AWS インフラ自動化とスケーラビリティの基本

AWS概要
2024.10.29

はじめに

インフラ自動化とスケーラビリティは、特にクラウド環境での運用において重要な概念です。AWSでは、この2つを支えるためのサービスとしてElastic Load Balancer（ELB）とAuto Scalingを提供しており、これによりアプリケーションが多くのユーザーに対応しやすくなります。本記事では、未経験者でも理解できるよう、ELBとAuto Scalingの基本から導入方法まで詳しく解説します。

Elastic Load Balancer（ELB）とは？

ELBは、複数のサーバー（EC2インスタンス）に対してトラフィックを自動的に分配するサービスです。これにより、特定のサーバーに負荷が集中することを防ぎ、安定した運用が可能になります。

ELBの種類

AWSには以下の3種類のELBがあります：

  • Application Load Balancer（ALB）： アプリケーション層（レイヤー7）で動作し、URLパスなどに基づいた高度なルーティングが可能。
  • Network Load Balancer（NLB）： ネットワーク層（レイヤー4）で動作し、高速かつ大量のトラフィックに対応。
  • Gateway Load Balancer（GLB）： ファイアウォールやIDS/IPSなどのセキュリティツールを通じたトラフィックをバランスさせるための負荷分散。

ELBを使った負荷分散の設定

  1. ELBの作成：
    • AWSマネジメントコンソールにログインし、ELBのダッシュボードから「ロードバランサーの作成」を選択します。
    • 必要な種類のロードバランサー（ALB、NLBなど）を選択。
  2. ターゲットグループの設定：
    • ターゲットグループには、トラフィックをどのサーバー（EC2インスタンス）に送るかの設定を行います。
    • ターゲットはIPアドレス、インスタンス、Lambda関数などから選べます。
  3. セキュリティグループとリスナーの設定：
    • セキュリティグループでは、どのプロトコルやポートでアクセスを許可するか設定します。
    • リスナーでは、どのポートでトラフィックをリッスンするか（受け付けるか）を設定します（例：HTTP 80やHTTPS 443など）。

Auto Scalingとは？

Auto Scalingは、システムの負荷に応じてサーバー（EC2インスタンス）の数を自動的に増減するサービスです。これにより、負荷の高いときにはサーバーを増やし、低いときには減らすことで、効率的なリソースの利用が可能になります。

Auto Scalingグループの作成

Auto Scalingを利用するためには、まずAuto Scalingグループを作成します。このグループは、スケーリングポリシーに基づいて必要なインスタンス数を維持します。

  1. Auto Scalingグループの作成：
    • AWSマネジメントコンソールで「Auto Scaling」を選択し、「Auto Scalingグループの作成」をクリック。
    • インスタンスの設定（AMI、インスタンスタイプ、ネットワークなど）を選択。
    • 必要に応じてロードバランサー（ELB）を追加。
  2. スケーリングポリシーの設定：
    • 動的スケーリングポリシー：CPU使用率やメモリ使用率に応じてインスタンス数を自動調整します。
    • スケジュールスケーリング：曜日や時間に応じて、インスタンス数を増減させることが可能です。

Auto Scalingによる自動スケーリングの設定方法

Auto Scalingは、以下のポリシーに従ってインスタンスの増減を行います：

  • ターゲット追跡スケーリング： 目標とするリソースの使用率（例えばCPU使用率50%）に向けてインスタンス数を調整。
  • ステップスケーリング： トリガーの条件を満たした場合に、増減の幅（ステップ）を設定してスケーリング。
  • 単純スケーリング： スケーリングが起動するための単純な条件を指定する方法。

これらの設定により、アクセスが急増した際も安定したパフォーマンスを提供できるようになります。

スケーラブルなインフラ設計の基本理解

スケーラブルなインフラとは、アクセスが増えたときにシステムが円滑に拡張（スケールアウト）する設計のことです。この仕組みを活用することで、以下のメリットがあります：

  • 柔軟なリソース管理： 必要に応じてリソースを増やせるため、コストと性能のバランスを調整しやすい。
  • 高可用性の確保： Auto ScalingとELBの連携により、システム障害が発生した際にも別のインスタンスにトラフィックを流せるため、ダウンタイムを最小限に抑えられる。
  • ユーザー体験の向上： トラフィックが増えた際にもサーバーの応答が落ちることなく、スムーズな体験を提供できる。

実際の構築手順

  1. ロードバランサーとAuto Scalingグループの連携：
    • 作成したELBとAuto Scalingグループを連携させることで、インスタンスが増減しても自動的にロードバランサーがトラフィックを分散します。
  2. セキュリティ設定：
    • セキュリティグループで特定のIPアドレスやポート番号に対するアクセス制限を設定し、データの安全性を確保します。
  3. モニタリングと通知の設定：
    • Amazon CloudWatchを使用してインスタンスの負荷やCPU使用率を監視します。また、条件に応じてメール通知やSMSでのアラート設定も可能です。

まとめ

インフラの自動化とスケーラビリティは、アプリケーションが成長し、ユーザーが増えても安定したパフォーマンスを保つために必要不可欠です。AWSのElastic Load BalancerとAuto Scalingを活用することで、負荷に応じた柔軟なリソース管理が可能になります。これにより、効率的なリソース利用と優れたユーザー体験が実現できるでしょう。

Auto ScalingやELBをしっかりと理解しておくことで、インフラ設計の幅が広がり、スケーラブルなシステム構築に役立ちます。

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