【ITニュース解説】EC2 Instance Store & EBS explained

システムエンジニアを目指す上で、クラウド環境、特にAWS（Amazon Web Services）の基本的な知識は非常に重要だ。その中でも、EC2インスタンス（仮想サーバー）とそれに付随するストレージの概念は、様々なシステムを構築する上で欠かせない要素となる。EC2インスタンスを立ち上げる際、データを保存する方法として、主に「EC2 Instance Store」と「EBS（Amazon Elastic Block Store）」という二つの選択肢があるため、それぞれの特性と適切な使い分けを理解することが大切だ。

まず、EC2 Instance Storeから解説する。これは、EC2インスタンスに物理的に直接接続されたストレージだ。特徴としては、NVMe SSD（Non-Volatile Memory Express Solid State Drive）などの高速なデバイスが使用されるため、非常に高いパフォーマンス（IOPS：Input/Output Operations Per Second、スループット）と超低レイテンシー（応答速度）を提供する。EC2 Instance Storeは、特定のインスタンスタイプでのみ利用でき、インスタンス名の末尾に「d」が付いているものが目安となる。例えば、「m5d.large」のようなインスタンスタイプを選んだ場合、そのインスタンスにはEC2 Instance Storeが含まれている。この「d」は「ディスク」を意味し、インスタンスに高速なローカルストレージが付属していることを示す。

EC2 Instance Storeの大きなメリットは、その性能の高さとコストだ。インスタンスの料金に既に含まれており、追加料金なしで利用できる点が大きな魅力だ。しかし、重要な制約がある。それは、データがインスタンスのライフサイクルに紐づいているため、インスタンスが停止または終了すると、そこに保存されていたデータはすべて失われるという「一時的」な性質を持つ点だ。そのため、一時的な作業スペース、キャッシュ、バッファなど、永続的な保存が不要で、かつ高速なデータアクセスが求められる用途に最適だ。例えば、大規模なデータ処理の中間ファイルや、一時的な計算結果の保存など、処理が終われば消えても問題ないデータに適している。

次に、EBS（Amazon Elastic Block Store）について説明する。EBSは、EC2インスタンスとは独立して存在するネットワーク接続型のストレージサービスだ。Instance Storeとは異なり、EBSボリュームはネットワークを通じてEC2インスタンスに接続されるため、インスタンスが停止したり終了したりしてもデータは永続的に保持される。この永続性がEBSの最大の利点であり、OSの起動ディスクやデータベース、アプリケーションデータなど、失われては困る重要なデータの保存に適している。ただし、EBSは利用した容量やIOPS、スループットに応じて別途費用が発生する。

EBSにはいくつかの種類があり、用途や性能要件に応じて使い分けることができる。

一つ目は「Amazon EBS General Purpose SSD (gp2 / gp3)」だ。これは汎用的なSSD（Solid State Drive）で、バランスの取れた性能とコストを提供する。OSの起動ボリューム、開発・テスト環境、中程度の負荷のデータベースなど、多くの一般的なワークロードに適している。gp2はGiB（ギビバイト）あたりのIOPSが決まっており、必要に応じてバースト性能を発揮する。一方、gp3はベースラインのIOPSとスループットが保証され、さらに必要に応じてIOPSとスループットを個別にプロビジョニング（確保）できるため、より柔軟な性能設定が可能だ。データは永続的に保持されるが、Instance Storeほどの超高速性はないため、一時的な高速処理目的には向かない。

二つ目は「Amazon EBS Provisioned IOPS SSD (io1 / io2)」だ。これは、高いIOPSと一貫したパフォーマンスが求められるミッションクリティカルなワークロード向けに設計されたSSDだ。特に、レイテンシーに敏感なデータベース（OLTP: Online Transaction Processing）など、予測可能な性能が絶対に必要な環境で真価を発揮する。io1やio2は、特定のIOPS値をプロビジョニングできるため、要求されるIOPSを安定して提供できるが、その分EBSオプションの中で最もコストが高い。一時的なスクラッチスペースに使うにはオーバースペックで、不必要なコストがかかることになる。

三つ目は「Amazon EBS Throughput Optimized HDD (st1)」だ。これはSSDではなくHDD（Hard Disk Drive）ベースのストレージで、その名の通り、高いスループット（データ転送量）が求められるワークロードに最適化されている。ビッグデータ処理、ログ処理、データウェアハウスなど、大量のデータをシーケンシャル（順番に）読み書きする用途でコスト効率良く利用できる。HDDであるため、SSDに比べてランダムIOPS性能は劣る。そのため、多数の小さなファイルを頻繁に読み書きするような用途や、低レイテンシーが求められるスクラッチスペースには適していない。

これらの情報を踏まえると、ストレージの選択はシステムの要件によって大きく変わることがわかる。例えば、コンピュータービジョン研究のように、大量のデータを一時的に高速で処理し、その中間結果を頻繁に読み書きするようなタスクでは、EC2 Instance Storeが最適な選択肢となる。Instance Storeは、最高レベルのIOPSと低レイテンシーを提供し、インスタンス料金に含まれるためコスト効率も良い。そして、処理が終わればデータが消えても問題ないというワークロードの特性にも合致する。

一方で、OSのブートボリュームやデータベースの保存先など、データが永続的に保持される必要があり、かつ安定した性能が求められる場合は、EBSのいずれかのタイプを選ぶことになる。その際も、必要なIOPSやスループット、そして予算に応じてgp2/gp3、io1/io2、st1の中から最適なものを選択する必要がある。

システムエンジニアとして、クラウド環境でサーバーを設計・運用する際には、これらのストレージオプションの特性を深く理解し、アプリケーションの要件、性能、コストのバランスを考慮して最適な選択をすることが、効率的で堅牢なシステム構築への第一歩となる。