Amazon EC2

解決する課題

従来はサーバーを買い、データセンターに設置し、OSを入れて…と数週間かかっていました。EC2なら：

• 数分でサーバーが立ち上がる
• 負荷に応じて台数を増減できる（スケールアウト/イン）
• ハード故障やキャパシティ計画をAWSに任せられる

主要概念と用語

• インスタンス: 起動した1台の仮想サーバー
• AMI（Amazonマシンイメージ）: OSやソフトを含む「起動テンプレート」
• インスタンスタイプ: t3.micro m5.large などのスペック区分（用途×サイズ）
• EBS: インスタンスにアタッチする永続ブロックストレージ（＝仮想ディスク）
• セキュリティグループ: インスタンス単位の仮想ファイアウォール（ステートフル）
• キーペア: SSH/RDP 接続用の鍵

仕様・制限・クォータ

• リージョン×AZ（アベイラビリティゾーン）に配置。AZ＝物理的に分離されたデータセンター群
• 課金は秒単位（Linux/オンデマンドは最低60秒）または時間単位
• 1アカウントあたりの起動上限（vCPUクォータ）があり、引き上げ申請が可能
• インスタンスファミリー: 汎用(t/m)、コンピュート最適化(c)、メモリ最適化(r/x)、高速計算(p/g) など

内部の仕組み

EC2インスタンスは、AWSが管理する物理ホスト上で Nitro System（専用ハードウェア＋軽量ハイパーバイザ）によって仮想化されています。Nitroによりネットワーク/ストレージI/Oを専用チップにオフロードし、ほぼベアメタルに近い性能とセキュリティを実現しています。

• ルートボリュームは通常 EBS（ネットワーク越しのブロックストレージ）。インスタンスを止めてもデータは残る
• 一部タイプは インスタンスストア（物理ホスト直結の一時ディスク）を持つ。停止で消える点に注意

設計パターン / ベストプラクティス

• ステートレス設計: セッションやファイルをインスタンス外（DynamoDB/ElastiCache/S3）へ逃がし、台数を自由に増減
• Auto Scaling + ELB: 複数AZにまたがって冗長化し、負荷に応じ自動増減
• Launch Template + AMI で起動を標準化、Immutableに入れ替える

運用・監視・トラブルシュート

• CloudWatch で CPUUtilization StatusCheckFailed 等を監視
• ステータスチェック: システム(AWS側) と インスタンス(OS側) の2種類
• Systems Manager (SSM) Session Manager を使えば、SSH鍵や踏み台なしで安全に接続・運用できる

コスト

購入オプションを使い分けるのがコスト最適化の肝です。

セキュリティ

• IAM ロールをインスタンスにアタッチし、アクセスキーのハードコードを避ける
• セキュリティグループは許可ルールのみ・ステートフル（戻り通信は自動許可）
• 保存データは EBS暗号化、転送は TLS。鍵は KMS で管理

Well-Architected の観点

• 信頼性: 複数AZ + Auto Scaling で単一障害点を排除
• パフォーマンス効率: 用途に合うインスタンスタイプ選定、必要なら専用ハードウェア(高速計算)
• コスト最適化: 購入オプションの使い分け、不要インスタンスの停止/right-sizing
• セキュリティ: 最小権限のIAMロール、SG、暗号化

試験で問われるポイント

関連サービス・比較

サーバーレスの Lambda とよく比較されます。

ハンズオン / CLI例

# 最新の Amazon Linux 2023 でインスタンスを1台起動
aws ec2 run-instances \
  --image-id resolve:ssm:/aws/service/ami-amazon-linux-latest/al2023-ami-kernel-default-x86_64 \
  --instance-type t3.micro \
  --key-name my-key \
  --security-group-ids sg-0123456789abcdef0 \
  --tag-specifications 'ResourceType=instance,Tags=[{Key=Name,Value=demo}]'

# 起動中インスタンスの一覧
aws ec2 describe-instances \
  --filters "Name=instance-state-name,Values=running" \
  --query "Reservations[].Instances[].{ID:InstanceId,Type:InstanceType}"