Azure SQL Database で Spring Data R2DBC を使用する

この記事では、Spring Data R2DBC を使用して、r2dbc-mssql GitHub リポジトリからMicrosoft SQL Server用の R2DBC 実装を使用して、Azure SQL Databaseに情報を格納および取得するサンプル アプリケーションを作成する方法について説明します。

R2DBC は、従来のリレーショナル データベースにリアクティブ API を提供します。 これを Spring WebFlux と共に使用すると、非ブロッキング API を使用する完全にリアクティブな Spring Boot アプリケーションを作成できます。 "接続ごとに 1 つのスレッド" という従来の手法よりも優れたスケーラビリティが実現されます。

前提条件

  • sqlcmd Utility

  • cURL または機能をテストするための類似の HTTP ユーティリティ。

サンプル アプリケーション参照

この記事では、サンプル アプリケーションをコーディングします。 より早く進めたい場合は、このアプリケーションは既にコーディングされており、https://github.com/Azure-Samples/quickstart-spring-data-r2dbc-sql-server で入手できます。

作業環境を準備する

まず、次のコマンドを使用して、いくつかの環境変数を設定します。

export AZ_RESOURCE_GROUP=database-workshop
export AZ_DATABASE_NAME=<YOUR_DATABASE_NAME>
export AZ_LOCATION=<YOUR_AZURE_REGION>
export AZ_SQL_SERVER_ADMIN_USERNAME=spring
export AZ_SQL_SERVER_ADMIN_PASSWORD=<YOUR_AZURE_SQL_ADMIN_PASSWORD>
export AZ_SQL_SERVER_NON_ADMIN_USERNAME=nonspring
export AZ_SQL_SERVER_NON_ADMIN_PASSWORD=<YOUR_AZURE_SQL_NON_ADMIN_PASSWORD>
export AZ_LOCAL_IP_ADDRESS=<YOUR_LOCAL_IP_ADDRESS>

プレースホルダーは、この記事全体で使用される次の値に置き換えてください。

  • <YOUR_DATABASE_NAME>: Azure SQL Database サーバーの名前。Azure 全体で一意である必要があります。
  • <YOUR_AZURE_REGION>: 使用する Azure リージョン。 既定では eastus を使用できますが、住んでいる場所に近いリージョンを構成できます。 az account list-locationsを使用して、使用可能なリージョンの完全な一覧を参照してください。
  • <AZ_SQL_SERVER_ADMIN_PASSWORD> <AZ_SQL_SERVER_NON_ADMIN_PASSWORD>: Azure SQL Database サーバーのパスワード。8 文字以上にする必要があります。 これには、英大文字、英小文字、数字 (0 から 9)、英数字以外の文字 (!、$、#、% など) のうち、3 つのカテゴリの文字が含まれている必要があります。
  • <YOUR_LOCAL_IP_ADDRESS>:ローカル コンピューターの IP アドレス。そこから、Spring Boot アプリケーションを実行します。 これを見つける簡単な方法は、ブラウザーで whatismyip.akamai.com にアクセスすることです。

Microsoft では、使用可能な最も安全な認証フローを使用することをお勧めします。 この手順で説明する認証フロー (データベース、キャッシュ、メッセージング、AI サービスなど) には、アプリケーションに対する非常に高い信頼が必要であり、他のフローには存在しないリスクが伴います。 このフローは、パスワードレス接続やキーレス接続のマネージド ID など、より安全なオプションが有効でない場合にのみ使用します。 ローカル コンピューターの操作では、パスワードレス接続またはキーレス接続にユーザー ID を使用します。

次に、次のコマンドを使用し、リソース グループを作成します。

az group create \
    --name $AZ_RESOURCE_GROUP \
    --location $AZ_LOCATION \
    --output tsv

Azure SQL Database インスタンスを作成する

次に、次のコマンドを実行して、マネージド Azure SQL Database サーバー インスタンスを作成します。

MS SQL パスワードは特定の条件を満たしている必要があり、準拠していないパスワードでセットアップが失敗します。 詳細については、「 Password Policy」をご参照ください。

az sql server create \
    --resource-group $AZ_RESOURCE_GROUP \
    --name $AZ_DATABASE_NAME \
    --location $AZ_LOCATION \
    --admin-user $AZ_SQL_SERVER_ADMIN_USERNAME \
    --admin-password $AZ_SQL_SERVER_ADMIN_PASSWORD \
    --output tsv

Azure SQL Database サーバーのファイアウォール規則を構成する

Azure SQL Database インスタンスは、既定でセキュリティ保護されています。 受信接続を一切許可しないファイアウォールがあります。 データベースを使用するには、ローカル IP アドレスがデータベース サーバーにアクセスできるようにするファイアウォール規則を追加する必要があります。

この記事の冒頭でローカル IP アドレスを構成したので、次のコマンドを実行してサーバーのファイアウォールを開くことができます。

az sql server firewall-rule create \
    --resource-group $AZ_RESOURCE_GROUP \
    --name $AZ_DATABASE_NAME-database-allow-local-ip \
    --server $AZ_DATABASE_NAME \
    --start-ip-address $AZ_LOCAL_IP_ADDRESS \
    --end-ip-address $AZ_LOCAL_IP_ADDRESS \
    --output tsv

Windows コンピューター上の Linux 用 Windows サブシステム (WSL) から Azure SQL Database サーバーに接続する場合は、WSL ホストの ID をファイアウォールに追加する必要があります。

WSL で次のコマンドを実行して、ホスト コンピューターの IP アドレスを取得します。

cat /etc/resolv.conf

nameserverという用語の後に IP アドレスをコピーし、次のコマンドを使用して WSL IP アドレスの環境変数を設定します。

export AZ_WSL_IP_ADDRESS=<the-copied-IP-address>

次に、以下のコマンドを使って、サーバーのファイアウォールを WSL ベースのアプリに開放します。


az sql server firewall-rule create \
    --resource-group $AZ_RESOURCE_GROUP \
    --name $AZ_DATABASE_NAME-database-allow-local-ip-wsl \
    --server $AZ_DATABASE_NAME \
    --start-ip-address $AZ_WSL_IP_ADDRESS \
    --end-ip-address $AZ_WSL_IP_ADDRESS \
    --output tsv

Azure SQL データベースを構成する

先ほど作成した Azure SQL Database サーバーは空です。 Spring Boot アプリケーションで使用できるデータベースはありません。 次のコマンドを実行し、demo という名前の新しいデータベースを作成します。

az sql db create \
    --resource-group $AZ_RESOURCE_GROUP \
    --name demo \
    --server $AZ_DATABASE_NAME \
    --output tsv

SQL データベースの管理者以外のユーザーを作成し、アクセス許可を付与する

この手順では、管理者以外のユーザーを作成し、 demo データベースのすべてのアクセス許可をそのユーザーに付与します。

管理者以外のユーザーを作成するための create_user.sql という名前の SQL スクリプトを作成します。 次の内容を追加し、ローカルに保存します。

Microsoft では、使用可能な最も安全な認証フローを使用することをお勧めします。 この手順で説明する認証フロー (データベース、キャッシュ、メッセージング、AI サービスなど) には、アプリケーションに対する非常に高い信頼が必要であり、他のフローには存在しないリスクが伴います。 このフローは、パスワードレス接続やキーレス接続のマネージド ID など、より安全なオプションが有効でない場合にのみ使用します。 ローカル コンピューターの操作では、パスワードレス接続またはキーレス接続にユーザー ID を使用します。

cat << EOF > create_user.sql
USE demo;
GO
CREATE USER $AZ_SQL_SERVER_NON_ADMIN_USERNAME WITH PASSWORD='$AZ_SQL_SERVER_NON_ADMIN_PASSWORD'
GO
GRANT CONTROL ON DATABASE::demo TO $AZ_SQL_SERVER_NON_ADMIN_USERNAME;
GO
EOF

次に、次のコマンドを使用して SQL スクリプトを実行し、管理者以外のユーザーを作成します。

sqlcmd -S $AZ_DATABASE_NAME.database.windows.net,1433  -d demo -U $AZ_SQL_SERVER_ADMIN_USERNAME -P $AZ_SQL_SERVER_ADMIN_PASSWORD  -i create_user.sql

SQL データベース ユーザー作成の詳細については、「CREATE USER (Transact-SQL)」を参照してください。


リアクティブ Spring Boot アプリケーションを作成する

リアクティブ Spring Boot アプリケーションを作成するために、Spring Initializr を使用します。 作成するアプリケーションでは、以下が使用されます。

  • Spring Boot 2.7.11。
  • 次の依存関係: Spring Reactive Web (Spring WebFlux とも呼ばれます) と Spring Data R2DBC。

Spring Initializr を使用してアプリケーションを生成する

以下のコマンドを実行し、コマンド ラインでアプリケーションを生成します。

curl https://start.spring.io/starter.tgz -d dependencies=webflux,data-r2dbc -d baseDir=azure-database-workshop -d bootVersion=2.7.11 -d javaVersion=17 | tar -xzvf -

リアクティブ Azure SQL Database ドライバーの実装を追加する

生成されたプロジェクトの pom.xml ファイルを開き、GitHub の r2dbc-mssql リポジトリからリアクティブ Azure SQL Database ドライバーを追加します。

spring-boot-starter-webflux 依存関係の後に、次のテキストを追加します。

<dependency>
    <groupId>io.r2dbc</groupId>
    <artifactId>r2dbc-mssql</artifactId>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

Azure SQL Database を使用するように Spring Boot を構成する

src/main/resources/application.properties ファイルを開き、以下のテキストを追加します。

logging.level.org.springframework.data.r2dbc=DEBUG

spring.r2dbc.url=r2dbc:pool:mssql://$AZ_DATABASE_NAME.database.windows.net:1433/demo
spring.r2dbc.username=nonspring@$AZ_DATABASE_NAME
spring.r2dbc.password=$AZ_SQL_SERVER_NON_ADMIN_PASSWORD

2 つの $AZ_DATABASE_NAME 変数と、$AZ_SQL_SERVER_NON_ADMIN_PASSWORD 変数を、この記事の冒頭で構成した値に置き換えます。

パフォーマンスを向上させるために、spring.r2dbc.url プロパティは r2dbc-pool を使用して接続プールを使用するように構成されています。

次のように、提供された Maven ラッパーを使用してアプリケーションを起動できるようになりました。

./mvnw spring-boot:run

アプリケーションを初めて実行したときのスクリーンショットを次に示します。

実行中のアプリケーションのスクリーンショット。

データベース スキーマを作成する

DemoApplication メイン クラス内で、次のコードを使用し、データベース スキーマを作成する新しい Spring Bean を構成します。

package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
import org.springframework.data.r2dbc.connectionfactory.init.ConnectionFactoryInitializer;
import org.springframework.data.r2dbc.connectionfactory.init.ResourceDatabasePopulator;

import io.r2dbc.spi.ConnectionFactory;

@SpringBootApplication
public class DemoApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
    }

    @Bean
    public ConnectionFactoryInitializer initializer(ConnectionFactory connectionFactory) {
        ConnectionFactoryInitializer initializer = new ConnectionFactoryInitializer();
        initializer.setConnectionFactory(connectionFactory);
        ResourceDatabasePopulator populator = new ResourceDatabasePopulator(new ClassPathResource("schema.sql"));
        initializer.setDatabasePopulator(populator);
        return initializer;
    }
}

この Spring Bean では schema.sql というファイルが使用されるので、src/main/resources フォルダーにそのファイルを作成し、次のテキストを追加します。

DROP TABLE IF EXISTS todo;
CREATE TABLE todo (id INT IDENTITY PRIMARY KEY, description VARCHAR(255), details VARCHAR(4096), done BIT);

次のコマンドを使用して、実行中のアプリケーションを停止して再起動します。 アプリケーションでは、先ほど作成した demo データベースが使用され、その中に todo テーブルが作成されます。

./mvnw spring-boot:run

データベース テーブルの作成中のスクリーンショットを次に示します。

データベース テーブルの作成のスクリーンショット。

アプリケーションをコーディングする

次に、R2DBC を使用して Azure SQL Database サーバーのデータを格納および取得するJava コードを追加します。

次のコードを使用し、Todo クラスの横に新しい DemoApplication Java クラスを作成します。

package com.example.demo;

import org.springframework.data.annotation.Id;

public class Todo {

    public Todo() {
    }

    public Todo(String description, String details, boolean done) {
        this.description = description;
        this.details = details;
        this.done = done;
    }

    @Id
    private Long id;

    private String description;

    private String details;

    private boolean done;

    public Long getId() {
        return id;
    }

    public void setId(Long id) {
        this.id = id;
    }

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    public void setDescription(String description) {
        this.description = description;
    }

    public String getDetails() {
        return details;
    }

    public void setDetails(String details) {
        this.details = details;
    }

    public boolean isDone() {
        return done;
    }

    public void setDone(boolean done) {
        this.done = done;
    }
}

このクラスは、先ほど作成した todo テーブルにマップされるドメイン モデルです。

このクラスを管理するにはリポジトリが必要です。 次のコードを使用し、同じパッケージ内に新しい TodoRepository インターフェイスを定義します。

package com.example.demo;

import org.springframework.data.repository.reactive.ReactiveCrudRepository;

public interface TodoRepository extends ReactiveCrudRepository<Todo, Long> {
}

このリポジトリは、Spring Data R2DBC によって管理されるリアクティブ リポジトリです。

データを格納および取得できるコントローラーを作成して、アプリケーションを完成させます。 同じパッケージに TodoController クラスを実装し、次のコードを追加します。

package com.example.demo;

import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import reactor.core.publisher.Flux;
import reactor.core.publisher.Mono;

@RestController
@RequestMapping("/")
public class TodoController {

    private final TodoRepository todoRepository;

    public TodoController(TodoRepository todoRepository) {
        this.todoRepository = todoRepository;
    }

    @PostMapping("/")
    @ResponseStatus(HttpStatus.CREATED)
    public Mono<Todo> createTodo(@RequestBody Todo todo) {
        return todoRepository.save(todo);
    }

    @GetMapping("/")
    public Flux<Todo> getTodos() {
        return todoRepository.findAll();
    }
}

最後に、次のコマンドを使用して、アプリケーションを停止して再起動します。

./mvnw spring-boot:run

アプリケーションをテストする

アプリケーションをテストするには、cURL を使用します。

まず、次のコマンドを使用して、データベースに新しい "todo" 項目を作成します。

curl --header "Content-Type: application/json" \
    --request POST \
    --data '{"description":"configuration","details":"congratulations, you have set up R2DBC correctly!","done": "true"}' \
    http://127.0.0.1:8080

このコマンドからは、ここに示すように、作成された項目が返されるはずです。

{"id":1,"description":"configuration","details":"congratulations, you have set up R2DBC correctly!","done":true}

次に、次のコマンドを使用し、新しい cURL 要求を使用してデータを取得します。

curl http://127.0.0.1:8080

このコマンドからは、ここに示すように、作成した項目を含む "todo" 項目の一覧が返されます。

[{"id":1,"description":"configuration","details":"congratulations, you have set up R2DBC correctly!","done":true}]

これらの cURL 要求のスクリーンショットを次に示します。

cURL テストのスクリーンショット。

おめでとうございます。 R2DBC を使用してデータを格納し、Azure SQL Databaseから取得する、完全にリアクティブな Spring Boot アプリケーションを作成しました。

リソースをクリーンアップする

このクイック スタートで使用したすべてのリソースをクリーンアップするには、次のコマンドを使用してリソース グループを削除します。

az group delete \
    --name $AZ_RESOURCE_GROUP \
    --yes

次のステップ

Spring Data アプリケーションを Azure Spring Apps にデプロイし、マネージド ID を使用する方法の詳細については、「 Tutorial: Azure データベースへのパスワードなしの接続を使用して Spring アプリケーションを Azure Spring Apps にデプロイする」を参照してください。

Spring および Azure の詳細については、Azure ドキュメント センターで引き続き Spring に関するドキュメントをご確認ください。

関連項目

Spring Data R2DBC の詳細については、Spring の「リファレンス ドキュメント」を参照してください。

Java での Azure の使用の詳細については、「Java 開発者向けの Azure」および Azure DevOps と Java の操作に関するページを参照してください。