Step Functions をざっくり理解する！

Posted at 2025-03-19

はじめに

実務のシステムアーキテクチャで Step Functions が出てきました🤗
AWS に不慣れな初学者なりに調べた内容をまとめておきます。

Step Functionsとは？
Step Functionsの具体例
Step Functionsの構成要素
Step Functionsでよく使うステートと実装イメージ
Step Functionsのメリット
ユースケース例
Step Functionsのエラー処理とリトライの自動化
Step Functionsで処理できるエラータイプ
エラー・リトライにおけるベストプラクティス
まとめ
参考文献

🧷 Step Functionsとは？

AWSのサービスの1つ
複数の処理を自動でつなぎ合わせて、ワークフローを作成できるサービス

📦 できること…

複数の処理を順番に実行したり、並列に実行したりできる
処理間の状態管理やエラーハンドリングを自動でやってくれる
サーバーレスなのでインフラ管理は不要
Lambda関数やSNS、SQS、DynamoDBなどのAWSサービスと簡単に連携できる

🧷 Step Functionsの具体例

🛒 ECサイトでの注文処理フロー

例えば、ECサイトで「注文」を受けた時にこんな処理があるとします。

注文データをDBに保存する
決済処理を行う
在庫を確認して引き当てる
ユーザーにメールを送信する

これをStep Functionsで自動化すると、以下のような流れになる👇

　[注文受付] → [決済処理] → [在庫確認] → [メール送信]

途中で決済に失敗したらエラーハンドリングを自動実行
在庫が不足していたら別の処理に分岐
すべて成功したら「成功ステータス」を返す

✅ 手動でコードを書くとエラー処理や状態管理が面倒ですが、Step Functionsを使うと上記処理フローが簡単に実装できる！

🧷 Step Functionsの構成要素

① State Machine (ステートマシン)

ワークフロー全体を定義するもの。
　→ 処理の流れや分岐を記述します。

② State (ステート)

ワークフロー内の1つ1つの処理ステップ。
　→ Lambda関数の呼び出しや、条件分岐、待機など。

③ 状態遷移

各ステート間の繋がり。
　→ 順次実行・並列実行・条件分岐などを定義。

🧷 Step Functionsでよく使うステートと実装イメージ

① Taskステート：Lambda関数や別サービスを呼び出す

② Choiceステート：条件分岐

③ Parallelステート：複数の処理を並列実行

④ Waitステート：指定時間待機

⑤ Fail/Successステート：エラー終了・成功終了

☁️ 実装イメージ

例えば、Lambda関数で「ユーザーの登録 → メール送信 → DB保存」のフローを作る場合👇

{
  "StartAt": "RegisterUser",
  "States": {
    "RegisterUser": {
      "Type": "Task",
      "Resource": "arn:aws:lambda:us-east-1:123456789012:function:registerUser",
      "Next": "SendEmail"
    },
    "SendEmail": {
      "Type": "Task",
      "Resource": "arn:aws:lambda:us-east-1:123456789012:function:sendEmail",
      "Next": "SaveToDB"
    },
    "SaveToDB": {
      "Type": "Task",
      "Resource": "arn:aws:lambda:us-east-1:123456789012:function:saveToDB",
      "End": true
    }
  }
}

これで、ユーザー登録 → メール送信 → DB保存の一連の処理が自動で実行可能！

🧷 Step Functionsのメリット

✅ 可視化が簡単

ワークフローの流れがGUIで視覚的に表示されるので、デバッグや修正が楽

✅ 自動リトライ & エラーハンドリング

Lambdaなどが失敗したときに自動で再試行
条件に応じてエラーステートに遷移

✅ AWSの他サービスと簡単に連携

Lambda, DynamoDB, SNS, SQSなどとスムーズに連携

✅ コスト効率が良い

ステートマシンの実行回数ごとの課金（1回0.000025ドル）
サーバーレスなのでインフラ管理不要

🧷 ユースケース例

① データ処理の自動化

S3にファイルがアップロードされたらStep Functionsで処理フローを実行

② バッチ処理の自動化

複数のバッチ処理を順次 or 並列で実行

③ ETLパイプライン

DynamoDBにデータを保存 → Athenaでクエリ → 分析処理

④ 機械学習ワークフロー

データ取得 → 前処理 → モデル学習 → 推論 → 結果保存

🧷 Step Functionsのエラー処理とリトライの自動化

Step Functions でのエラー処理、リトライの自動化の仕組みを以下にて少しメモしておきます。

✅ エラー処理 (Error Handling)

Step Functions では、各ステートでエラーが発生したときにどう対処するかを設定可能
デフォルトでは、エラーが発生した時点でステートマシンが失敗として終了しますが、 「リトライ」や「キャッチ」 を設定することで、柔軟なエラー処理が可能になる。

⚙️ エラー処理の構成要素

⚠️ リトライ (Retry)

処理が失敗した場合に自動で再試行
回数や間隔、指数バックオフを指定できる

🚫 キャッチ (Catch)

エラーが発生したときに別の処理に分岐
失敗時に別のステートに遷移してエラーハンドリングを行う

🚦 エラー処理の構文例

⚠️ リトライ (Retry) の設定

例えば、Lambda関数が失敗したときに3回まで再試行し、指数バックオフで待機時間を増やす場合👇

{
  "StartAt": "ProcessData",
  "States": {
    "ProcessData": {
      "Type": "Task",
      "Resource": "arn:aws:lambda:us-east-1:123456789012:function:processData",
      "Retry": [
        {
          "ErrorEquals": ["Lambda.ServiceException", "Lambda.AWSLambdaException"],
          "IntervalSeconds": 2,          // 最初の再試行は2秒後
          "MaxAttempts": 3,               // 最大3回まで再試行
          "BackoffRate": 2.0              // 再試行間隔を2倍ずつ増やす
        }
      ],
      "Next": "SuccessState"
    },
    "SuccessState": {
      "Type": "Succeed"
    }
  }
}

✅ この場合は以下のように動作します。

1回目の失敗 → 2秒後に再試行
2回目の失敗 → 4秒後に再試行
3回目の失敗 → 8秒後に再試行

それでも失敗した場合はエラー終了

🚫 キャッチ (Catch) の設定

Lambda関数が失敗したときに、別の処理に分岐してエラーハンドリングを行う場合👇

{
  "StartAt": "ProcessData",
  "States": {
    "ProcessData": {
      "Type": "Task",
      "Resource": "arn:aws:lambda:us-east-1:123456789012:function:processData",
      "Catch": [
        {
          "ErrorEquals": ["Lambda.ServiceException", "Lambda.AWSLambdaException"],
          "Next": "HandleError"         // エラー時にこのステートへ遷移
        }
      ],
      "Next": "SuccessState"
    },
    "HandleError": {
      "Type": "Task",
      "Resource": "arn:aws:lambda:us-east-1:123456789012:function:sendErrorNotification",
      "Next": "FailState"
    },
    "SuccessState": {
      "Type": "Succeed"
    },
    "FailState": {
      "Type": "Fail"
    }
  }
}