はじめに
同一リージョン内でのゾーン冗長は、データセンター障害を前提とした設計の基本です。Azure では、可用性ゾーン（物理的に独立したデータセンター群）をまたいで VM を配置し、L4/L7 のゾーン冗長エンドポイントで束ねるのが王道となります。
可用性ゾーン対応サービスと設計の肝を押さえれば、VM の 99.99% アップタイム SLAに到達可能です。(Azure Virtual Machines の可用性オプション, Azure Availability Zones)
※本記事は、同一リージョン内の可用性ゾーン（AZ）冗長に限定し、リージョン冗長や単一ゾーン/単一VMは扱いません。
Azureのリージョンや可用性ゾーンについての解説はこちら。
1．前提と用語の整理
- ゾーン冗長（zone-redundant）：サービス/リソースが複数ゾーンにまたがって冗長化。
- ゾーナル（zonal）：特定ゾーンにピン留め（例：ゾーン“1”の VM）。同一リージョン内で複数ゾーンに“複数インスタンスを張ると、ゾーン障害に耐性を持てる。(可用性ゾーン)
- 到達目標：2 つ以上の VM を 2 つ以上のゾーンに展開＋適切な LB/ゲートウェイ構成 ⇒ VM 99.99% SLA。
2．ゾーン冗長の基本構成（L4）― Standard Load Balancer を核にする
構成要素：
- VM（zonal）×2 以上：ゾーン“1/2/3”へ分散
- Standard Load Balancer（SLB）：ゾーン冗長フロントエンドを推奨（単一 IP でゾーン障害を吸収）
- Standard Public IP：ゾーン冗長を選択（※多くのリージョンで既定がゾーン冗長化）
要点
- SLB はゾーン冗長/ゾーナル/非ゾーンいずれでも作成可。フロントエンドの Public IP のゾーン属性に連動する。ゾーン冗長フロントなら単一 IP でゾーン障害による影響を回避。(ロードバランサの信頼性)
- Public IP（Standard）はゾーン冗長/ゾーナル/非ゾーンを選択可能。多くのリージョンで“非ゾーン＝既定でゾーン冗長化”にアップデート。Basic SKU は 2025-09-30 廃止予定につき Standard へ移行必須。(パブリック IP アドレス)
最小パターン（L4）
| 層 | 推奨リソース | ゾーン設計 |
|---|---|---|
| 受入口（L4） | Standard Load Balancer | ゾーン冗長フロント |
| コンピュート | VM ×2 以上 | ゾーナル（1/2/3 に分散） |
| Public IP | Standard Public IP | ゾーン冗長 |
設計メモ：LB をゾーンごとに複数用意する必要はない。単一の LBにゾーナル/ゾーン冗長フロントを複数ぶら下げて使い分け可能。
3．スケールと運用（VMSS）― Flexible/Zone-Spanning を“既定”に
Virtual Machine Scale Sets（VMSS）は、複数ゾーンに跨ってインスタンスを自動分散でき、99.99% SLAを満たす推奨手段。zoneBalance の厳密制御も可能。(可用性ゾーンを使用する仮想マシン スケール セットを作成する)
VMSS×AZ の設計ポイント
-
Zone-spanning（推奨）：
"zones": ["1","2","3"]で自動分散。"zoneBalance": "true"で厳密分散を強制可。 - 障害時の挙動：影響ゾーンのインスタンス到達性が落ちても、他ゾーンは継続。スケールアウトで健全ゾーンへ一時的に寄せる運用がしやすい。
- LB/ Public IP は Standard で ゾーン冗長を選ぶ。
4．L7 の入り口（WAF/HTTPS）― Application Gateway v2 をゾーン冗長で
Application Gateway v2/WAF v2 は ゾーン冗長かつ 自動スケーリング対応。L7 制御（TLS 終端、パス/Host ルーティング、WAF）を兼ねつつ、バックエンドに VM/VMSS（zonal） を並べるのが定石。(MApplication Gateway v2 と WAF v2 のスケーリング)
最小パターン（L7）
| 層 | 推奨リソース | ゾーン設計 |
|---|---|---|
| 受入口（L7） | Application Gateway v2/WAF v2 | ゾーン冗長＋自動スケール |
| バックエンド | VMSS or VM×2以上 | ゾーナル分散（1/2/3） |
| Public IP | Standard Public IP | ゾーン冗長 |
5．アウトバウンド設計（NAT）― “ゾーンスタック”で片肺停止を局所化
NAT Gateway はゾーンリソース。ゾーン障害時にアウトバウンドが止まる事態を避けるには、各ゾーンに NAT ゲートウェイ＋同ゾーンの Public IP をセットで持つゾーンスタックが推奨。インバウンド（LB）と合わせる 2 つのパターンも公式で整理されている。(NAT ゲートウェイと可用性ゾーン)
| パターン | 受入口 | 特徴 |
|---|---|---|
| (1) アライン | ゾーナル SLB をゾーンごとに | イン/アウト同一障害モデルでシンプルだが、ゾーンごとに IP が分かれる。 |
| (2) オーバーレイ | ゾーン冗長 SLB（単一 IP） | インバウンドは単一 IP、アウトバウンドは各ゾーンの NAT で局所化。運用はやや複雑。 |
6．ディスク/データ冗長 ― Managed Disk の ZRS を正しく使う
Managed Disk の ZRS は、同一リージョン 3 ゾーンに同期複製し、ゾーン障害からの迅速復旧を可能にする。
ただし 対応ディスク種別は限定：Premium SSD / Standard SSD のみ（Premium SSD v2 / Ultra Disk は非対応）。レイテンシは LRS より増える点も要考慮。(マネージドディスクの冗長オプション)
例）ゾーン障害で VM が停止したら、RS ディスクを健全ゾーン側の VM に強制デタッチ→再アタッチで先行復旧する運用も可能（データディスク対象）。
7．アンチパターンと落とし穴
- Basic SKU の混在：Public IP/Load Balancer は Standard で統一。Basic は廃止予定・ゾーン未対応・混在不可。
- PPG の誤用：Proximity Placement Group は“同一ゾーン内の近接配置”制約。ゾーンをまたげないため、“超低遅延×ゾーン冗長”を同時達成は不可（低遅延が最重要なら単一ゾーン＋PPG、冗長はアプリ層で）。(Azure ポータルを使用して近接通信配置グループを作成する)
- フロント IP のゾーン属性を放置：LB のゾーン冗長性はフロントの Public IP に従属。作成後は変更不可なので最初にゾーン冗長を選ぶ。
- ゾーン非対応サイズ/在庫：選定 VM サイズ/ディスクが全ゾーンで提供されるか事前確認（スケール時の割当失敗を回避）。
8．おすすめ構成カタログ（同一リージョンの AZ 冗長）
| ユースケース | 入口 | コンピュート | データ/ディスク | 補足 |
|---|---|---|---|---|
| 最小構成（L4） | SLB：ゾーン冗長 | VM×2以上（zonal） | 任意（可能なら ZRS） | 単一 IP でゾーン障害に耐性。 |
| スケール重視 | SLB：ゾーン冗長 | VMSS（zones=1/2/3, zoneBalance） | 任意（ZRS 推奨） | 99.99% SLA へ最短。 |
| L7 制御/WAF | AppGW v2（ゾーン冗長＋自動スケール） | VMSS or VM×2以上 | 任意（ZRS 推奨） | TLS 終端/ルーティング/WAF。 |
| 強いアウトバウンド | SLB：ゾーン冗長 | VMSS or VM×2以上 | 任意 | 各ゾーンに NAT GW＋同ゾーンの Public IP の“ゾーンスタック”。 |
9．運用ベストプラクティス（同一リージョン AZ 冗長の“型”）
- 入口は“まずゾーン冗長”（SLB/AppGW）。Public IP は Standard＋ゾーン冗長を前提に。
- VM は“zonal を 2 ゾーン以上”。規模/運用を考え VMSS（Flexible/Zone-spanning）を既定に。
- アウトバウンドは“ゾーンスタック”で片肺停止を局所化（NAT GW×ゾーン）。
- データは“ZRS を選べる所は選ぶ”（Premium SSD/Standard SSD）。非対応ディスクはアプリ/DB レプリケーションで補完。
- ゲームデイ：ゾーン障害を想定した訓練（IP フェール、再配置、スケール挙動）を定期テスト。
10．（応用）ステートフルな VM のクラスタリング
- Windows Server Failover Clustering（WSFC）＋Cloud Witness など、OS/DB レイヤの冗長で“単一ゾーン停止時の自動昇格”を設計可能。ネットワーク/レイテンシ要件に注意。(クォーラム監視をデプロイする)
- SQL Server Always On AG を VM 上でゾーン跨ぎに構成する選択肢も。(Azure VM 上の SQL Server の Always On 可用性グループ)
※本記事はリージョン冗長を扱わないが、Site Recovery のゾーン間 DRも選択肢として存在。RPO/RTO 要件に応じて評価を。(可用性ゾーン間の Azure VM 災害復旧を有効にする)
11．実装チェックリスト
- Standard Public IP をゾーン冗長で作成（Basic は不可／廃止）。
- SLB/AppGW はゾーン冗長で。作成後ゾーン属性は変更不可。
- VM/VMSS はzonalで2 ゾーン以上へ分散。zoneBalance の要否を決める。
- NAT Gateway はゾーンスタックで配置（各ゾーンに NAT＋同ゾーンの Public IP）。
- Managed Disk は可能なら ZRS（Premium v2/Ultra は非対応に注意）。
- [ ]
12．コスト/信頼性/運用のトレードオフ
| 選択 | コスト | 信頼性 | 運用 |
|---|---|---|---|
| SLB ゾーン冗長 | 低～中 | 高（単一 IP） | シンプル |
| AppGW v2 ゾーン冗長 | 中 | 高（L7/WAF） | 機能豊富 |
| VMSS Zone-spanning | 低～中 | 最高（99.99% SLA 到達） | 自動化/スケール容易 |
| NAT “ゾーンスタック” | 中 | 高（局所化） | 設計一工夫 |
| Disk ZRS | 中 | 高（同期 3 ゾーン） | 多少のレイテンシ増 |
13．結論（要点の“ひとことで”）
入口はゾーン冗長、計算はゾーナル分散（VMSS 推奨）、出口はゾーンスタック、データは ZRS を選べる所は選ぶ。
これが、同一リージョン内 AZ 冗長の最短解です。
14．なぜ？（5 Whys で深掘り）
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なぜ ゾーン冗長にするのか？
答え：単一データセンター障害でダウンしないため。可用性ゾーンは物理的に独立しており、ゾーン跨ぎ冗長で 99.99% へ到達できる。 -
なぜ “SLB/AppGW をゾーン冗長”にするのか？
答え：入口の単一 IPをゾーン障害で落とさないため（LB の冗長性はフロント IP のゾーン属性に依存）。 -
なぜ “VM は VMSS の Zone-spanning”が良いのか？
答え：均等分散と自動スケールで障害時の健全ゾーン寄せが容易。zoneBalance で厳密分散も担保。 -
なぜ “NAT をゾーンスタック”にするのか？
答え：アウトバウンド停止を障害ゾーンに局所化できるから。単一 NAT だとそのゾーン障害＝全体の送信断になり得る。 -
なぜ “ZRS ディスク”を選ぶのか？
答え：同期 3 ゾーン複製でゼロ RPOを満たしやすく、強制デタッチ→他ゾーン再アタッチで迅速復旧ができる（用途はデータディスク）。
15．仮説 → 根拠/データ → 再検証 → 示唆・次アクション
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仮説：SLB/AppGW をゾーン冗長、VMSS を Zone-spanning、NAT はゾーンスタック、ディスクは ZRSの組み合わせが、コストと信頼性の最適点。
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根拠/データ：LB のゾーン冗長フロント、Public IP の既定ゾーン冗長化、VMSS の Zone-spanning/zoneBalance、NAT“ゾーンスタック”、ZRS の特性/制限は公式ドキュメントで確認。
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再検証：対象リージョン/ゾーンでのSKU/サイズ在庫、ディスク種別の ZRS 対応、待機時間とスループットの実測（ゲームデイ）を実施。
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示唆・次アクション：
- 設計レビュー：Public IP/LB/AppGW のゾーン属性を棚卸し。
- IaC（Bicep/Terraform）テンプレートへzones/zoneBalanceとZRS/LRSの切替パラメータを実装。
- ゾーン停止シナリオの定期演習を運用 SOP に組み込む。
おわりに
同一リージョン内の AZ 冗長は、入口（フロント）・計算（VM/VMSS）・出口（NAT）・データ（Disk/DB）の4 点セットで設計を固めると、高信頼×運用容易性を両立できます。
まずは 最小構成（SLB ゾーン冗長＋VMSS Zone-spanning）から着手し、NAT ゾーンスタックやZRSを要件に合わせて拡張してください。
主要出典（抜粋）
- Load Balancer とゾーン冗長：Reliability in Load Balancer（Microsoft Learn）。(Microsoft Learn)
- Public IP（Standard）とゾーン冗長／Basic 廃止：Public IP Addresses（Microsoft Learn）。(Microsoft Learn)
- VMSS と Zone-spanning/zoneBalance：Create a VMSS that uses Availability Zones（Microsoft Learn）。(Microsoft Learn)
- NAT Gateway と“ゾーンスタック”：NAT ゲートウェイと可用性ゾーン（Microsoft Learn）。(Microsoft Learn)
- Managed Disk ZRS（対応/非対応）：Redundancy options for managed disks（Microsoft Learn）。(Microsoft Learn)
- 可用性ゾーンと 99.99% VM SLA（概念）：Azure Availability Zones（azure.microsoft.com）。(Microsoft Azure)