AWS CDK（Python）でALB + EC2(Tomcat) + RDS 3層構成を構築する手順【CloudFormation 460行 → CDK 200行】

はじめに

「CloudFormation の YAML 460行をもっとシンプルに書けないか」——それを実現するのが AWS CDK（Cloud Development Kit） です。

この記事では、CloudFormation版ハンズオンで構築した ALB + EC2(Tomcat) + RDS の3層構成を、AWS CDK（Python） で再現します。YAML を Python コードで書き直すことで、460行 → 約200行に削減できることを体験します。

インターネット
  ↓ HTTP(80)
[ALB: my-cdk-alb-alb]  ← インターネット向け / パブリックサブネット 2AZ
  ↓ HTTP(8080)  ← ALB SG → EC2 SG（SG-to-SG 制御）
[EC2: my-cdk-alb-ap-instance]  ← Tomcat / パブリックサブネット AZ-a
  ↓ MySQL(3306)  ← EC2 SG → RDS SG（SG-to-SG 制御）
[RDS: my-cdk-alb-rds-mysql]  ← MySQL 8.0 / プライベートサブネット AZ-a

[VPC: my-cdk-alb-vpc (10.0.0.0/16)]
  ├── パブリックサブネット (10.0.0.0/24) [AZ-a]  ← ALB + EC2
  ├── パブリックサブネット (10.0.1.0/24) [AZ-b]  ← ALB（2AZ 必須）
  ├── プライベートサブネット (10.0.2.0/24) [AZ-a]  ← RDS 配置
  └── プライベートサブネット (10.0.3.0/24) [AZ-b]  ← DBサブネットグループ用

このハンズオンで体験できること：

• Python コードで AWS インフラを定義する CDK の世界観を理解
• ec2.Vpc 1つでVPC・IGW・ルートテーブルを自動生成する L2 Construct の威力を体験
• cdk synth で CloudFormation テンプレートを生成・確認
• cdk diff でデプロイ前の差分確認（CloudFormation の変更セット相当）
• cdk deploy / cdk destroy でワンコマンドデプロイ・削除

このハンズオンの特徴：

• CloudFormation 版で460行必要だった YAML が Python コード約200行で記述できる
• cdk destroy 1本でALB・RDS・IAMなど全リソースを自動削除
• コードの変更差分を cdk diff で即確認できる（CloudFormation の変更セットより簡単）

この記事は CloudFormation版ハンズオン の発展記事です。
同じ構成を CDK で再現し、IaC の進化を体験したい方向けです。CDK のコード詳細は GitHub を参照してください。

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キーワード解説

CloudFormation vs CDK：どれだけ違うか

使用するAWSサービス

注意: ALBは無料枠がありません。ハンズオン後は必ず cdk destroy で削除してください。

前提条件

AWS 認証確認:

aws sts get-caller-identity

Node.js と CDK CLI のインストール手順は docs/setup/09_nodejs-cdk.md を参照してください。

構築されるリソース

CDK が cdk deploy 時に自動生成するリソース一覧です。

CloudFormation 版では約27リソースを YAML に個別定義しましたが、CDK では ec2.Vpc 1つがVPC・IGW・ルートテーブル等を自動生成するため、Python コードとして書くのは主要リソースのみです。

作業順序

⓪ 自分のIPアドレスを確認する
      ↓
① キーペアを作成する（AWS CLI で実施）
      ↓
② プロジェクトのセットアップ（Python 仮想環境）
      ↓
③ cdk.json を設定する
      ↓
④ CDK Bootstrap（初回のみ）
      ↓
⑤ CDK Synth（テンプレート確認）
      ↓
⑥ デプロイ（cdk deploy）
      ↓
⑦ 動作確認（ALBアクセス・SSH・RDS接続）
      ↓
⑧ CDK diff（参考）
      ↓
⑨ リソース削除（cdk destroy）

【重要】⓪ 自分のIPアドレスを確認する

curl https://checkip.amazonaws.com

控えておく情報: 自分のIPアドレス（例: 203.0.113.1）

セキュリティグループで 203.0.113.1/32 の形式（末尾に /32）で使用します。

① キーペアの作成

CDK では cdk deploy 時にキーペアのダウンロードができないため、事前に AWS CLI で作成します。

%USERPROFILE%\.ssh\ が存在しない場合は先に mkdir %USERPROFILE%\.ssh を実行してください。

aws ec2 create-key-pair ^
  --key-name my-cdk-alb-key ^
  --query KeyMaterial ^
  --output text ^
  --region ap-northeast-1 > %USERPROFILE%\.ssh\my-cdk-alb-key.pem

控えておく情報: キーペア名 my-cdk-alb-key

② プロジェクトのセットアップ

CDK の Python プロジェクトを実行するために、Python 仮想環境（venv）を作成してパッケージをインストールします。

cd C:\my-aws\aws-learning-projects\cdk-alb-ec2-rds

python -m venv .venv

.venv\Scripts\activate

pip install -r requirements.txt

仮想環境が有効になると、プロンプトの先頭に (.venv) が表示されます。

重要: CDK のコマンド（synth / deploy / diff / destroy）はすべてこの仮想環境が有効な状態で実行する必要があります。
ターミナルを閉じると仮想環境の有効化が解除されるため、ターミナルを開き直した際は必ず最初に以下を実行してください。

cd C:\my-aws\aws-learning-projects\cdk-alb-ec2-rds
.venv\Scripts\activate

プロンプトに (.venv) が付いていることを確認してから CDK コマンドを実行してください。

③ cdk.json の設定

cdk.json の context セクションを自分の環境に合わせて編集します。

{
  "context": {
    "employee_id": "my",
    "my_ip": "203.0.113.1/32",
    "db_password": "Handson1234!",
    "key_name": "my-cdk-alb-key",
    "tomcat_version": "10.1.28"
  }
}

cdk.json はバージョン管理に含めます（cdk.context.json は .gitignore 対象）。

CDK の詳細なコード（stacks/alb_ec2_rds_stack.py など）は GitHub を参照してください。

④ CDK Bootstrap（初回のみ）

CDK が AWS 環境にデプロイするために必要なリソース（S3 バケット等）を事前にセットアップします。
同じアカウント・リージョンで一度だけ実行すれば以降は不要です。

cdk bootstrap は app.py を実行しないため、仮想環境の有効・無効に関わらず実行できます。② で有効にした仮想環境はそのままで進めてください。

rem アカウントIDを確認
aws sts get-caller-identity --query Account --output text

rem Bootstrap を実行（アカウントIDを置き換えて実行）
cdk bootstrap aws://123456789012/ap-northeast-1

正常完了すると「CDKToolkit」という CloudFormation スタックが作成されます。

⑤ CDK Synth（テンプレート確認）

デプロイ前に CDK が生成する CloudFormation テンプレートを確認します。この段階では AWS へのデプロイは行われません。

cdk synth

cdk.out/ ディレクトリに CloudFormation テンプレート（JSON）が生成されます。

CloudFormation 版との比較ポイント:

• CDK が自動生成したVPC・ルートテーブル等のリソースが含まれていることを確認
• Python コード（約200行）から生成されたテンプレートの行数を確認（はるかに多い）

なぜテンプレートは増えるのか: CDK の Python コードは「人間が書く量」を減らすための抽象化です。実際に AWS に渡される CloudFormation テンプレートは CDK が自動生成するため、行数は多くなります。

rem 生成されたテンプレートをテキストエディタで確認
notepad cdk.out\CdkAlbEc2RdsStack.template.json

⑥ デプロイ

cdk deploy

実行中に「Do you wish to deploy these changes?」と表示されたら y を入力します。

所要時間: RDS の作成に 15〜20 分かかります。

デプロイ完了後、Outputs が表示されます:

Outputs:
CdkAlbEc2RdsStack.ALBEndpoint = http://my-cdk-alb-alb-xxxx.ap-northeast-1.elb.amazonaws.com
CdkAlbEc2RdsStack.EC2PublicIP = x.x.x.x
CdkAlbEc2RdsStack.RDSEndpoint = my-cdk-alb-rds-mysql.xxxx.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com
CdkAlbEc2RdsStack.SSHCommand = ssh -i %USERPROFILE%\.ssh\my-cdk-alb-key.pem ec2-user@x.x.x.x
CdkAlbEc2RdsStack.MySQLConnectCommand = mysql -h my-cdk-alb-rds-mysql.xxxx... -u admin -pHandson1234! sampledb

控えておく情報: ALBEndpoint、EC2PublicIP、RDSEndpoint

⑦ 動作確認

7-1. ALB のヘルスチェック確認

EC2 → ターゲットグループ → my-cdk-alb-tg → 「ターゲット」タブ

EC2 のステータスが 「healthy」 になるまで待ちます（EC2 起動後 5〜10 分）。

Tomcat の起動はEC2が「実行中」になってからさらに 3〜5 分かかります。

ターゲットグループの ARN を CLI で確認する場合:

aws elbv2 describe-target-groups ^
  --names my-cdk-alb-tg ^
  --query TargetGroups[0].TargetGroupArn ^
  --output text ^
  --region ap-northeast-1

7-2. ALB 経由でWebアクセス確認

Outputs の ALBEndpoint の URL をブラウザで開きます。

http://（ALBEndpoint の DNS 名）

以下が表示されれば正常です:

AP Server - my-cdk ALB + EC2 + RDS
Deployed via AWS CDK (Python). Connects to RDS MySQL in the private subnet.

EC2 のパブリック IP に直接アクセスしても表示されません（ポート 8080 は ALB SG からのみ許可しているため）。

7-3. EC2 に SSH 接続する

Outputs の SSHCommand を実行します（パスは実際のパスに修正します）。

ssh -i %USERPROFILE%\.ssh\my-cdk-alb-key.pem ec2-user@（EC2PublicIP）

7-4. EC2 から RDS への接続確認

EC2 に SSH 接続後（以下は EC2 上での操作）:

sudo dnf install -y mariadb105

# SSM Parameter Store からパスワードを取得
DB_PASSWORD=$(aws ssm get-parameter \
  --name /my/cdk-alb/db-password \
  --query Parameter.Value \
  --output text \
  --region ap-northeast-1)

# RDS に接続（Outputs の RDSEndpoint を使用）
mysql -h <RDSEndpoint> -u admin -p${DB_PASSWORD} sampledb

-- テーブル作成
CREATE TABLE items (
  id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(100),
  created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

-- データ挿入
INSERT INTO items (name) VALUES ('Apple'), ('Banana');

-- データ確認
SELECT * FROM items;

-- 後片付け
DROP TABLE items;

EXIT;

7-5. SSH 接続を切断する

exit

7-6. UserData の実行ログ確認

EC2 に SSH 接続後（以下は EC2 上での操作）:

sudo cat /var/log/user-data.log

エラーなく最後まで実行されていれば正常です。

⑧ CDK の差分確認（参考）

コードを変更した後、デプロイ前に差分を確認できます。これが CDK の強力な機能の1つです。

cdk diff

CloudFormation の変更セット相当の情報が自動で表示されます。

Stack CdkAlbEc2RdsStack
Resources
[~] AWS::EC2::Instance EC2Instance
 └─ [~] UserData
     └─ [~] .Fn::Base64
         └─ ...

⑨ リソース削除

課金を止めるために、ハンズオン完了後は必ず削除します。

cdk destroy

「Are you sure you want to delete?」に y を入力します。

所要時間: RDS の削除に 10〜15 分かかります。

削除されるリソース一覧

キーペアの削除（手動）

CDK が管理していないリソースは手動で削除します:

aws ec2 delete-key-pair ^
  --key-name my-cdk-alb-key ^
  --region ap-northeast-1

del %USERPROFILE%\.ssh\my-cdk-alb-key.pem

仮想環境の終了

ハンズオンが終わったらプロンプトの (.venv) を外します。

deactivate

(.venv) が消えて通常のプロンプトに戻れば完了です。

(.venv) が付いている状態とは: このプロジェクト専用の Python 環境（venv）が有効な状態です。deactivate しなくてもターミナルを閉じれば自動的に解除されます。次回 CDK コマンドを使う際は再度 .venv\Scripts\activate が必要です。

削除完了の確認

aws cloudformation describe-stacks ^
  --stack-name CdkAlbEc2RdsStack ^
  --region ap-northeast-1

「Stack with id CdkAlbEc2RdsStack does not exist」エラーが出れば削除完了です。

CDK Bootstrap リソースの削除（任意）

CDK を今後も使う場合は残したままでよいです。
削除する場合は AWS コンソールで CDKToolkit スタックを手動削除します。

CDK のポイント解説

L1 / L2 / L3 Construct の違い

このハンズオンでは主に L2 Construct を使用しています。ec2.Vpc 1つを書くだけで、CloudFormation では15+ リソースが必要だったVPC・IGW・ルートテーブル・サブネット設定を自動生成します。

CDK Context 変数

cdk.json の context に設定した値は self.node.try_get_context("key") で取得できます。
デプロイ時に -c key=value で上書きも可能です:

cdk deploy -c my_ip=1.2.3.4/32 -c db_password=MyPass123!

cdk synth で CloudFormation テンプレートを確認

rem cdk.out/ に生成されたテンプレートをテキストエディタで確認
notepad cdk.out\CdkAlbEc2RdsStack.template.json

CDK コードの詳細（stacks/alb_ec2_rds_stack.py 全文）は GitHub を参照してください。

トラブルシューティング

デプロイ失敗時のログ確認:

aws cloudformation describe-stack-events ^
  --stack-name CdkAlbEc2RdsStack ^
  --region ap-northeast-1 ^
  --query "StackEvents[?ResourceStatus=='CREATE_FAILED'].[ResourceType,ResourceStatusReason]" ^
  --output table

コンソール版・CloudFormation版との比較

まとめ

CDK の最大の魅力は プログラミング言語でインフラを書ける点です。CloudFormation の460行の YAML が Python 約200行に削減されただけでなく、cdk diff による差分確認や L2 Construct による抽象化など、開発者体験が大きく向上します。

コンソールで3層構成の概念を視覚的に学びたい場合は AWSコンソール版ハンズオン、まずCloudFormationで同じ構成を試したい場合は CloudFormation版ハンズオン を参照してください。