[AWS EXpert Online for JAWS-UG 18] 見せてやるよ、Step Functions の本気ってやつをな

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24th Nov, 2021
見せてやるよ、Step Functions
の本気ってやつをな
@toricls
AWS Expert Online JAWS-UG
@afukui
@_kensh

Introduce our States.
@toricls
@afukui
@_kensh
Kensuke Shimokawa
Snr. Serverless Specialist
Atsushi Fukui
Snr. Serverless Specialist
Tori Hara
Snr. Dev Advocate, Containers

ICE BREAK (一言ずつ)

Step Functions を使っていますか？

Step Functions の印象は？

Step Functions の魅力は？

本セッションは
想定される聴講者
• AWSをご利用されている事業者、デベロッパー
• AWSを今後利用したビジネスを考えている方
• サーバーレスでの構築に興味がある方
ゴール
• システムでの Step Functions の使い所を理解していただく

Step Functions のかゆいところ

JSON (ASL) でワークフローを書くのが大変？

JSON (ASL) でワークフローを書くのが大変？
{
"StartAt": "Check Stock Price",
"Comment": "An example of itegrating lambda functtions in Step Functions state machine.",
"States": {
"Check Stock Price": {
"Type": "Task",
"Resource": "<CHECK_STOCK_PRICE_LAMBDA_ARN>",
"Next": "Generate Buy/Sell recommendation"
},
"Generate Buy/Sell recommendation": {
"Type": "Task",
"Resource": "<GENERATE_BUY_SELL_RECOMMENDATION_LAMBDA_ARN>",
"ResultPath": "$.recommended_type",
"Next": "Request Human Approval"
},
"Request Human Approval": {
"Type": "Task",
"Resource": "arn:<PARTITION>:states:::sqs:sendMessage.waitForTaskToken",
"Parameters": {
"QueueUrl": "<REQUEST_HUMAN_APPROVAL_SQS_URL>",
"MessageBody": {
"Input.$": "$",
"TaskToken.$": "$$.Task.Token"
}
},
"ResultPath": null,
"Next": "Buy or Sell?"
},
"Buy or Sell?": {
"Type": "Choice",
"Choices": [
{
"Variable": "$.recommended_type",
"StringEquals": "buy",
"Next": "Buy Stock"
},
{
"Variable": "$.recommended_type",
"StringEquals": "sell",
"Next": "Sell Stock"
}
]
},
"Buy Stock": {
"Type": "Task",

Step Functions Workflow Studio によるワークフローの構築
Workflow Studio は、ビジュアルツールを使用
してワークフローをより迅速に開発
https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/new-aws-step-functions-workflow-studio-a-low-code-visual-tool-for-building-state-machines/
Data Science
Amazon SageMaker
Amazon EMR
Amazon Athena
Amazon Glue

AWS Step Functions Data Science SDK による
ワークフローの構築
AWS Step Functions Data Science SDK : Pythonで前処理 - 学習 - デプロイのワークフローを構築
https://aws.amazon.com/jp/about-aws/whats-new/2019/11/introducing-aws-step-functions-data-science-sdk-amazon-sagemaker/
https://github.com/aws/amazon-sagemaker-examples/

Step Functions が YAML のツールサポートを追加
• 一部ツールにおいてステートマシンの定義に YAML を使えるように
• AWS Toolkit for Visual Studio Code, AWS CloudFormation でサポート
AWS Toolkit for Visual Studio Code AWS CloudFormation
JSON YAML

CDK Step Functions コンストラクトの利用
• @aws-cdk/aws-stepfunctions
パッケージには、ワークフローを
構築するためのコンストラクトが
含まれています
• @aws-cdk/aws-stepfunctions-
tasksパッケージには、他のAWS
サービスを呼び出すために使用さ
れるクラスが含まれています
(snip)
const getStatus = new tasks.LambdaInvoke(this, 'Get Job Status', {
lambdaFunction: getStatusLambda,
// Pass just the field named "guid" into the Lambda, put the
// Lambda's result in a field called "status" in the response
inputPath: '$.guid',
outputPath: '$.Payload',
});
const definition = submitJob
.next(waitX)
.next(getStatus)
.next(new sfn.Choice(this, 'Job Complete?')
// Look at the "status" field
.when(sfn.Condition.stringEquals('$.status', 'FAILED'), jobFailed)
.when(sfn.Condition.stringEquals('$.status', 'SUCCEEDED'), finalStatus)
.otherwise(waitX));
new sfn.StateMachine(this, 'StateMachine', {
definition,
timeout: Duration.minutes(5),
});

Step Functions から呼ばれる
Lambda 関数のリポジトリ分け
どうするのが正解？

Step Functions から呼ばれる Lambda 関数のリポジトリ分け
AWS Lambda
AWS Lambda
AWS Lambda
AWS Lambda
AWS CodeCommit
どの単位でリポジトリに入れる？

ドメイン駆動設計 (Eric Evans - 2003)
設計における意思決定とドメイン設計
の議論における技術的な用語の広義の
フレームワークを提供
ユビキタス言語
ビジネスドメインエキスパートと開発者の間の
意思疎通として利用される用語によってモデリ
ングと設計を行う
戦略的な設計のためのガイドライン
境界づけられたコンテキストの考察

境界づけられたコンテキスト
境界づけられたコンテキストはユビ
キタス言語によって設計されたモデ
ルを適用できる限定された範囲
コンテキストの境界を定めることで
、チームメンバーは何を一致させる
べきで何を独立して開発できるのか
についての理解を明確化し、共有で
きる
https://www.martinfowler.com/bliki/BoundedContext.html
Customer
Ticket
Product
Product
version
Customer
Product
Territory
Opportunity
Pipeline
Salesperson
Defect
Sales context Support context

コンテキストマップ
Sales context Support context
Marketing context
境界づけられたコンテキストだけでは、ドメインの
全体像を示すことはできない
コンテキストマップは、境界づけられたコンテキスト
を統合することにより、異なるが関連するユビキタス
言語のマッピングを処理する
DDDでは境界づけられたコンテキストを統合するため
の７つのパターンを説明
• 共有カーネル (Shared Kernel)
• 顧客/供給者の開発チーム (Customer/Supplier
Development Teams)
• 順応者 (Conformist)
• 腐敗防止層 (Anticorruption layer)
• 別々の道 (Separate ways)
• 公開ホストサービス (Open/Host service)
• 公表された言語 (Published language)

Step Functions から呼ばれる
Lambda関数のデバッグは
どうやれば良いか？

ビジネスロジックの配置
ReserveFlight Function
CreateBooking Function
ReserveHotel Function
BookTrip Workflow
広範なスタックで構成された
ビジネスロジック
POST / HTTP/1.1
StartExecution
分散されたロジック
小さなスタックで Unit Test 完結
travelAgent.bookTrip()
reserveFlight()
reserveHotel()
createBooking()
TravelAgent::bookTrip()
ローカルに配置されるロジック
サーバーレスアプリケーション
AWS Step Functions State Machine
これまでのアプリケーション
Class Method
入力バリデーション
+
データ変換
+
ビジネスルール
https://speakerdeck.com/_kensh/serverless-testing-2021?slide=43

広範なテストのために必要な変更
Business
logic
handler()
Order
Repository
Business
logic
handler()
Order
Backlog
test()
assert()
act()
assert()
Unit
Tests
Integration Tests
Permissions untested
Unit
Tests
Integration Tests
Permissions untested
Deploy
to test
Deploy
to test

Step Functions の入出力処理
(JSON path syntax) どうやって慣れる？

Step Functions の入出力処理
https://docs.aws.amazon.com/step-functions/latest/dg/concepts-input-output-filtering.html
• InputPath では、Task 状態
のタスクにどの JSON 入力
部分を渡すかを選択
• ResultPath を使用して、出
力に渡す状態入力とタスク
結果の組み合わせを選択
• OutputPath では、JSON 出
力をフィルタリングして、
出力に渡される情報を絞り
込む

Data flow simulator
各Stateは、JSONを受け取
り、出力としてJSONを次
の状態に渡します
• データが状態から状態へとど
のように流れるかを理解する
• データをフィルタリングおよ
び操作する方法を学ぶ

builders.flash
https://aws.amazon.com/jp/builders-flash/202104/stepfunctions-fizzbuzz

Step Functions にまつわる
学校で友達に自慢したくなること

Step Functions で
復元力のあるAWS Fargate Task 実行って？

AWS Fargate with Step Functions
3. Fargate Task の「stoppedReason」
に基づく詳細なエラー処理
2. 並列化された Fargate Task
1. 復元力のあるスケジュールされた
Fargate Task
「リトライ」機能を使用
Map State を使用して、パラメータ化された
Fargate Task を実行
エラーが ResourceInitializationError の場合は再試行
CannotPullContainerError の場合は失敗
https://github.com/toricls/aws-fargate-with-step-functions

オンプレミスのジョブとどうやって連携する？

Callback ワークフロー
AWS Step Functions workflow
Start
Notify
End
ワークフロー
Job
Notify
Event
(time-based)
オンプレミス
サーバー
Queue Lambda function
Token, Param
Token, Result
OR
Tokenを外部サービスに連携して、
コールバック待機可能
Amazon Elastic Container
Service (Amazon ECS)
https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/step-functions/latest/dg/callback-task-sample-sqs.html

並列ジョブをどうやって実装する？

Lambda 関数ジョブの並列化 with Map
Start
End
ワークフロー
Transform
Load
Event
(time-based)
S3
Extract function
Transform function
Load function
Transform
Load
Extract
Transform
Load
Map
Lambda関数でのETLを Map State により並列化
[data1, data2, …, dataN]
https://docs.aws.amazon.com/step-functions/latest/dg/amazon-states-
language-map-state.html

Step FunctionsをAPI処理に使える？

軽量 ETL オーケストレーションとして使う
Start
Extract
End
ワークフロー
Transform
Load
Amazon
API Gateway
より軽量で短時間なETL処理であれば、
API Gateway から同期的にワークフローをコールする
ことも可能

BFF（Backends For Frontends）として使う
Start
API
End
ワークフロー
API
API
Amazon
API Gateway
API Gatewayから同期的に
Express ワークフローを
コールする
Mobile
client
オンプレミス
サーバー
Lambda function
Amazon Elastic Container
Service (Amazon ECS)
BFF

非同期パターンとして使う with WebSockets
サーバーからクライアントへ WebSockets による通知を
行い、よりタイムリーに実行結果を送信
Step Functions workflow
onConnect
API Gateway
(WebSockets)
Step Functions
Lambda
API Gateway
Mobile
client
https://aws.amazon.com/blogs/compute/from-poll-to-push-transform-apis-using-amazon-api-gateway-rest-apis-and-websockets/
API Gatewayから非同期にワークフローを
実行する
Amazon DynamoDB

デザインパターンの視点を考えたい

自律的に処理をコントロールするには？

コレオグラフィーパターンとは
• 必要なすべての情報を含んだ最初のイベントを 1 つのメッセージに保存し
て、最初のトランザクションを完了
• 他のサービスがそのメッセージを非同期的に取得し、それぞれのタスクを
完了させる
• サービスが疎結合になり、直接互いに影響を与えない
• メッセージの保存と取得が非同期の関係になり、スケーラビリティと信頼
性が向上

コレオグラフィーパターン
ユーザー
リクエストサービスリクエストキュー
サービスA
サービスB
サービスC

実装例1: SNS、 SQS、 Lambdaの利用
ユーザー
リクエストサービス Amazon
SNS
Amazon SQS
Amazon SQS
Amazon SQS
AWS Lambda
AWS Lambda
AWS Lambda
ファンアウト

実装例2: Amazon EventBridgeの利用配送
ポイント
プレミアム会員
カート
支払
支払い方法
認証
注文
１分毎に実行
Events
会員
ステータス
支払認証
カートに
入れる
注文完了
Amazon
EventBridge
リクエストサービスイベントバス

中央で処理をコントロールするには？

コレオグラフィーとオーケストレーション
ユーザー
リクエストサービスリクエストキュー
サービスA
サービスB
サービスC
サービスA
サービスB
サービスC
ユーザーリクエストサービス
Step Functions workflow

オーケストレーション
口座申請
口座
データ
チェック
人による
確認
IDをチェック
アドレスのチェック
人による確認
口座の作成
1つのプロセスがワークフローの状態を管理し、
適切なサービスを順番に呼び出す
Step Functions で実装可能

長期トランザクションを管理するには？

Sagaパターン
• ”Saga内のトランザクションは相互に関連しており、（非アトミックな）ユニット
として実行する必要がある。Sagaの部分的な実行は望ましくなく、エラーが発生
した場合は補償する必要がある。”
• 部分的な実行を修正するには、各SagaトランザクションT(i)に補償
トランザクションC(i)を提供する必要がある。
• 補償トランザクションは、セマンティックの観点から、T(i)によって実行されたア
クションをすべて元に戻すが、(他のトランザクションによって変更されている可
能性があるため)データベースをT(i)の実行が開始されたときに存在していた
状態に戻すとは限らない。

Sagaの実装
• アプリケーションプログラマの観点からは、Sagaの開始と終了、各トランザク
ションの開始と終了、および補償トランザクションをシステムに知らせるため
のメカニズムが必要
• SagaトランザクションIDや補償トランザクションの名前、エントリポイント、
補償トランザクションに必要なパラメータ、セーブポイントなどを保持する必
要がある

Sagaの実装(バックワードリカバリ)

Sagaの実装 (フォワードリカバリとSave Point)
注意：常に可能であるとは限らない

Sagaと並列トランザクション
• Sagaは並列トランザクションを含むように拡張することが可能
• 並列Sagaの各プロセス内で、トランザクションはシーケンシャルなSagaと同様
に逆の順序で補償
• 子プロセスのすべての補償は、子プロセスの作成前に実行された
親トランザクションの補償の前に発生する必要がある

マイクロサービスアーキテクチャと共に再び注目
• Chris RichardsonがMicroservices PatternsでSagaパターンを取り上げたこと
で再び注目を浴びる(*)
• Pattern: Saga (**)
• マイクロサービスで典型的な Database per Serviceパターンを適用している
場合、個々のマイクロサービス内ではACIDトランザクションを利用出来る
が、サービスをまたがるトランザクションを管理する仕組みが必要
• => Sagaパターン
• 実装例としてコレオグラフィベースのSagaとオーケストレーションベースの
Sagaを紹介 (*) https://microservices.io/index.html
(**) https://microservices.io/patterns/data/saga.html

Step Functions による Saga パターンの実装
https://docs.aws.amazon.com/prescriptive-guidance/latest/patterns/implement-the-serverless-saga-pattern-by-using-aws-step-functions.html
このパターンは、図で強調表示されている
タスクごとに Lambda関数と、3つの
DynamoDBテーブルをデプロイします。
各Lambda関数は、トランザクションがコ
ミットされたかロールバックされたかに応
じて、対応するDynamoDBテーブルのitem
を作成、更新、削除します。
Amazon SNSを使用してテキスト（SMS）
メッセージをサブスクライバーに送信し、
トランザクションの失敗または成功を通知

コードフリーな世界観に浸りたい

Step Functions が AWS SDK との統合をサポート
AWS Step Functions Express Workflows
Start
End
GetSampleVideo
GetTranscriptionText
• 200+のサービス、9000+の API
アクションを新たにサポート
• カスタムコードの記述不要で、SDK で
提供されている API を呼び出せる
• ASL 組み込み関数を使って
データを変換することができる
• ほとんの場合 IAM ポリシーは自動生成
されないので、明示的に追加する必要
がある
ポイント
AWS SDK
サポートされているサービス一覧
https://docs.aws.amazon.com/step-functions/latest/dg/supported-services-awssdk.html
StartTextTranslation
StartTranscriptionJob
Amazon Transcribe
Amazon Translate
s3:copyObject
transcribe:startTranscriptionJob
s3:getObject
translate:translateText

EventBridge のターゲットに
新機能 API Destinations を指定可能に
ポイント
• 任意のエンドポイントに対して
HTTPリクエストを送ることができる
• コードの実装は不要
• 3種類の認証タイプ (Basic認証 / OAuth
クライアントクレデンシャル / API
キー) を利用可能。クレデンシャルは
AWS Secrets Manager で管理。
• 入力値のカスタマイズやリトライ、
呼び出しレートの調整も可能

まとめ
• Step Functions はサーバーレスなワークフローであり、ご利用した分の課金
になります。
• マイクロサービスをオーケストレーションしたい場合、Step Functions で処
理を制御することにより、可視化されたワークフローを体験できます。
• サーバーレスサービスの中でも特に進化の早いサービスの一つとなってお
り、多くのユースケースで使われています。

Thank you!
@toricls
@afukui
@_kensh

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