Compute Engine

解決する課題

• 数分でインスタンスが起動する
• マネージドインスタンスグループ（MIG） で自動スケール・自動修復
• メンテナンス時も ライブマイグレーションで原則無停止
• カスタムマシンタイプで vCPU/メモリをムダなく最適化

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
• マシンタイプ: e2（汎用・低コスト）/n2/c3（高性能）/m（メモリ最適化）など。カスタム指定も可能
• イメージ / スナップショット: OS テンプレートとディスクのバックアップ
• 永続ディスク（PD） / Local SSD: ネットワーク永続ブロック（EBS 相当）と、ホスト直結の高速・揮発ディスク
• VPC / ファイアウォールルール: グローバル VPC とネットワークレベルの許可ルール
• マネージドインスタンスグループ（MIG）: テンプレートから同一構成を束ね、オートスケール/自動修復（Auto Scaling 相当）
• ゾーン / リージョン: ゾーンは単一障害ドメイン、リージョンは複数ゾーンの束

仕様・制限・クォータ

• リージョン × ゾーンに配置。冗長化は複数ゾーンへ
• 課金は秒単位（最低1分）。停止でコンピューティング課金は止まるが PD は課金継続
• プロジェクト/リージョンごとに vCPU クォータがあり、引き上げ申請が可能
• マシンファミリー: 汎用（E2/N2/N4）、コンピュート最適化（C3）、メモリ最適化（M）、アクセラレータ（A/G）など

内部の仕組み

Compute Engine は Google が運用する物理ホスト上で KVM ベースのハイパーバイザによって仮想化されています。Google の特徴は、計画メンテナンス時にインスタンスをライブマイグレーション（別ホストへ無停止移行）して可用性を保つ点です。

• ブートディスクは通常 永続ディスク（PD）。インスタンスを止めてもデータは残る
• Local SSD はホスト直結で高速だが揮発性（停止/移動で消える）

設計パターン / ベストプラクティス

• ステートレス設計: 状態を Firestore / Memorystore / Cloud Storage に逃がし、台数を自由に増減
• MIG + Cloud Load Balancing で複数ゾーンに冗長化し、負荷に応じ自動増減
• インスタンステンプレート＋イメージで起動を標準化、Immutable に入れ替える

運用・監視・トラブルシュート

• Cloud Monitoring / Cloud Logging でメトリクスとログを監視
• シリアルコンソールで起動トラブルを調査
• OS Login + IAP を使えば、公開 IP や踏み台なしで SSH 接続を集中管理できる

コスト

GCP は割引が自動で効きやすいのが特徴です。

セキュリティ

• サービスアカウントをインスタンスに割り当て、鍵のハードコードを避ける（IAM ロール相当）
• ファイアウォールルールで通信を最小化。Cloud IAM で操作権限を制御
• Shielded VM で起動の改ざんを検知、ディスクは既定で暗号化（CMEK で自前鍵も可）

関連サービス・比較（AWS との対応）

ハンズオン / CLI例

# e2-micro のインスタンスを1台作成
gcloud compute instances create demo-vm \
  --zone=asia-northeast1-a \
  --machine-type=e2-micro \
  --image-family=debian-12 \
  --image-project=debian-cloud

# 稼働中インスタンスの一覧
gcloud compute instances list \
  --filter="status=RUNNING" \
  --format="table(name, machineType.basename(), zone.basename())"