AWS 白帯シリーズ(16) AWS Black Belt Tech シリーズ Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) を写経する

川原洋平エンジニアブログ 2014.10.27

どうも、cloudpack のかっぱ（@inokara）です。

はじめに

AWS Black Belt Tech シリーズ Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) を読んで自分なりに要点を纏めてみます。（結果として写経になりました…）

参考

AWS Black Belt Tech シリーズ Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2)

以下、「今日の Agenda」に従って纏めていきます。

Amazon EC2 とは？

Amazon EC2

コンピュータ処理に分類される AWS の各種サービスの一つ
コンピュータ処理には EC2 以外に EMR や AutoScaling が含まれる（※ Workspaces は含まれる？？）
仮想化されたサーバー

リジョンとエッジロケーション

リージョン（世界で 8 + 2 拠点）とエッジロケーション（36 都市＋ 51 箇所）
リージョン（バージニア、GovCloud、カリフォルニア、オレゴン、サンパウロ、ダブリン、シンガポール、シドニー、北京、東京）

アベイラビリティゾーン（AZ）

データセンター群
各リージョン内に複数の AZ が存在
各 AZ はお互いの影響を受け難いように「地理」「電源」「ネットワーク」を分離して設計
AZ 間は高速専用線で接続
リージョン間はインターネットを使用している

VPC と EC2-Classic

現状の標準環境は VPC（Virtual Private Cloud）
VPC はユーザー毎の IP アドレス領域でインスタンスを利用可能
EC2-Classic は全ユーザーで共通の 10.0.0.0/8 の IP アドレスを利用する

EC2-VPC の Default VPC

Default VPC では 172.31.0.0/16 の IP アドレスが利用される
各 AZ に Default Subnet(public) が自動作成される（CIDR は /20 => 4096 IPs）
選択した AZ の Default Subnet にインスタンスがデプロイされる
EC2 インスタンスには Public IP アドレス（動的割当の Global IP）がアサインされる

Amazon Elastic Block Store(EBS)

EBS とは EC2 に仮想外付けされるプロックレベルのストレージサービス
1G 〜 1TB サイズ
各 EC2 で複数の EBS を利用することが出来る
データは永続的に保存される
いつでもバックアップ（スナップショット）が取得出来る
スナップショットから EBS を作成可能（他の AZ に作成出来る）
Provisioned IOPS でパフォーマンス指定が可能（2014/3 時点で最大 4000IOPS）
他の EC2 インスタンスに付け替えが可能

Instance Storage と EBS

Instance Storage は内蔵ディスク
EC2 を Stop or Terminate するとクリアされる（注意！）
性能、容量はインスタンスタイプ毎に決められている
追加コスト無し
EBS はネットワークで接続
EC2 とは独立管理で EC2 を Terminate しても EBS は保持可能
Volume 毎に性能、容量を定義可能
EBS の費用が発生

EC2 に関連する主要コンポーネント

AMI（☆）
CloudWatch
Elastic IP
VPC
Auto Scaling
ELB
Management Console
Key Pairs（☆）
Security Groups（☆）
EBS -> Snapshot（☆）
VM Import/Export

Amazon EC2 の基本

EC2 の起動

AMI 選択
台数、インスタンスタイプ、AZ の指定
EBS の設定
Key Pair の選択
Security Groups の選択

Amazon Machine Image(AMI)

インスタンスの作成に使用するイメージテンプレート
公式、サードパーティも AMI を提供している
EC2 インスタンスから任意のタイミングでカスタム AMI を作成出来る

EC2 インスタンスのライフサイクル

Running -> 実行中、課金される
Stopped -> 停止中、課金されない
Terminated -> 終了（Stop / Start が出来ない）

EC2 インスタンスのタイプ変更

Stop していると、いつでもタイプを変更出来る

EBS ボリュームのアタッチ

EC2 インスタンスと同じゾーンに作ること
スナップショットから複製可能

EC2 インスタンスのアドレス

Private IP（VPC 内のサブネットから割り当てる）
Pribate DNS（*.internal）
Public DNS 名（*.amazonaws.com）
Public IP アドレスをオプションで付けられる
固定された Public IP Addresses を EIP と呼ぶ
EIP は稼働中の EC2 インスタンスに瞬時に取付け、取り外しが可能
インスタンスにアサインしている時には料金はかからない

EIP の使いどころ

通常は EIP は不要で EC2 の Public DNS 名を用いて CNAME で名前変換を行う（Route 53 で Public DNS を用いる）
固定 IP アドレスが必要な時に限り EIP を用いる（メールサーバーの送信制限解除、逆引き申請等が必要）

リージョン間のコピー

AMI と EBS はリージョン間のコピーがkanou

Amazon EC2 関連サービスと関連情報

用途 / 役割	サービス	備考
監視	CloudWatch
負荷分散	ELB
自動スケール	AutoScaling
閉域網での利用、仮想ネットワーキング	Amazon VPC	社内ネットワークから VPN 接続 / ルーティング、イントラ IP アドレス、仮想 NIC 等
専有サーバー	Amazon Dedicated Instance
専用線接続	Amazon Direct Connect
Windows	Windows インスタンス
スパコン	HPC インスタンス
アクセス管理	IAM
料金関係	Consolidated Billing

Amazon EC3 のセキュリティモデル

AWS のセキュリティの考え方

シェアード・レスポンシビリティ・モデル（責任共有モデル）
Web サイトとアプリケーションのセキュリティはお客様、SI にて実現可能
インフラ（ファシリティ、データセンター、電源、ネットワーク冗長化）はよりハイレベルのセキュリティを AWS が提供

EC2 の責任共有モデル

ファイアウォールとインスタンスはユーザーが管理する
物理インターフェースとハイパーバイザーは AWS が管理する

ファイアウォールを実現する Security Group

インスタンスの IN/OUT トラフィックを制限するファイアウォール
デフォルトで IN 向けは全てのトライフィックを閉じている
必要な受信アクセスに対してアクセスルールを定義する（プロトコル、宛先ポート、アクセス元 IP / Security Group）
ルールをひとまとめにしたテンプレートを Security Group　と呼ぶ

Security Group の使い方

インスタンスの用途に応じた Security Group を用意する
アクセス元に Security Group を設定して限定可能

セキュリティ証明書

EC2 インスタンスへのアクセス -> 鍵認証
Web コンソールへのアクセス -> パスワード認証 / 他要素認証 / IAM
API へのアクセス -> アクセスキー / X.509 証明書 / IAM

キーペアを用いた鍵認証

鍵認証はユーザー名、パスワードの認証よりも安全な認証方式

EC2 の SLA

EC2 の可用性が 99.95%
SLA が満たされない場合にはサービスクレジットを返還する

最新アップデート

追加された機能

VM Import for Linux
IAM に EC2 Resource Permissions
リザーブドインスタンスの変更可能に
SR-IOV ネットワークドライバを採用してネットワーク性性能向上（C3 / I2 / R3 インスタンスで対応）

インスタンスのさらなる追加（目的別のインスタンスタイプ）

一般的な目的なら M3
Compute Optimized なら C3
Memory Optimized なら R3
GPU が必要なら G2
IOPS 重視なら I2
Disk Based Storage なら HS1

Intel Processor Features

m3 / c3 / cc2 / g2 / cr1 / i2 / r3 の全てが対応
AES New Insturactions(AES-NI) -> c1 / cg1 / m2 でも対応
Advanced Vector Extensions(Intel AVX)
Turbo Boost Technology

利用における TIPS

故障の為の設計（Design for Failure）

故障に備えた設計（故障するものと考えてシステム全体で保守的な設計）
SPOF の排除
障害からの復旧（対応品質）を重視する
他の冗長性の高いサービスとの組み合わせ

EC2 における故障の為の設計

AMI を常にとっておく
EBS のスナップショットでバックアップ
複数の AZ への分散
ELB でサーバーを冗長化、Auto Scaling で自動復帰
Reserved Instance でキャパシティ保証

定期的なバックアップ

EC2 の AMI を定期的に作成する
データボリュームとしての EBS の場合、EBS のスナップショットを定期的に作成

Instance Storage に SSD を積んだインスタンスが増えてきた

第三世代のインスタンス（m3 とか c3 とか…）から？
cr1 とか hi1 とか i2 にも…

Instance Storage を使うべきなのは…

高 IOPS や高帯域なストレージが必要
消えても良い一次データの置き場
ストレージ冗長化を準備でいる場合

EC2 へのファイル転送

SCP
S3 経由で共有
FTP サーバーを立ち上げる
高速に送信したい場合には Tsunami UDP や Aspera 等のソリューションを利用

VM Import / Export

複数のプラットフォームの VM イメージを Amazon EC2 に移行することが出来る
VMWare ESX VMDK
Citrix XenServer VHD
Microsoft Hyper-V VHD

稼働 EC2 インスタンスからメタデータ取得

curl http://169.254.169.254/latest/meta-data
色々と取得できまっせ
詳細はこちら

起動時にパラメーターを渡す

起動時に 16KB 以内で任意のものを渡せる
Chef や Puppet 等を利用して、自己構成出来る AMI に

EC2コマンドラインツール & AWS SDKs

コマンドラインから EC2 の API にアクセス出来るツール（ツールをインストールしてセキュリティ証明書を配置）
マネジメントコンソールだけではなく API からプログラマブルにアクセス

EC2 のスケジュールイベント表示機能

EC2 インスタンスが稼働していているハードのメンテナンスが必要な場合に情報を提供するする仕組み
インスタンスリブート、システムリブート、リタイヤ

EC2 のステータスチェック機能

Status Check タブ
システムステータスチェックとインスタンスステータスチェックを自動テストを実行して情報掲示する
システムステータスチェック（EC2 インスタンスにネットワーク疎通があるかチェック）
インスタンスステータスチェック（EC2 上の OS へのネットワーク疎通があるかチェック）
状況に乖離がある場合にはレポートすることが出来る

AWS 制限増加申請

EC2 を誤って大量に作成しないように、最大インスタンス数の上限を 20 に制限している
制限増加申請フォームで各種制限の増加を行える

既存 EBS ボリュームのサイズ変更

EBS をデタッチ
EBS から S3 にスナップショットを作成
新たなボリュームサイズを指定して EBS を作成する
EBS をアタッチする
マウントしてリサイズする

EBS と S3

EBS は複数の EC2 にアタッチすることは出来ない
単独の EC2 インスタンスのブロックデバイスとしての使い方
NFS のような使い方をしたい場合には GlusterFS 等のミドルウェアを導入する
S3 は複数の EC2 からアクセス可能
Write Once Read A Lot
S3 の耐久性は 99.999999999% で非常に高い

EIP 使用時の注意点

EIP を用いた場合にはインターネット経由のアクセスとなり課金が発生するケースがある
名前解決したいサーバーに固定 IP を付与
各サーバーは固定グローバル IP を元に AWS の DNS に名前を問い合わせ
問い合わせ結果、返ってくる外部 DNS 名でサーバーにアクセス
EC2 内部で外部 DNS 名を使ってアクセスするとプライベート IP アドレスに返還される為に目的のサーバーにプライベート IP でアクセス出来る

料金モデル

AWS 課金の仕組み

データ転送量
ELB 利用料、データ処理量
インスタンスタイプ別利用料
EBS の利用料
S3 の利用料

Simple Monthly Calculator

SIMPLE MONTHLY CALCULATOR
Web 上の概算費用を計算出来る

複数の価格モデル

選べる課金モデル
時間課金（オンデマンド・インスタンス）
EC2 リザーブドインスタンス（ある程度継続して EC2 を利用する→ 1 年 or 3 年）
EC2 スポットインスタンス（入札を利用してより安く使う）

AWS 無料試用枠

お世話になりました

俺のまとめ

インスタンスタイプの m とか c とかそんな意味やったんやー
EC2 の可用性は 99.95%
S3 の耐久性は 99.999999999%
UserData は 16KB まで
Amazon Dedicated Instance って初耳
あと二回位は読む

元記事は、「AWS 白帯シリーズ(16) AWS Black Belt Tech シリーズ Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) を写経する」です。

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