AWSではじめる クラウド開発入門

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内容紹介

本書は、東京大学計数工学科で2021年度S1/S2タームに開講された"システム情報工学特論"の講義資料の一部を元に修正・増補して書籍化したものです。本書の目的は、クラウドの初心者を対象としてクラウドの基礎的な知識・概念を解説することです。Amazon Web Serviceが提供するクラウド環境を実例として、具体的なクラウドの利用方法をハンズオンにより学びます。

■本書の特徴：

1．初心者でも実践的な知識が身につく

本書はクラウドの初心者を対象としていますが、実践的な知識を学べます。AWSの提供するクラウド環境を例に、手を動かしながら知識を身につけられます。

2．コードで学べる

サーバー構成などをコードで管理する方法を丁寧に解説しています。AWSをコードで管理する方法を実際に手を動かしながら学ぶことができます。

3．豊富な図解

AWSのサービスや構築に関わる内容を概念図によって丁寧に解説しています。はじめての学習でも最後まで学べるような構成にしてあります。

書誌情報

• 著者: 真野　智之
• 発行日: 2021-09-27 (紙書籍版発行日: 2021-09-27)
• 最終更新日: 2021-09-27
• バージョン: 1.0.0
• ページ数: 368ページ(PDF版換算)
• 対応フォーマット: PDF
• 出版社: マイナビ出版

対象読者

著者について

真野　智之

情報理工学博士（東京大学大学院情報理工学系研究科システム情報学専攻）． 2021年より日本学術振興会特別研究員（PD）（現職）．沖縄科学技術大学院大学（OIST）にてポスドク研究員として働く．現在の研究分野は神経科学・神経情報学．趣味は料理・ランニング・鉄道・アニメ，村上春樹の熱烈な愛読家．

目次

はじめに

Chapter 1 はじめに

• 1-1 本書の目的・内容
• 1-2 本書のフィロソフィー
• 1-3 AWSアカウント
• 1-4 環境構築
• 1-4-1 ハンズオン実行用の Docker Image
• 1-5 前提知識
• 1-6 本書で使用する表記について

Chapter 2 クラウド概論

• 2-1 クラウドとは？
• 2-2 なぜクラウドを使うのか？

Chapter 3 AWS入門

• 3-1 AWSとは？
• 3-2 AWSの機能・サービス
• 3-2-1 計算
• 3-2-2 ストレージ
• 3-2-3 データベース
• 3-2-4 ネットワーク
• 3-3 Region と Availability Zone
• 3-4 AWSでのクラウド開発
• 3-4-1 コンソール画面からリソースを操作する
• 3-4-2 APIからリソースを操作する
• 3-4-3 ミニ・ハンズオン: AWS CLI を使ってみよう
• 3-5 CloudFormation と AWS CDK
• 3-5-1 CloudFormation による Infrastructure as Code（IaC）
• 3-5-2 AWS CDK

Chapter 4 Hands-on #1：初めてのEC2インスタンスを起動する

• 4-1 準備
• 4-2 SSH
• 4-3 アプリケーションの説明
• 4-3-1 VPC（Virtual Private Cloud）
• 4-3-2 Security Group
• 4-3-3 EC2（Elastic Compute Cloud）
• 4-4 プログラムを実行する
• 4-4-1 Python の依存ライブラリのインストール
• 4-4-2 AWS のシークレットキーをセットする
• 4-4-3 SSH鍵を生成
• 4-4-4 デプロイを実行
• 4-4-5 SSH でログイン
• 4-4-6 起動した EC2 インスタンスで遊んでみる
• 4-4-7 AWS コンソールから確認
• 4-4-8 スタックを削除
• 4-5 小括

Chapter 5 Hands-on #2：AWS でディープラーニングを実践

• 5-1 なぜ機械学習をクラウドで行うのか？
• 5-2 GPU による深層学習の高速化
• 5-3 準備
• 5-4 アプリケーションの説明
• 5-4-1 DLAMI（Deep Learning Amazon Machine Image）
• 5-5 スタックのデプロイ
• 5-6 ログイン
• 5-7 Jupyter Notebook の起動
• 5-8 PyTorchはじめの一歩
• 5-9 実践ディープラーニング! MNIST手書き数字認識タスク
• 5-10 スタックの削除

Chapter 6 Docker 入門

• 6-1 クラウドシステムの構築に向けて
• 6-2 機械学習の大規模化
• 6-3 Docker とは
• 6-4 Docker チュートリアル
• 6-4-1 Docker 用語集
• 6-4-2 Image をダウンロード
• 6-4-3 Image ã‚’èµ·å‹•
• 6-4-4 自分だけの Image を作る
• 6-5 Elastic Container Service（ECS）

Chapter 7 Hands-on #3：AWS で自動質問回答ボットを走らせる

• 7-1 Fargate
• 7-2 準備
• 7-3 Transformer を用いた question-answering プログラム
• 7-4 アプリケーションの説明
• 7-4-1 ECS と Fargate
• 7-5 スタックのデプロイ
• 7-6 タスクの実行
• 7-7 タスクの同時実行
• 7-8 スタックの削除

Chapter 8 Hands-on #4：AWS Batch を使って機械学習のハイパーパラメータサーチを並列化する

• 8-1 クラウドを用いた機械学習モデルの最適化
• 8-1-1 Auto scaling groups (ASG)
• 8-2 AWS Batch
• 8-3 準備
• 8-4 MNIST 手書き文字認識（再訪）
• 8-5 アプリケーションの説明
• 8-6 スタックのデプロイ
• 8-7 Docker image ã‚’ ECR に配置する
• 8-8 単一のジョブを実行する
• 8-9 並列に複数の Job を実行する
• 8-10 スタックの削除
• 8-11 クラウドを用いた機械学習アプリケーションの開発とデバッグ
• 8-12 小括

Chapter 9 ウェブサービスの作り方

• 9-1 個人のためのクラウドからみんなのためのクラウドへ
• 9-2 ウェブサービスの仕組み Twitter を例に
• 9-3 REST API
• 9-4 Twitter API

Chapter 10 Serverless architecture

• 10-1 Serverful クラウド（従来型）
• 10-2 Serverless クラウドへ
• 10-3 サーバーレスクラウドを構成するコンポーネント
• 10-1-1 Lambda
• 10-3-2 サーバーレスストレージ：S3
• 10-3-3 サーバーレスデータベース：DynamoDB
• 10-3-4 その他のサーバーレスクラウドの構成要素

Chapter 11 Hands-on #5：サーバーレス入門

• 11-1 Lambda ハンズオン
• 11-1-1 デプロイ
• 11-1-2 Lambda 関数の実行
• 11-1-3 スタックの削除
• 11-2 DynamoDB ハンズオン
• 11-2-1 デプロイ
• 11-2-2 データの読み書き
• 11-2-3 大量のデータの読み書き
• 11-2-4 スタックの削除
• 11-3 S3 ハンズオン
• 11-3-1 デプロイ
• 11-3-2 データの読み書き
• 11-3-3 スタックの削除

Chapter 12 Hands-on #6：Bashoutter

• 12-1 準備
• 12-2 アプリケーションの説明
• 12-2-1 API
• 12-2-2 アプリケーションアーキテクチャ
• 12-2-3 Public access mode の S3 バケット
• 12-2-4 API のハンドラ関数
• 12-2-5 AWS における権限の管理（IAM）
• 12-2-6 API Gateway
• 12-3 アプリケーションのデプロイ
• 12-4 API リクエストを送信する
• 12-5 大量の API リクエストをシミュレートする
• 12-6 Bashoutter GUI を動かしてみる
• 12-7 アプリケーションの削除
• 12-8 小括

Chapter 13 Hands-on #7：boto3 道場

• 13-1 boto3 の基本
• 13-1-1 boto3 のインストール
• 13-1-2 client と resource
• 13-1-3 boto3 におけるシークレットキーの設定
• 13-2 S3 道場
• 13-2-1 デプロイ
• 13-2-2 LEVEL 1: Basic IO
• 13-2-3 LEVEL 2: In-memory data transfer
• 13-2-4 LEVEL 3: Presigned URL
• 13-2-5 スタックの削除
• 13-3 DynamoDB 道場
• 13-3-1 デプロイ
• 13-3-2 LEVEL 1: Basic Read and Write
• 13-3-3 LEVEL 2: Query and Scan
• 13-3-4 LEVEL 3: Backing up a Table
• 13-3-5 スタックの削除
• 13-4 小括

Chapter 14 Hands-on #8：シン・Bashoutter

• 14-1 シン・Bashoutter プロジェクトの概要
• 14-2 STEP 1: ドメインの設定と CloudFront の配置
• 14-2-1 Route 53 でドメインを取得
• 14-2-2 AWS Certificate Manager（ACM）で証明書を取得
• 14-2-3 アプリケーションの説明
• 14-2-4 スタックのデプロイ
• 14-2-5 GUI の配置
• 14-2-6 スタックの削除
• 14-3 STEP 2: Cognito によるユーザー認証の追加
• 14-3-1 アプリケーションの説明
• 14-3-2 スタックのデプロイ
• 14-3-3 CLI から認証保護された API エンドポイントを呼ぶ
• 14-3-4 GUI をデプロイ
• 14-3-5 スタックの削除

Chapter 15 Hands-on #9：深層学習を用いたアート自動生成アプリケーション

• 15-1 Neural Art Canvas プロジェクト
• 15-2 Neural style transfer
• 15-3 ローカルで Neural style transfer を実行
• 15-4 Step Functions
• 15-5 Lambda layers
• 15-6 アプリケーションの説明
• 15-7 アプリケーションのデプロイ
• 15-8 画像の生成（コマンドライン から）
• 15-9 画像の生成（GUI から）
• 15-10 アプリケーションの削除

Appendix 環境構築

• A-1 本書で必要な計算機環境
• A-2 AWS アカウントの取得
• A-3 AWS のシークレットキーの作成
• A-4 AWS CLI のインストール
• A-5 AWS CDK のインストール
• A-6 WSL のインストール
• A-7 Docker のインストール
• A-8 Python venv クイックガイド
• A-9 ハンズオン実行用の Docker image の使い方

謝辞

著者紹介

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