default.aurora-postgresql16
    DBSubnetGroupName:
      Ref: AuroraConstructAuroraClusterSubnetsA9C71745
    DatabaseName: demodb
    Engine: aurora-postgresql
    EngineVersion: "16.1"
    # 省略...
    ServerlessV2ScalingConfiguration:
      MaxCapacity: 1
      MinCapacity: 0.5
    # 省略...

Aurora Serverless v2クラスターが作成され、PostgreSQL 16.1エンジンを使用しています。
最小キャパシティは0.5 ACU、最大キャパシティは1 ACUに設定されています。

DBインスタンス（ライター）

AuroraConstructAuroraClusterWriter49EBEE50:
  Type: AWS::RDS::DBInstance
  Properties:
    AutoMinorVersionUpgrade: true
    DBClusterIdentifier:
      Ref: AuroraConstructAuroraClusterC9A177F7
    DBInstanceClass: db.serverless
    Engine: aurora-postgresql
    PromotionTier: 0
    PubliclyAccessible: false
  # 省略...

Serverlessインスタンスタイプ（db.serverless）を使用したライターインスタンスが作成されます。

出力値

Outputs:
  AuroraConstructClusterEndpointAD49D660:
    Description: Aurora Serverless v2 Cluster Endpoint
    Value:
      Fn::GetAtt:
        - AuroraConstructAuroraClusterC9A177F7
        - Endpoint.Address
  AuroraConstructSecretArnE826CA4E:
    Description: Secret ARN for database credentials
    Value:
      Ref: AuroraConstructAuroraSecretB62C0F2A
  AuroraConstructDatabaseName66DB7FE9:
    Description: Default Database Name
    Value: demodb