AWSでコンテナ技術ECSを利用してスケーラブルなWebアプリ開発

はじめに：スケーラブルなWebアプリ開発の重要性

Webアプリケーションは、現代のビジネスにとって非常に重要なものとなっています。例えば、サービスの展開のコアとして利用されるのはもちろんのこと、宣伝サイト（ティザーサイト）など、あらゆるユースケースとしてWebアプリケーションが利用されています。

しかし、Webアプリケーションが人気を集めると、サービスが高負荷となり、サイトの遅延やアクセス不能など、ユーザーエクスペリエンスが低下することがあります。また、急激なアクセス増加により、サーバーがダウンすることもあります。そのため、スケーラブルなWebアプリケーションを構築することは、ビジネスの成功にとって非常に重要です。

本記事では、コンテナを活用したスケーラブルなWebアプリケーションの構築方法について紹介します。

Amazon ECSとは？：基本概念と特徴

Amazon ECS（Elastic Container Service）は、AWSが提供する、Dockerコンテナの実行と管理を行うサービスです。Amazon ECSは、高可用性、スケーラビリティ、セキュリティ、パフォーマンス、コスト効率の面で優れており、Webアプリケーションの開発者にとって非常に魅力的なサービスとなっています。

Dockerコンテナとは？

Dockerコンテナは、アプリケーションをパッケージ化するための技術です。アプリケーションとその依存関係をコンテナと呼ばれる独立した環境にカプセル化することで、アプリケーションをどこでも簡単に動かすことができるようになります（可搬性に優れる）。

また、リソースの効率的な利用が可能で、従来の仮想マシンに比べて起動が非常に高速といった特徴もあります。そのため、EC2などのサーバーをAutoScalingなどの機能で展開するよりも、高速にスケールアウトすることが可能です。

Amazon ECSは、Dockerコンテナを使用してアプリケーションを実行するため、Dockerと密接に連携しています。Dockerは、コンテナオーケストレーションツールとしても知られており、Docker Compose（Dockerコンテナを管理するツール）を使用して、Dockerコンテナの起動や停止、スケールアップ、スケールダウンを自動化することができます。

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Amazon ECSの特徴とは？

Amazon ECSは、以下の特徴を持っています。

• スケーラビリティ…Amazon ECSは、Dockerコンテナを使用するため、高速でスケーラブルなWebアプリケーションの構築が可能です。また、ECSはAWSの他のサービスとも連携しており、より高度なスケーリングを実現することができます。
• セキュリティ…Amazon ECSは、複数のレベルのセキュリティ機能を備えています。コンテナイメージの署名、セキュリティグループの設定によるコンテナ間のネットワーク分離、IAMロールの使用による権限の制御などが可能です。また、別のサービス（ECR:Elastic Container Repository）を組み合わせることで、コンテナの脆弱性スキャンも実施することが可能です。
• ハイパフォーマンス…Amazon ECSは、高速でスケーラブルなWebアプリケーションの構築が可能であり、膨大なトラフィックを処理することができます。また、ECSは、高速かつ安定したアプリケーションを実現するための機能を提供しています。

Fargateとは？

ECSはEC2ベースのコンテナ実行環境と、サーバーレスなコンテナ実行環境を提供しています。サーバーレスなコンテナ実行環境がFargateになります。サーバーレスであるため、アプリケーションの実行に必要なリソースをAWS側が自動的に管理します。そのため、運用のコストを削減することができ、開発者もアプリケーション開発に注力することができます。

Amazon ECSのコンポーネント：タスク、サービス、クラスターを理解する

Amazon ECSには、タスク、サービス、クラスターといった3つのコンポーネントがあります。どのようなものなのか、概要を記載します。

• タスク…タスクは、コンテナイメージの単一の実行単位です。タスク定義と呼ばれる設定項目を利用して、メモリ、CPU、ストレージ、最小の起動数、実行時のコマンドなど、リソース要件を定義します。起動タイプ（EC2またはFargate）を指定することができます。
• サービス…サービスは、タスクの複数の実行インスタンスを管理するための仕組みです。サービスは、スケールアウトやローリングアップデートなどの機能を提供し、高可用性とスケーラビリティを実現します。
• クラスター…クラスターは、ECSコンテナインスタンスのグループであり、コンテナを実行するためのコンピューティングリソースを提供します。複数のタスクやサービスを管理するためのカタマリと考えていただいて問題ありません。

コンテナオーケストレーションとECS：Dockerとの連携方法

コンテナオーケストレーションとは、複数のコンテナを自動的に管理し、アプリケーションを実行するための技術です。コンテナを最適に活用するためには、頻繁な起動停止やスケーリングが必要となっており、それらを自動化を使用して管理するプロセス、と考えるといいでしょう。これらを自動化することにより、個別管理を少なくすることで、生産性の向上やユーザーエクスペリエンスの向上が見込まれます。

具体的な手法は？

具体的な手法としては、以下があげられます。

• 開発・保存…開発したコンテナをリポジトリに格納します。AWSでは、ECR（Elastic Container Repository）がリポジトリとして提供されていますが、Githubなどサードパーティの製品でも問題はありません。
• デプロイ…テストしたアプリケーションを本番環境に配置するプロセスです。AWSでは、CodeDeployやCodePipelineが提供されています。
• 監視…開発者が継続的にアプリケーションのリソースやセキュリティを監視します。不具合があれば『開発・保存』のフェーズに戻ります。AWSではCloudwatchやX-rayを活用するといいでしょう。

このように、開発から監視まで継続的に改善を行うことがコンテナの管理に非常に重要です。

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ECS×Fargateによりオートスケールを最適化する

先述のように、Amazon ECSでは、EC2インスタンスを使用する場合と、Fargateを使用する場合の2つの起動タイプがあります。Fargateは、タスクの実行時間に応じて課金されるため、コスト効率も高く、運用のオーバーヘッドも少なくすることができます。コンピューティング環境を提供するという点では、Lambdaと同じような機能を持っているのではないかと思われる方もいらっしゃると思いますが、Fargateは、長時間実行されるアプリケーションや、複数のコンテナで構成されるアプリケーションに適しています。そのため、Lambdaと比較して以下の利点があります。

• Lambdaよりも緩和された制限…実行時間やメモリ使用量などのリソースについては、FargateはLambdaよりもより大きな上限が設定されています。
• Dockerに特化…Lambdaでも近年コンテナをデプロイできるようになりましたが、FargateはもともとDockerコンテナを使用した実行環境として開発されているため、コンテナを自動的に管理するための様々な機能が提供されています

まとめ

Amazon ECSは、スケーラビリティ、セキュリティ、パフォーマンス、コスト効率の面で優れたコンテナ管理サービスです。

ECSは、Dockerとの密接な連携を提供し、コンテナオーケストレーションを実現することができます。また、ECSの中でもFargateはサーバーレスなコンテナ実行環境となっており、より一層コスト効率がいいサービスとなっています。

ECSを使用して、適切なオーケストレーションを行うことで、スケーラブルなWebアプリケーションを開発し、ビジネスの成功につなげることができます。既存のサーバーで稼働しているシステムについて、ぜひコンテナへの移行を検討してみましょう。