Day 19：Lambda 性能最適化（メモリ × CPU × 並列数）

この記事は AWS Lambda 実践入門 Advent Calendar 2025 19日目の記事です。

はじめに

Lambda の性能改善で最も効果が出やすい施策は、ほとんどのケースで メモリ設定の見直し です。

理由はシンプルで、Lambda は メモリを増やすと CPU が比例して増え、さらに ネットワーク帯域やディスク I/O なども増える ためです。結果として、実行時間（Duration）が大きく短縮されることが多く、速くなるのにコストが下がる ことすらあります。 (AWS ドキュメント)

この記事では、思いつきではなく 計測→比較→意思決定 の順で、Lambda を科学的にチューニングする方法を整理します。

メモリ＝CPU の関係（最重要）

AWS の公式ドキュメントでも明記されている通り、Lambda は 設定メモリに比例して CPU パワーが割り当てられます。 (AWS ドキュメント)
また、1,769MB で概ね 1 vCPU 相当 という目安も公開されています。 (AWS ドキュメント)

“メモリを上げると高くなる” だけではない

料金は主に「メモリ量 × 実行時間（ms）」で決まります。つまり、メモリを上げて実行時間が十分に短くなれば、トータルコストが同等か下がる 可能性があります。 (Amazon Web Services, Inc.)

最適メモリ設定を見つける方法（再現可能な手順）

1) まず測るべき指標（CloudWatch）

最低限、次を見ます。

• Duration（平均だけでなく p95/p99 も意識）
• Max Memory Used（メモリ不足/過剰の判断材料）
• Throttles / ConcurrentExecutions（並列起因の遅延や失敗を検知）
• （ストリーム/キューなら）IteratorAge / ApproximateAge など

平均が速くても、たまに発生する遅い実行（例：上位5%や1%）がユーザー体験やSLAを悪化させます。そのため、p95（上位5%の遅さ） や p99（上位1%の遅さ） も確認します。

2) 比較の仕方（おすすめの刻み）

初回は細かくやりすぎず、段階的に。

• 256 → 512 → 1024 → 1769 → 2048 → 3072（必要なら 4096…）

判断基準は次のどちらかを先に決めるとブレません。

• 性能優先：p95/p99 が最小の設定を採用
• コスト優先：GB-second が最小の設定を採用（Duration が多少遅くてもよい）

3) 自動で “最適点” を出す（便利ツール）

手動比較が面倒なら、Step Functions で複数メモリを自動試験してグラフ化する AWS Lambda Power Tuning を使うと、判断が一気に楽になります。 (GitHub)
（「コスト最小」「速度最短」「バランス」のモードで最適値を探索できます。）

/tmp の活用で I/O を高速化（エフェメラルストレージ）

/tmp は 実行環境ごとの一時領域（エフェメラルストレージ） です。PDF 分割や画像変換など、一時ファイルが多い処理で効果が出ます。

• デフォルト 512MB
• 設定で最大 10,240MB（10GB） まで拡張可能 (AWS ドキュメント)

注意点（初心者がハマるところ）

• 永続ではない（環境が破棄されれば消える）
• 並列実行で共有されない（同時実行数分だけ実行環境が分かれる）
• “キャッシュとして使える場合もある” が、前提にしない（あくまでベストエフォート）

並列数（Concurrency）設計：速くするほど事故りやすい

性能最適化は、実は 並列数の制御 とセットです。メモリを上げて 1件が速くなると、上流からのイベントが増えたときに 一気に同時実行が増えて下流を壊す ことがあります。

1) Reserved Concurrency で “暴走” を止める

関数ごとに 予約済み同時実行数（Reserved Concurrency） を設定できます。
これにより「この関数は最大 N 並列まで」という上限を作れます。 (AWS ドキュメント)

• 例：S3 イベントで一時的に大量起動 → 下流の RDS が枯渇 → 全体障害
  → Reserved Concurrency で上限を作り、遅延はするが壊れない に寄せる

2) アカウントの同時実行枠も意識する

デフォルトで リージョンあたり合計 1,000 同時実行 という枠があり、関数同士で取り合いになります（増枠申請は可能）。 (AWS ドキュメント)

「S3 → Lambda 大量イベント」を安全に処理する定番パターン

S3 直トリガーは簡単ですが、スパイクに弱くなりがちです。大量処理では、次の形にすると制御しやすいです。

• SQS を挟むと「投入量」と「処理量」を分離でき、バックプレッシャーをかけられます
• Reserved Concurrency と組み合わせると、下流を守りつつ安定運用しやすい

Day 18 との繋がり（監査・変更追跡）

Day 18 の「誰が・いつ・何を変更したか」を追える設計は、性能最適化で特に効きます。

性能チューニングで触る代表例：

• MemorySize
• Ephemeral Storage（/tmp 容量）
• Reserved Concurrency
• （必要に応じて）Provisioned Concurrency

これらは “設定を少し変えただけ” でも、レイテンシ・失敗率・コスト が変化します。
したがって Day 18 の流れに沿って、変更をデプロイマーカーや変更履歴として必ず残す と、後から「いつから遅くなった？」「誰の変更？」を即答できます。

まとめ

• メモリ設定の見直しは、Lambda 性能改善で最も効果が出やすい（CPU も比例して増える） (AWS ドキュメント)
• 料金は「メモリ × 実行時間」で決まるため、速くして安くなる こともある (Amazon Web Services, Inc.)
• /tmp（エフェメラルストレージ）は 512MB→最大10GB に拡張でき、I/O が多い処理で効く (AWS ドキュメント)
• 並列数は Reserved Concurrency で制御し、スパイクで下流を壊さない (AWS ドキュメント)
• Day 18 の監査設計と合わせて、性能チューニングの変更履歴を残す と運用が破綻しない

付録 A：CloudWatch 指標の見方チェックリスト（Duration / MaxMemoryUsed / Throttles）

性能最適化は「体感」ではなく メトリクスで意思決定します。まずは CloudWatch（Metrics / Logs）で、最低限この3つを見れば迷いません。

1) Duration（実行時間）— 何を見て、どう判断するか

チェック項目

• 平均（Average）だけでなく p95 / p99 を見る（ユーザー体験・SLA は裾野で決まる）
• 時間帯別にブレていないか（スパイク時だけ遅い＝並列・下流・スロットリング疑い）
• Timeout に近づいていないか（例：Timeout=30s なら p99 が 20s を超えたら危険信号）
• コールドスタート影響の有無（ログの REPORT 行で Init Duration が出るか）

判断基準（目安）

• p95/p99 が高い：平均が短くても “遅いリクエスト” が混ざっている
  → まずは下流（DB/API）待ち、同時実行、コールドスタートを疑う
• 平均も p95/p99 も高い：純粋に計算・I/O が重い
  → メモリ（=CPU/帯域）増、/tmp 活用、アルゴリズム改善の対象
• 特定の時間帯だけ悪化：負荷起因の可能性が高い
  → Concurrency とスロットリング、下流の上限を確認

2) Max Memory Used（最大メモリ使用量）— “上げる/下げる” の判断

チェック項目

• Max Memory Used が MemorySize に対して何%か を計算する
• ピーク時（負荷/大きい入力） の値で見る（平常時は当てにならない）
• OutOfMemory（OOM）や突然の Runtime exited with error が出ていないか（Logs）

判断基準（目安）

• 80% 以上が常態化：危険（入力差分で簡単に OOM する）
  → メモリ増（まずは 1段階）、同時にメモリリーク/巨大オブジェクトを点検
• 50〜80%：妥当ゾーン（性能/コストのトレードオフ次第）
  → Duration 改善が大きいなら、メモリ増でトータルコストが下がる可能性あり
• 30% 未満が多い：過剰割当の可能性
  → メモリを下げて検証（ただし下げると CPU/帯域も下がる点に注意）

実務でのコツ

• メモリ最適化は「メモリをギリギリに寄せる」ではなく、“安全マージン込みで最安点を探す” のが安定運用です。
  例：ピーク入力でも 60〜75% 程度に収める、など。

3) Throttles（スロットリング）— “速くしたら壊れた” を防ぐ

Throttles は「Lambda が忙しすぎて これ以上同時実行できません」のシグナルです。
イベントソースによっては 再試行・遅延・取りこぼし に直結します。

チェック項目

• Throttles が 0 以外になっていないか（スパイク時に増えやすい）
• 同時に ConcurrentExecutions が上限に張り付いていないか
• Reserved Concurrency を設定している場合、上限が低すぎないか
• アカウント全体の同時実行枠（他関数と取り合い）で詰まっていないか

判断基準（よくある原因 → 対応）

• 原因A：Reserved Concurrency が低すぎる
  → 上限を引き上げる（ただし下流を壊さない範囲で）
• 原因B：アカウント同時実行枠の上限に到達
  → 不要な関数の並列を抑える / 増枠申請 / 重要関数に Reserved を割り当て
• 原因C：イベントが一気に来る（S3 直など）
  → SQS を挟んでバッファリング（投入量と処理量を分離）＋ Reserved Concurrency で安定化

最小の結論（この3つだけで決めるなら）

• Duration が遅い ＋ MaxMemoryUsed が低い（余裕あり）
  → メモリ増で速くならない可能性（下流待ち・外部I/O・並列詰まりを疑う）
• Duration が遅い ＋ MaxMemoryUsed が高い（逼迫）
  → メモリ増が最優先（OOM 予防にもなる）
• Throttles が増えている
  → まず並列設計（Reserved / SQS / 下流上限）を見直す。性能最適化より先に “壊れない化”

付録 B：CloudWatch Logs Insights で REPORT 行から指標を集計する（クエリ例）

CloudWatch メトリクス（Duration/MaxMemoryUsed）を見るだけでも十分ですが、実務では ログから「実行の内訳」まで掘れる と原因特定が速くなります。

Lambda の CloudWatch Logs には、各呼び出しの末尾に次のような REPORT 行が出ます。

• Duration: 実行時間（ms）
• Billed Duration: 課金対象時間（ms）
• Max Memory Used: 最大メモリ使用量（MB）
• Init Duration: 初期化時間（ms。コールドスタート時のみ出る）

この REPORT 行を Logs Insights で集計すると、p95/p99 やコールドスタート影響 を定量化できます。

1) Duration / MaxMemoryUsed / Init Duration を1つのクエリで集計（推奨）

目的：平均だけでなく、p95/p99 とコールドスタート比率を同時に把握する

fields @timestamp, @message
| filter @message like /^REPORT RequestId:/
| parse @message /Duration: (?<duration_ms>[\d.]+) ms/ 
| parse @message /Billed Duration: (?<billed_ms>\d+) ms/
| parse @message /Max Memory Used: (?<max_mem_mb>\d+) MB/
| parse @message /Init Duration: (?<init_ms>[\d.]+) ms/
| stats
    count() as invocations,
    avg(duration_ms) as avg_duration_ms,
    pct(duration_ms, 95) as p95_duration_ms,
    pct(duration_ms, 99) as p99_duration_ms,
    max(duration_ms) as max_duration_ms,
    avg(max_mem_mb) as avg_max_mem_mb,
    max(max_mem_mb) as peak_max_mem_mb,
    count(init_ms) as cold_starts,
    100.0 * count(init_ms) / count() as cold_start_rate_pct,
    avg(init_ms) as avg_init_ms,
    pct(init_ms, 95) as p95_init_ms
  by bin(5m)
| sort @timestamp desc

読み方（最低限）

• p95_duration_ms / p99_duration_ms が高い → “たまに遅い” を疑う（下流待ち・スロットリング・コールドスタートなど）
• cold_start_rate_pct が高い → Provisioned Concurrency 検討、もしくは初期化処理の軽量化（import/初期化/接続）
• peak_max_mem_mb が MemorySize の 80% 付近 → OOM 予防でメモリ増を優先

2) コールドスタート（Init Duration）だけを可視化する

目的：コールドスタートが「発生頻度」なのか「重さ」なのかを切り分ける

fields @timestamp, @message
| filter @message like /^REPORT RequestId:/ and @message like /Init Duration:/
| parse @message /Init Duration: (?<init_ms>[\d.]+) ms/
| stats
    count() as cold_starts,
    avg(init_ms) as avg_init_ms,
    pct(init_ms, 95) as p95_init_ms,
    pct(init_ms, 99) as p99_init_ms,
    max(init_ms) as max_init_ms
  by bin(10m)
| sort @timestamp desc

3) “遅い実行だけ” を抽出して原因調査に繋げる（しきい値でフィルタ）

目的：p99 が悪いときに、どのリクエストが遅いかをログから追える状態にする

fields @timestamp, @message
| filter @message like /^REPORT RequestId:/
| parse @message /RequestId: (?<request_id>[0-9a-fA-F-]+)/ 
| parse @message /Duration: (?<duration_ms>[\d.]+) ms/
| parse @message /Max Memory Used: (?<max_mem_mb>\d+) MB/
| parse @message /Init Duration: (?<init_ms>[\d.]+) ms/
| filter duration_ms > 1000
| sort duration_ms desc
| limit 50

この一覧で request_id を拾い、同じ RequestId のログ（アプリログ/例外/外部API待ち）に辿ると、原因が特定しやすくなります。

4) 補足：ロググループの指定（運用のコツ）

• 対象は通常 /aws/lambda/<function-name> のロググループです
• 別名（Alias）や環境別に関数名が変わる運用なら、Logs Insights の検索対象ロググループを間違えないのが重要です
• Day18（変更追跡）の文脈と合わせて、メモリ/同時実行/エフェメラルストレージの変更を行ったタイミングで、この集計結果も一緒に残すと「いつから遅くなったか」が即答できます