AWS アーキテクチャパターン 実践ガイド

AWS アーキテクチャパターン 実践ガイド

実務とAWS試験で頻出のアーキテクチャパターンをまとめました。SAA/SAP試験では、これらのパターンを理解し、適切に選択できることが求められます。

3層Webアプリケーション

1. 基本構成（高可用性）

構成:
  Web層:
    - Application Load Balancer (マルチAZ)
    - EC2 Auto Scaling Group
    - CloudFront (CDN)

  アプリケーション層:
    - EC2 Auto Scaling Group (プライベートサブネット)
    - Lambda (サーバーレスオプション)

  データベース層:
    - RDS Multi-AZ
    - ElastiCache (Redis/Memcached)
    - S3 (静的コンテンツ)

特徴:
  - 99.99%の可用性
  - 自動スケーリング
  - マルチAZ配置
  - 障害時の自動フェイルオーバー

2. グローバル展開

マルチリージョン構成:
  プライマリリージョン: ap-northeast-1
    - Application Stack
    - Aurora Global Database (Primary)
    - S3 Cross-Region Replication

  セカンダリリージョン: us-east-1
    - Standby Application Stack
    - Aurora Global Database (Secondary)
    - S3 Replica

  グローバルサービス:
    - Route 53:
        - Geolocation Routing (地理的ルーティング)
        - Health Checks (ヘルスチェック)
        - Failover Routing (フェイルオーバー)
    - CloudFront:
        - Origin Group (オリジングループ)
        - Cache Optimization

RPO: 1秒
RTO: 1分

サーバーレスアーキテクチャ

1. イベント駆動型

構成:
  APIゲートウェイ:
    - API Gateway (REST/WebSocket)
    - Cognito (認証)

  コンピューティング:
    - Lambda (ビジネスロジック)
    - Step Functions (ワークフロー)

  データストア:
    - DynamoDB (NoSQL)
    - S3 (オブジェクトストレージ)

  非同期処理:
    - EventBridge (イベントバス)
    - SQS/SNS (メッセージング)

メリット:
  - 運用不要
  - 自動スケーリング
  - 従量課金
  - 開発速度向上

2. サーバーレスデータパイプライン

データ収集:
  - API Gateway + Lambda
  - Kinesis Data Streams
  - IoT Core

データ処理:
  - Lambda (リアルタイム処理)
  - Kinesis Data Firehose (バッチ処理)
  - Step Functions (複雑なワークフロー)

データストレージ:
  - S3 (Data Lake)
  - DynamoDB (高速アクセス)
  - Redshift (分析)

データ分析:
  - Athena (クエリ)
  - QuickSight (可視化)
  - SageMaker (機械学習)

マイクロサービスアーキテクチャ

1. コンテナベース

コンテナ基盤:
  - EKS/ECS
  - Fargate (サーバーレスコンテナ)
  - ECR (コンテナレジストリ)

サービスメッシュ:
  - App Mesh
  - Service Discovery
  - Circuit Breaker

APIゲートウェイ:
  - API Gateway
  - Application Load Balancer
  - GraphQL (AppSync)

データストア:
  - Database per Service
  - DynamoDB
  - Aurora Serverless
  - ElastiCache

メッセージング:
  - EventBridge (イベント駆動)
  - SQS (キュー)
  - SNS (Pub/Sub)
  - Kinesis (ストリーミング)

2. サービス間通信

同期通信:
  - REST API (API Gateway)
  - gRPC (ALB + ECS)
  - GraphQL (AppSync)

非同期通信:
  - EventBridge (イベント駆動)
  - SQS (ポイントツーポイント)
  - SNS (Pub/Sub)

データ整合性:
  - Sagaパターン (Step Functions)
  - イベントソーシング
  - CQRS

ハイブリッドクラウド

1. オンプレミス統合

ネットワーク接続:
  - AWS Direct Connect (専用線)
    - 1Gbps / 10Gbps
    - LAG (Link Aggregation Group)

  - AWS VPN (バックアップ)
    - Site-to-Site VPN
    - Client VPN

ハイブリッドサービス:
  - Storage Gateway:
      - File Gateway (NFS/SMB)
      - Volume Gateway (iSCSI)
      - Tape Gateway (バックアップ)

  - AWS Outposts:
      - オンプレミスでAWSサービス実行
      - 一貫したハイブリッド環境

  - VMware Cloud on AWS:
      - VMware環境のクラウド拡張
      - vSphere互換

データ同期:
  - DataSync (大容量データ転送)
  - Database Migration Service
  - Snow Family (物理転送)

2. エッジコンピューティング

エッジサービス:
  - CloudFront:
      - Lambda@Edge
      - CloudFront Functions

  - AWS Wavelength:
      - 5Gネットワーク統合
      - 超低レイテンシー

  - AWS Local Zones:
      - 主要都市近郊
      - 低レイテンシーアプリ

ユースケース:
  - IoT処理
  - ゲーミング
  - ライブ配信
  - AR/VR

ディザスタリカバリ

1. バックアップと復元

構成:
  - AWS Backup (一元管理)
  - Cross-Region Backup
  - Point-in-Time Recovery

特徴:
  RPO: 1時間〜24時間
  RTO: 数時間〜数日
  コスト: 最低

適用:
  - 非クリティカルシステム
  - コスト重視

2. パイロットライト

構成:
  プライマリリージョン:
    - フル構成

  DRリージョン:
    - コアサービスのみ稼働
    - RDS (最小スペック)
    - EC2 AMI準備
    - Auto Scaling設定（Min=0）

災害時:
  1. RDSスケールアップ
  2. EC2 Auto Scaling起動
  3. Route 53フェイルオーバー

特徴:
  RPO: 数分
  RTO: 10分〜30分
  コスト: 中

適用:
  - ビジネスクリティカル
  - コストとRTOのバランス

3. ウォームスタンバイ

構成:
  プライマリリージョン:
    - フル構成

  DRリージョン:
    - 縮小版が常時稼働
    - RDS (小スペック、レプリケーション)
    - EC2 (最小台数)

災害時:
  1. Auto Scalingでスケールアウト
  2. RDSスケールアップ
  3. Route 53フェイルオーバー

特徴:
  RPO: 数秒
  RTO: 数分
  コスト: 中〜高

適用:
  - ミッションクリティカル
  - 短いRTO要件

4. マルチサイトアクティブ/アクティブ

構成:
  両リージョン:
    - フル構成で稼働
    - Aurora Global Database
    - DynamoDB Global Tables
    - S3 Cross-Region Replication

ルーティング:
  - Route 53 Geolocation Routing
  - CloudFront (グローバル配信)
  - Global Accelerator

特徴:
  RPO: 0秒
  RTO: 0秒（自動フェイルオーバー）
  コスト: 最高

適用:
  - ゼロダウンタイム要件
  - グローバルサービス

ビッグデータ処理

1. バッチ処理

データ収集:
  - S3 (Data Lake)
  - Database Migration Service
  - DataSync

データ処理:
  - AWS Glue (ETL)
  - EMR (Hadoop/Spark)
  - Batch (コンテナバッチ)

データウェアハウス:
  - Redshift
  - Redshift Spectrum (S3クエリ)

可視化:
  - QuickSight
  - Athena + BI Tools

2. リアルタイム処理

ストリーミング:
  - Kinesis Data Streams
  - Managed Streaming for Kafka (MSK)

リアルタイム処理:
  - Kinesis Data Analytics
  - Lambda (Stream Processing)
  - Flink on EMR

リアルタイムDB:
  - DynamoDB (高速書き込み)
  - OpenSearch (検索・分析)
  - Timestream (時系列)

通知:
  - SNS
  - EventBridge
  - CloudWatch Alarms

セキュリティアーキテクチャ

1. 多層防御

ネットワーク層:
  - VPC (論理的分離)
  - Security Groups (ステートフル)
  - Network ACL (ステートレス)
  - AWS WAF (Webアプリ保護)
  - AWS Shield (DDoS対策)

アプリケーション層:
  - Cognito (認証)
  - API Gateway (認可)
  - Secrets Manager (シークレット管理)

データ層:
  - KMS (暗号化キー管理)
  - S3 Encryption
  - RDS Encryption
  - EBS Encryption

監視・検知:
  - GuardDuty (脅威検出)
  - Security Hub (一元管理)
  - CloudTrail (監査ログ)
  - Config (設定変更追跡)

2. ゼロトラストアーキテクチャ

アイデンティティ:
  - AWS SSO
  - IAM Identity Center
  - MFA強制

ネットワーク:
  - VPC Endpoints (プライベート接続)
  - PrivateLink (サービス間接続)
  - Transit Gateway (セグメント分離)

アクセス制御:
  - 最小権限の原則
  - Just-in-Time Access
  - Session Manager (踏み台不要)

継続的検証:
  - CloudTrail監視
  - GuardDuty異常検知
  - Security Hub自動修復

コスト最適化パターン

1. スポットインスタンス活用

適用シナリオ:
  - バッチ処理
  - コンテナワークロード
  - CI/CD
  - ビッグデータ処理

構成:
  - Auto Scaling Mixed Instances
  - Spot + On-Demand 混在
  - Spot Fleet
  - EKS Spot Instances

節約率: 最大90%

2. リザーブド/Savings Plans

リザーブドインスタンス:
  - 1年/3年コミット
  - 最大72%割引
  - EC2, RDS, ElastiCache等

Savings Plans:
  - Compute Savings Plans (EC2, Lambda, Fargate)
  - EC2 Instance Savings Plans
  - 最大72%割引

推奨:
  - ベースラインはリザーブド
  - スパイクはオンデマンド/Spot

まとめ

アーキテクチャパターンの選択基準:

可用性要件:
  - 99.9%: シングルAZ
  - 99.99%: マルチAZ
  - 99.999%: マルチリージョン

パフォーマンス:
  - 低レイテンシー: CloudFront, ElastiCache, DynamoDB
  - 高スループット: Kinesis, DynamoDB, Aurora

コスト:
  - 低コスト: Spot, Lambda, S3
  - 予測可能: Reserved, Savings Plans

スケーラビリティ:
  - 自動: Lambda, DynamoDB, Fargate
  - 手動: EC2, RDS

SAA/SAP試験での重要ポイント:

1. Well-Architected Framework: 5つの柱（運用、セキュリティ、信頼性、パフォーマンス、コスト）
2. DR戦略: RPO/RTOに応じたパターン選択
3. マイクロサービス: サービス間通信、データ整合性
4. ハイブリッド: Direct Connect、Storage Gateway
5. コスト最適化: Spot、Reserved、Savings Plans

適切なアーキテクチャパターンの選択により、ビジネス要件に最適なシステムを構築できます。