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@ARISA1115

EC2の仕組みと構成要素を理解する

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はじめに

前回の記事「AWSウェブサーバーの構成要素について理解する」では、AWSのウェブサーバーを構成する様々な要素について概要を紹介しました。

今回は、その中核を担うEC2（Elastic Compute Cloud）について掘り下げていきます。

EC2とは

EC2インスタンスは、AWSが提供する仮想サーバーサービスです。
ユーザーは必要なときにコンピューティングリソースを利用し、
必要がなくなれば停止または終了することで、柔軟にリソースを管理できます。
EC2インスタンスは、Webサーバー、アプリケーションサーバー、データベースサーバー
など、さまざまな用途に利用できます。

EC2を使うとどんないいことがある？

  • 柔軟性

    • サーバーをオンデマンドで起動・停止でき、必要がなくなればすぐ停止または終了することが可能

  • 拡張性（スケーラビリティ）

    • サーバーのスペックアップや台数の増加が容易のため、トラフィックが急増しても
      遅延（レイテンシ）やエラーが発生しないようにできる
    • ビジネスの成長に合わせて段階的に拡張できるため、初期の過剰投資を避けられる

  • 従量課金制

    • 使った分だけ支払う仕組みで、初期投資が少なく済む

  • 運用管理の手間を削減

    • 物理サーバーのような機器メンテナンスや設置場所確保が不要
    • ブラウザから簡単に管理することができ、複雑な設定も自動化することができる

EC2の構成要素

EC2の構成は以下のような要素で成り立っています：

  • インスタンスタイプ

    • CPUやメモリ、ストレージ、ネットワーク性能などを用途に応じて
      選択可能なサーバーのスペック種類
    • 一般用途向け（汎用）、計算処理向け、メモリ最適化型など様々なタイプが
      用意されている

  • AMI（Amazon Machine Image）

    • EC2を起動するためのテンプレートとなる「仮想マシンのイメージ」
    • Windows、LinuxなどOSや、ミドルウェアがプリインストールされた
      イメージを選択することが可能
    • 自分で構築したサーバー環境をAMIとして保存し、複製することが可能

  • EBS（Elastic Block Store）

    • EC2に接続されるストレージ（＝ハードディスクのようなもの）
    • インスタンスを停止・終了しても、EBSボリュームのデータは保持される
    • スナップショット（バックアップ機能）があり、障害時の復旧に使用可能
    • 暗号化機能により、データを保護することができる

  • セキュリティグループ（SG：Security Group）

    • EC2インスタンスへの通信を制御するファイアウォール
    • どのポートやプロトコルを許可するか設定可能
    • どの場所・どのコンピュータ（送信元IPアドレス）からアクセスできるかを制限できる

構成の流れ

  1. インスタンスタイプを選択

    • サーバーのスペック（CPUコア数、メモリ容量、ネットワーク性能など）を決定
    • 用途に応じて適切なインスタンスタイプを選択する
      （例：t2.microは小規模用途、m5.largeは中規模用途）

  2. AMIを選択

    • 使用するOSとソフトウェア環境を決定（Windows、Linux、カスタムAMIなど）
    • パブリックAMI、コミュニティAMI,または独自に作成したAMIから選択

  3. EC2を起動

    • 選んだインスタンスタイプとAMIで実際にサーバーを起動する

  4. EBSをアタッチ

    • 必要に応じて追加のストレージボリュームを接続する
    • 汎用SSD、プロビジョンドIOPSなど用途に応じたEBSタイプを選択
    • 必要なストレージ容量を設定

image.png

構成要素の詳細

インスタンスタイプ

以下に、種類と用途についてまとめました：

ファミリー　　　　　 タイプ例 特徴 主な用途
T型 t2.micro, t3.small バースト可能な低コストインスタンス 開発環境、小規模Webサイト、バッチ処理
M型 m5.large, m6i.xlarge バランスの取れた汎用インスタンス 中規模Webサーバー、アプリケーションサーバー
C型 c5.large, c6i.xlarge 計算最適化 バッチ処理、科学計算、高トラフィックWebサーバー
R型 r5.large, r6i.xlarge メモリ最適化 データベース、キャッシュサーバー、リアルタイム分析
P型 p3.2xlarge, p4d.24xlarge GPU搭載 機械学習、画像処理、高性能計算
G型 g4dn.xlarge, g5.xlarge グラフィックス最適化 動画エンコード、3Dビジュアライゼーション
I型 i3.large, i4i.large ストレージ最適化 NoSQLデータベース、データウェアハウス
D型 d2.xlarge, d3.xlarge 高密度ストレージ 分散ファイルシステム、データ処理

AWSのEC2インスタンスの名前は「ファミリー + 世代 + サイズ」で構成されています：

  • ファミリー（アルファベット）
    • インスタンスの用途や特性を表す
  • 世代（数字）
    • インスタンスの世代を表す
    • 数字が大きいほど、新しい世代
  • インスタンスのリソース量を表す
    • サイズが大きくなるほど、CPUやメモリが増加

例：t2.micro

  • 第2世代のインテルXeonプロセッサ搭載バースト可能タイプ
  • t: バースト可能タイプ
  • 2: 第2世代
  • micro: 小規模サイズ

EC2のインスタンスタイプの数字は基本的にプロセッサの世代を表し、新しい世代ほど性能が向上しています。また、末尾の文字は搭載するプロセッサの種類を示しており、例えば「i」はインテル、「a」はAMD、「g」はAWS独自のARMベースGravitonプロセッサを意味します。

AMI

AMIの種類について、特徴や用途をまとめました：

AMIの種類 提供元 特徴 用途
パブリックAMI AWS公式 AWSが提供する標準的なOSイメージ
セキュリティパッチが適用済み		 標準的なサーバー環境
Amazon Linux、Ubuntu、Windows Server など
コミュニティAMI AWS利用者 コミュニティメンバーが作成・共有
特定用途に最適化されたものが多い		 特定のアプリケーション環境
開発フレームワーク導入済み環境
AWS Marketplace AMI ソフトウェアベンダー 商用ソフトウェア搭載
ライセンス込みの有料/無料AMI		 商用アプリケーションの迅速な導入
特殊な業務システム
カスタムAMI 自社/自分自身 自分で構築した環境から作成
独自の設定や構成が含まれる		 環境の複製・バックアップ
会社標準の環境配布

AMIは用途に応じて最適なものを選択することで、サーバー構築の時間短縮やリソース活用の効率化につながります。

EBS

EBSボリュームタイプについて、種類と用途をまとめました：

ボリュームタイプ 特徴 パフォーマンス 主な用途
汎用SSD (gp3) バランスの取れた性能と価格
独立したIOPSとスループット		 最大16,000 IOPS
最大1,000 MB/秒		 OS、開発環境
中小規模データベース
汎用SSD (gp2) gp3の前世代
ボリュームサイズに応じた性能		 最大16,000 IOPS
最大250 MB/秒		 低～中負荷のアプリケーション
仮想デスクトップ
プロビジョンドIOPS SSD (io2) 最高性能と耐久性
99.999%の耐久性		 最大64,000 IOPS
最大1,000 MB/秒		 重要業務システム
大規模データベース
プロビジョンドIOPS SSD (io1) io2の前世代
高い性能と99.9%の耐久性		 最大64,000 IOPS
最大1,000 MB/秒		 I/O集約型アプリケーション
スループット最適化HDD (st1) 低コストで高スループット
頻繁なアクセスに最適化		 最大500 MB/秒
最大500 IOPS		 ビッグデータ処理
ログ処理、データウェアハウス
Cold HDD (sc1) 最低コスト
アクセス頻度の低いデータ向け		 最大250 MB/秒
最大250 IOPS		 アーカイブ
長期保存データ

用途や予算に応じて最適なタイプを選択することで、パフォーマンスとコストのバランスを取ることができます。

セキュリティグループ

セキュリティグループについて、一般的な設定例をまとめました：

サーバー種類 開放ポート アクセス元
Webサーバー HTTP(80), HTTPS(443) すべてのIP (0.0.0.0/0)
アプリケーションサーバー アプリ専用ポート WebサーバーのSG
データベースサーバー MySQL(3306) アプリケーションサーバーのSG

適切に設定することで、必要な通信のみを許可し、不正アクセスからEC2インスタンスを保護することができます。

まとめ

今回は、EC2の仕組みと構成要素について紹介しました。

  • インスタンスタイプ：

    • サーバーのスペック種類

  • AMI（Amazon Machine Image）：

    • EC2を起動するためのテンプレートとなる「仮想マシンのイメージ」

  • EBS（Elastic Block Store）：

    • EC2に接続されるストレージ（＝ハードディスクのようなもの）

  • セキュリティグループ（SG：Security Group）：

    • EC2インスタンスへの通信を制御するファイアウォール

これらの構成要素を適切に選択・設定することで、最適な仮想サーバー環境を構築できます。

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