EC2・コンピューティング
Amazon EC2（Elastic Compute Cloud）は、AWS上でスケーラブルな仮想サーバーを提供するサービスです。必要なときに必要な数のインスタンスを起動し、不要になれば停止・終了できる従量課金モデルにより、物理サーバーの調達や管理から解放されます。
所要時間
約45分
学べること
- EC2インスタンスの基本概念とライフサイクル
- インスタンスタイプの選び方
- ストレージ（EBS・インスタンスストア）の特徴と使い分け
- Auto Scalingによる自動スケーリング
- コスト最適化のための購入オプション
前提知識
- VPC・ネットワーキングの基礎
- Linux/Windowsの基本的なサーバー操作
- SSHの基本概念
目次
- EC2の概要
- インスタンスタイプ
- AMI（Amazon Machine Image）
- インスタンスのライフサイクル
- キーペアとSSH接続 / Session Manager
- EBS（Elastic Block Store）
- インスタンスストアとEBSの違い
- Elastic IP
- Auto Scaling
- 購入オプションとコスト最適化
- IDサービスでの活用
- まとめ
1. EC2の概要
EC2は、AWS上で仮想マシン（インスタンス）を起動するサービスです。物理サーバーの調達に数週間〜数ヶ月かかるのに対し、EC2は数分でサーバーを起動できます。
EC2の主な特徴
| 特徴 | 説明 |
|---|---|
| 伸縮性 | 需要に応じてインスタンス数を増減可能 |
| 多様性 | 数百種類のインスタンスタイプから選択 |
| 従量課金 | 使用した分だけ課金（秒単位） |
| グローバル | 全リージョン・AZで利用可能 |
| 統合 | VPC、EBS、IAM等の各種AWSサービスと連携 |
EC2インスタンスの起動に必要な要素
EC2インスタンスの起動:
├── AMI（OSイメージ）
├── インスタンスタイプ（CPU/メモリ）
├── キーペア（SSH認証用）
├── VPC / サブネット
├── セキュリティグループ
├── EBSボリューム（ストレージ）
└── IAMロール（AWS APIアクセス用）
2. インスタンスタイプ
EC2インスタンスタイプは、CPU、メモリ、ストレージ、ネットワーク性能の組み合わせを定義します。命名規則は以下の通りです。
m7g.xlarge
│││ └── サイズ（xlarge = 4 vCPU, 16 GiB）
││└── 世代（7 = 第7世代）
│└── プロセッサファミリー（g = Graviton）
└── ファミリー（m = 汎用）
インスタンスファミリー
| ファミリー | 用途 | 代表的なタイプ | 特徴 |
|---|---|---|---|
| M (汎用) | Webサーバー、アプリサーバー | m7g, m7i | CPU/メモリのバランスが良い |
| C (コンピューティング最適化) | バッチ処理、科学計算 | c7g, c7i | 高いCPU性能 |
| R (メモリ最適化) | データベース、キャッシュ | r7g, r7i | 大容量メモリ |
| T (バースト可能) | 開発環境、小規模ワークロード | t3, t4g | ベースライン＋バースト |
| I (ストレージ最適化) | NoSQL、データウェアハウス | i4i | 高速ローカルストレージ |
| P/G (アクセラレーテッド) | ML推論、GPU処理 | p5, g5 | GPU搭載 |
Graviton（Armベース）プロセッサ
AWSが設計したArmベースのプロセッサで、x86と比較して最大40%のコストパフォーマンス向上が期待できます。
| 項目 | x86 (Intel/AMD) | Graviton (Arm) |
|---|---|---|
| 代表タイプ | m7i, c7i | m7g, c7g |
| 価格 | 基準 | 約20%低い |
| 性能 | 高い | 同等以上 |
| 互換性 | 広範 | Arm対応が必要 |
| エネルギー効率 | 標準 | 高い |
Java 21で動作するアプリケーションはGravitonとの互換性が高く、コスト効率に優れた選択肢です。
サイズの比較（Mファミリーの例）
| サイズ | vCPU | メモリ(GiB) | ネットワーク |
|---|---|---|---|
| m7g.medium | 1 | 4 | 最大12.5 Gbps |
| m7g.large | 2 | 8 | 最大12.5 Gbps |
| m7g.xlarge | 4 | 16 | 最大12.5 Gbps |
| m7g.2xlarge | 8 | 32 | 最大15 Gbps |
| m7g.4xlarge | 16 | 64 | 最大25 Gbps |
3. AMI（Amazon Machine Image）
AMIは、EC2インスタンスの起動に使用するテンプレートイメージです。OS、アプリケーション、設定がパッケージされています。
AMIの種類
| 種類 | 説明 | 例 |
|---|---|---|
| AWS提供AMI | AWSが管理するベースイメージ | Amazon Linux 2023, Ubuntu |
| マーケットプレイスAMI | サードパーティが提供 | CentOS, RHEL |
| カスタムAMI | 自身で作成したイメージ | アプリ組込み済み |
カスタムAMI作成の流れ
1. ベースAMIからインスタンス起動
2. 必要なソフトウェアのインストール・設定
3. インスタンスからAMIを作成（スナップショット取得）
4. 作成したAMIから新しいインスタンスを起動
[ベースAMI] → [インスタンス] → [設定・カスタマイズ] → [カスタムAMI]
│
[新インスタンス]
[新インスタンス]
AMIはリージョン固有のリソースです。他のリージョンで使用する場合はコピーが必要です。
4. インスタンスのライフサイクル
EC2インスタンスは以下の状態を遷移します。
┌──────── ──┐
起動 │ pending │
AMI───────────→ │ (起動中) │
└────┬─────┘
│
┌────▼─────┐
│ running │◄──────── 開始
│ (実行中) │ (停止状態から)
└──┬───┬───┘
│ │
停止 ─────┘ └───── 終了
│ │
┌────▼─────┐ ┌────▼──────┐
│ stopping │ │shutting- │
│ (停止中) │ │down │
└────┬─────┘ │(終了処理中)│
│ └────┬──────┘
┌────▼─────┐ │
│ stopped │ ┌────▼──────┐
│ (停止) │ │terminated │
└──────────┘ │(終了済み) │
└───────────┘
各状態での課金
| 状態 | コンピューティング課金 | EBS課金 |
|---|---|---|
| running | あり | あり |
| stopped | なし | あり |
| terminated | なし | なし（EBS削除時） |
停止と終了の違い: 停止はインスタンスを保持したまま一時停止し、再開可能です。終了はインスタンスを削除します。停止中もEBSボリュームは課金されます。
5. キーペアとSSH接続 / Session Manager
キーペアによるSSH接続
EC2インスタンスへのSSH接続には、公開鍵認証を使用します。
[開発者PC] [EC2インスタンス]
秘密鍵(.pem) ──── SSH接続 ────→ 公開鍵(authorized_keys)
$ ssh -i my-key.pem ec2-user@<パブリックIP>
Session Manager（推奨）
AWS Systems Manager Session Managerは、SSHキーやポート開放なしでインスタンスに接続できます。
[開発者] → [AWS Console / CLI] → [Session Manager] → [EC2インスタンス]
(HTTPS/443) (SSMエージェント)
| 項目 | SSH | Session Manager |
|---|---|---|
| ポート開放 | 22番ポート必要 | 不要 |
| キー管理 | 秘密鍵の管理が必要 | 不要（IAM認証） |
| 監査ログ | 別途設定が必要 | CloudTrailに自動記録 |
| ネットワーク | パブリックIPまたはBastion | VPCエンドポイント経由可 |
Session Managerを使用することで、パブリックサブネットにBastionホストを配置する必要がなくなり、セキュリティが向上します。
6. EBS（Elastic Block Store）
EBSは、EC2インスタンスにアタッチするブロックストレージです。インスタンスを停止・終了してもデータが保持されます。
ボリュームタイプの比較
| タイプ | 名称 | 用途 | IOPS (最大) | スループット (最大) | 料金 |
|---|---|---|---|---|---|
| gp3 | 汎用SSD | 一般的なワークロード | 16,000 | 1,000 MB/s | 低い |
| io2 | プロビジョンドIOPS SSD | データベース | 256,000 | 4,000 MB/s | 高い |
| st1 | スループット最適化HDD | ビッグデータ、ログ | 500 | 500 MB/s | 低い |
| sc1 | コールドHDD | アーカイブ | 250 | 250 MB/s | 最も低い |
gp3の特徴
gp3は最も一般的に使用されるボリュームタイプです。
- ベースライン: 3,000 IOPS / 125 MB/s
- 容量に関係なく一定のベースラインパフォーマンス
- IOPS・スループットを独立してプロビジョニング可能
- gp2と比較して最大20%低コスト
EBSスナップショット
EBSボリュームのバックアップとして、スナップショットを取得できます。
[EBSボリューム] → [スナップショット作成] → [S3に保存]
│
[別AZ/リージョンで復元]
│
[新しいEBSボリューム]
スナップショットは増分バックアップであり、前回のスナップショットからの変更分のみが保存されます。
7. インスタンスストアとEBSの違い
| 項目 | EBS | インスタンスストア |
|---|---|---|
| 永続性 | インスタンス停止後もデータ保持 | インスタンス停止でデータ消失 |
| パフォーマンス | ネットワーク経由 | 物理的に接続（高速） |
| スナップショット | 可能 | 不可 |
| 暗号化 | KMSによる暗号化可能 | 自動暗号化 |
| 用途 | OS、データベース、永続データ | テンポラリファイル、キャッシュ |
| 課金 | 別途課金 | インスタンス料金に含まれる |
インスタンスストアはインスタンスに物理的に接続されたディスクで、非常に高いI/O性能を提供しますが、インスタンスの停止・終了時にデータが失われます。
8. Elastic IP
Elastic IP（EIP）は、AWSアカウントに割り当てられる静的なパブリックIPv4アドレスです。
通常のパブリックIP:
起動 → パブリックIP: 54.xx.xx.1
停止 → IP解放
再起動 → パブリックIP: 54.xx.xx.2 (変わる)
Elastic IP:
割り当て → EIP: 52.xx.xx.100
インスタンスAに関連付け → 52.xx.xx.100
インスタンスBに付け替え → 52.xx.xx.100 (同じIP)
注意点
- インスタンスに関連付けられていないEIPには課金される
- アカウントあたりリージョンごとにデフォルト5個まで
- 本番環境ではEIPよりもDNS名（Route 53）やロードバランサーの使用を推奨
9. Auto Scaling
Auto Scalingは 、EC2インスタンスの数を需要に応じて自動的に増減する機能です。
Auto Scalingの構成要素
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ Auto Scaling Group (ASG) │
│ │
│ 設定: │
│ 最小: 2 希望: 4 最大: 8 │
│ │
│ ┌──── AZ-a ────┐ ┌──── AZ-c ────┐ │
│ │ [Instance-1] │ │ [Instance-3] │ │
│ │ [Instance-2] │ │ [Instance-4] │ │
│ └───────────────┘ └───────────────┘ │
│ │
│ 起動テンプレート: │
│ AMI, インスタンスタイプ, セキュリティグループ等 │
└─────────────────────────────────────────────────┘
│
[ALB/NLB]
│
[クライアント]
スケーリングポリシー
| ポリシー | 動作 | 例 |
|---|---|---|
| ターゲット追跡 | メトリクスを目標値に維持 | CPU使用率を50%に維持 |
| ステップスケーリング | 閾値ごとに段階的にスケール | CPU 70%→+2台, 90%→+4台 |
| シンプルスケーリング | 単一の閾値でスケール | CPU 70%超→+1台 |
| スケジュール | 時刻に基づいてスケール | 平日9時に+3台 |
| 予測スケーリング | MLで需要を予測 | 過去パターンから事前スケール |
スケーリングの流れ
[CloudWatch Alarm] [Auto Scaling Group]
CPU > 70% ── → スケールアウト (インスタンス追加)
│
▼
[起動テンプレート]から新インスタンス作成
│
▼
[ALBターゲットグループ]にインスタンス登録
│
▼
ヘルスチェック通過後、トラフィック振り分け開始
CPU < 30% ──→ スケールイン (インスタンス削除)
クールダウン期間
スケーリング後、次のスケーリングまで一定時間待機する期間です。頻繁なスケーリング（フラッピング）を防止します。
10. 購入オプションとコスト最適化
購入オプションの比較
| オプション | 割引率 | コミットメント | 中断リスク | 適用場面 |
|---|---|---|---|---|
| オンデマンド | なし | なし | なし | 短期、予測不能なワークロード |
| リザーブド (1年) | 最大40% | 1年 | なし | 安定した本番ワークロード |
| リザーブド (3年) | 最大60% | 3年 | なし | 長期安定ワークロード |
| Savings Plans | 最 大72% | 1年/3年 | なし | 柔軟なコミットメント |
| スポット | 最大90% | なし | あり（2分前通知） | バッチ処理、テスト環境 |
Savings Plans vs リザーブドインスタンス
| 項目 | リザーブドインスタンス | Savings Plans |
|---|---|---|
| コミット対象 | 特定のインスタンスタイプ/AZ | 時間あたりの使用量（ドル） |
| 柔軟性 | 低い（変更に制約） | 高い（タイプ変更可） |
| 適用範囲 | EC2のみ | EC2, Fargate, Lambda |
| 管理の手間 | タイプ変更時に再購入 | 自動で最適適用 |
スポットインスタンスの活用
スポットインスタンスは未使用のEC2容量を大幅割引で利用できますが、AWSに2分前の通知で回収される可能性があります。
適した用途:
- バッチ処理、データ分析
- CI/CDビルド環境
- テスト・開発環境
- ステートレスなWebサーバー（Auto Scaling併用）
適さない用途:
- データベースサーバー
- ステートフルなアプリケーション
- 中断が許されないワークロード
11. IDサービスでの活用
EC2 vs コンテナ: idp-serverデプロイの選択肢
idp-serverをAWSにデプロイする際、EC2とコンテナサービスの2つの選択肢があります。
| 項目 | EC2直接デプロイ | ECS/Fargate |
|---|---|---|
| 構成管理 | AMI + UserData | Dockerイメージ |
| デプロイ速度 | AMI作成に時間がかかる | イメージPushのみ |
| スケーリング | Auto Scaling Group | ECSサービス |
| リソース効率 | インスタンス単位 | タスク単位（密度が高い） |
| 運用負荷 | OS管理、パッチ適用が必要 | OS管理不要（Fargate） |
| 適用場面 | 特殊なOS要件がある場合 | 一般的なWebアプリケーション |
EC2でのidp-serverデプロイ構成
EC2を選択する場合の構成例を示します。
[ALB] → [Auto Scaling Group]
│
┌────┴────┐
[EC2-1] [EC2-2]
m7g.large m7g.large
│ │
├── Amazon Linux 2023
├── Java 21 (Corretto)
├── idp-server.jar
└── CloudWatch Agent
起動テンプレート:
AMI: カスタムAMI（Java 21 + アプリ組込み済み）
インスタンスタイプ: m7g.large (Graviton, 2 vCPU, 8 GiB)
IAMロール: idp-server-ec2-role
UserData: アプリ起動スクリプト
インスタンスタイプの選定
idp-serverはJavaアプリケーション（Spring Boot）のため、以下を考慮します。
- ファミリー: M（汎用）またはR（メモリ最適化）
- プロセッサ: Graviton（Java 21はArmに対応しており、コスト効率が高い）
- サイズ: ワークロードに応じて選択（小規模はm7g.large、大規模はm7g.xlarge以上）
小規模（〜100 req/s）: m7g.large (2 vCPU, 8 GiB) × 2台
中規模（〜500 req/s）: m7g.xlarge (4 vCPU, 16 GiB) × 2台
大規模（〜2000 req/s）: m7g.2xlarge (8 vCPU, 32 GiB) × 4台
12. まとめ
- EC2は仮想サーバーを提供するAWSの基本サービスであり、多様なワークロードに対応する
- インスタンスタイプは用途に応じて適切なファミリー・サイズを選択する
- EBSは永続的なブロックストレージであり、gp3が一般的に推奨される
- Auto Scalingで需要に応じた自動スケーリングを実現する
- 購入オプションを活用してコストを最適化する（Savings Plans推奨）
- Session Managerを使用して安全にインスタンスへ接続する
次のステップ
- コンテナサービス - ECS/Fargateによるコンテナデプロイを学ぶ