Upgrade to Pro — share decks privately, control downloads, hide ads and more …

はてなサマーインターンシップ2025 クラウドと運用 講義資料

Sponsored · Ship Features Fearlessly Turn features on and off without deploys. Used by thousands of Ruby developers. →
Avatar for Hatena Hatena
October 14, 2025

はてなサマーインターンシップ2025 クラウドと運用 講義資料

Avatar for Hatena

Hatena

October 14, 2025

More Decks by Hatena

Other Decks in Technology

Transcript

  1. ͜ͷߨٛͰ࿩͢͜ͱ • クラウドコンピューティング概論 • ⾼可⽤性を実現するクラウド構成 • Infrastructure as Code と⾃動化

    • モニタリングとオブザーバビリティ • DevOps∕SRE⼊⾨ • まとめ & 質疑応答 IBUFOBJOUFSO !
  2. ໨త • 運⽤範囲の明確化 各モデルごとに「クラウド事業者が⾯倒を⾒る範囲」と「ユーザー(運⽤チ ーム)が⾯倒を⾒る範囲」をはっきりさせ、誤解や抜け漏れを防ぐ • コスト‧責任の最適化判断 どこまで⾃前で管理すべきか(柔軟性 vs. ⼿間)の判断基準を持たせ、インフ

    ラ設計や運⽤⽅針の意思決定に役⽴てる • トラブル発⽣時の切り分け⼒強化 問題が起きた際「OS の問題? ミドルウェアの問題? それともベンダー 側?」と速やかに切り分けられるようにする IBUFOBJOUFSO !
  3. Ϟσϧఆٛͱಛ௃ モデル 提供内容(例) ユーザーの管理範囲 メリット∕デメリッ ト IaaS 仮想マシン、ストレー ジ、ネットワーク OS〜アプリまで全て

    ⾃分で管理 ◯ ⾃由度↑ / △ 運⽤ 負荷↑ PaaS ランタイム∕ミドルウ ェア∕フレームワーク アプリケーションとデ ータのみ管理 ◯ 運⽤負荷↓ / △ カ スタマイズ性↓ SaaS 完全マネージドアプリ ケーション ユーザーデータと利⽤ 設定のみ管理 ◯ ほぼ⼿間要らず / △ ベンダー依存度↑ IBUFOBJOUFSO !
  4. ੹೚෼ք఺ レイヤー IaaS PaaS SaaS アプリケーション∕設定 利⽤者 利⽤者 事業者 データ(内容‧整合性)

    利⽤者 利⽤者 利⽤者 ミドルウェア∕実⾏ランタイ ム 利⽤者 事業者 事業者 OS∕パッチ管理 利⽤者 事業者 事業者 仮想化基盤∕コンテナランタ イム 事業者 事業者 事業者 ネットワーク(VPC等) 事業者 事業者 事業者 物理ハード∕データセンター 事業者 事業者 事業者 IBUFOBJOUFSO !
  5. Ϋϥ΢υίϯϐϡʔςΟϯά֓؍ (·ͱΊ) • IaaS / PaaS / SaaS の責任分界 •

    要件(可⽤性、性能、規制、コスト)にあったモデルのサービス を選択することが重要 • 提供モデルによってトラブル発⽣時の責任範囲が異なる IBUFOBJOUFSO !"
  6. ϞϊϦγοΫΞʔΩςΫνϟͷओͳ՝୊ 1/2 課題 説明 単⼀障害点 ⼀部の障害がシステム全体を停⽌させるリス ク スケーラビリティの制限 システム全体のスケールアップが必要で、リ ソース効率が悪い

    チーム開発の⾮効率 複数のチームでの同時作業が困難 デプロイの難しさ ⼩さな変更でも全体の再デプロイが必要で、 ダウンタイムが発⽣ IBUFOBJOUFSO !"
  7. ϞϊϦγοΫΞʔΩςΫνϟͷओͳ՝୊ 2/2 課題 説明 開発の複雑性 コードが⼤規模化し、管理や変更が困難 保守性の低下 コードの品質が低下しやすく、リファクタリ ングが困難 技術スタックの制限

    全体が同じ技術に依存し、最適な技術選択が 難しい 起動時間の増加 アプリケーションが⼤きくなるとシステム起 動までの時間が⻑くなる IBUFOBJOUFSO !"
  8. ߴՄ༻ʹ޲͚ͨΞϓϩʔν アプローチ R (信頼性) A (可⽤性) S (保守性) I (完全性)

    S (セキュリティ) 分散アーキテク チャの導⼊ ✓ ✓ ✓ 冗⻑化、⽔平ス ケーリングの導 ⼊ ✓ ✓ CDNの導⼊ ✓ ✓ ✓ モニタリングと アラート ✓ IBUFOBJOUFSO !"
  9. ͦͷଞͷΞϓϩʔνͷྫ アプローチ R (信頼性) A (可⽤性) S (保守性) I (完全性)

    S (セキュリティ) テスト/デプロイ⾃動化 (CI/CD) ✓ 運⽤⼿順の⽂書化 ✓ バックアップ戦略の強 化 ✓ ✓ トランザクション管理 の強化 ✓ データ整合性チェック の導⼊ ✓ アクセス制御と認証の 強化 ✓ 暗号化の導⼊ ✓ IBUFOBJOUFSO !"
  10. ෼ࢄΞʔΩςΫνϟΛ࠾༻͢ΔࣄͰಘΒΕΔར఺ 1/3 メリット 説明 スケーラビリティ 個別のコンポーネントやサービスを独⽴してスケー ルアップ/ダウンが可能 柔軟性 新技術の導⼊や既存コンポーネントの更新が容易 耐障害性

    ⼀部のコンポーネントの障害が全体に波及しにくい 構造 開発の効率化 ⼩規模なチームが独⽴して開発可能、並⾏開発が容 易 技術の多様性 各コンポーネントに最適な技術スタックを選択可能 IBUFOBJOUFSO !"
  11. ෼ࢄΞʔΩςΫνϟΛ࠾༻͢ΔࣄͰಘΒΕΔར఺ 2/3 メリット 説明 継続的デプロイ 個別のコンポーネントを独⽴してデプロイ可能 保守性 ⼩規模なコンポーネントは理解や保守が容易 チーム開発の効率化 個別のコンポーネントごとに開発チームを分けると

    いった事が可能になり開発効率が上がる リソース最適化 必要なコンポーネントのみをスケールアップし、リ ソースを効率的に利⽤ サービスの再利⽤ 共通のサービスを複数のアプリケーションで再利⽤ 可能 IBUFOBJOUFSO !!
  12. ෼ࢄΞʔΩςΫνϟΛ࠾༻͢ΔࣄͰಘΒΕΔར఺ 3/3 メリット 説明 パフォーマンス向上 負荷分散やキャッシュの効果的な利⽤が可能 セキュリティの強化 コンポーネント間の境界でのセキュリティ制 御が可能、影響範囲の限定化 アクセス制御の粒度

    各サービスやコンポーネントに対して細かな アクセス制御が可能 セキュリティ更新の容易さ 個別のコンポーネントに対して迅速にセキュ リティパッチを適⽤可能 IBUFOBJOUFSO !"
  13. ৔߹ʹΑΓσϝϦοτͱͳΔ՝୊ 1/2 課題 説明 複雑性の増加 システム全体の設計‧管理が複雑化し、運⽤の難易度が上がる 通信オーバーヘッド コンポーネント間の通信が増加し、レイテンシやネットワーク 負荷が増⼤ データの整合性維持

    分散されたデータの⼀貫性を保つことが難しくなる トランザクション管理 複数のサービスにまたがるトランザクションの管理が複雑にな る テストの複雑化 統合テストや全体的なシステムテストが難しくなる 開発‧運⽤コストの増加 初期の開発コストや継続的な運⽤コストが増加する可能性があ る IBUFOBJOUFSO !"
  14. ৔߹ʹΑΓσϝϦοτͱͳΔ՝୊ 2/2 課題 説明 スキル要件の変化 開発者や運⽤チームに新しいスキルセットが要求される モニタリングの複雑化 分散されたシステムの監視と問題の特定が難しくなる セキュリティの複雑化 攻撃対象⾯が増加し、セキュリティ管理が複雑になる

    ネットワーク依存性 ネットワークの信頼性と性能がシステム全体に⼤きく影 響する バージョン管理の複雑化 異なるサービス間の互換性維持が難しくなる デバッグの困難さ 問題の根本原因の特定と修正が複雑になる IBUFOBJOUFSO !"
  15. εέʔϦϯάͷ2ͭͷํ޲ɿਨ௚ vs ਫฏ • 垂直スケーリング(Scale Up) 1台あたりのリソース(vCPU/メモリ/IOPS)を増やす 例:tI.medium → mPi.Qxlarge

    に変更 • ⻑所:実装が容易∕単⼀ノード性能が必要なワークロードに有効 • 短所:上限がある‧⾼コスト化しやすい‧リサイズで停⽌/再起動が発⽣することがある • ⽔平スケーリング(Scale Out) 同⼀役割のノードを複数台並べて負荷分散 例:Webサーバを3台→10台へ、Auto ScalingやKusのHPAで⾃動増減 • ⻑所:可⽤性/耐障害性が上がる‧無停⽌で段階増設‧微粒度にコスト最適化 • 短所:アプリをステートレス化、セッション外出し、LB/ヘルスチェック等の設計が必要 IBUFOBJOUFSO !"
  16. ͳͥਫฏεέʔϦϯάΛબͿέʔε͕ଟ͍ͷ ͔ • 可⽤性が上がる:1台故障でもサービス継続(SPOF回避∕フェイルオーバー容易) • 弾⼒性(エラスティシティ):需要に合わせて⾃動で増減 → 過剰/過少プロビジョニング を抑制 •

    コスト効率:⼩さめのインスタンスを必要量だけ並べる⽅が単価‧無駄を抑えやすい • 上限回避:垂直⽅向の“打ち⽌め”を回避(超⼤規模でもスケール可能) • クラウド親和性:ALB/NLB+Auto Scaling、Kubernetes HPA など標準機能で実現しや すい IBUFOBJOUFSO !"
  17. MySQLを例にデータベース層の冗⻑化を⾏う場合の概要 1/2 ⼿順 説明 1. プライマリ‧レプリカ構成 - 1台のプライマリDBと複数のレプリカDBを設置 - プライマリDBは書き込み/読み取り、レプリカDBは読

    み取り専⽤ 2. レプリケーションの設定 - プライマリからレプリカへのデータ複製を設定 - ⾮同期レプリケーションが⼀般的 3. 負荷分散 - アプリケーションの読み取りクエリをレプリカDBに分 散 - 書き込みはプライマリDBで集中管理 4. フェイルオーバーの準備 - プライマリ障害時にレプリカを昇格させる仕組みを⽤ 意 - ⾃動/⼿動切り替えの選択 IBUFOBJOUFSO !"
  18. MySQLを例にデータベース層の冗⻑化を⾏う場合の概要 2/2 ⼿順 説明 5. 監視とアラート - レプリケーション状態の常時監視 - 遅延や障害の検知とアラート設定

    6. バックアップ戦略 - 定期的なフルバックアップとバイナリログの保存 - ポイントインタイムリカバリの準備 7. 接続管理 - プロキシソフトウェア(例:ProxySQL)の導⼊ 検討 - アプリケーションからの接続の抽象化 8. ⽔平スケーリング - 読み取り専⽤のレプリカを増設し負荷分散による パフォーマンス改善と可⽤性向上 IBUFOBJOUFSO !"
  19. ࢀߟ: ϚωʔδυαʔϏεΛ׆༻͢Δ • クラウドで利⽤するDBにおいては、マネージドサービスを活⽤すると冗⻑化機能を簡単に利⽤する事が できる場合が多い • クラウドベンダーの提供しているマネージドサービスを積極的に活⽤してみると良い • AWSの例 Amazon

    RDS(MySQL / PostgreSQL / MariaDB / SQL Server) Amazon Aurora(MySQL / PostgreSQL 互換) Amazon DynamoDB(NoSQL) Amazon DocumentDB(MongoDB互換) Amazon Neptune(グラフ) Amazon ElastiCache(Redis / Memcached) Amazon Timestream(時系列DB) Amazon Redshift(DWH) IBUFOBJOUFSO !!
  20. アプリケーション層の冗⻑化の概要 1/2 ⼿順 説明 1. 複数インスタンスの作成 同⼀構成のアプリケーションサーバを複数の 異なるサーバーまたはコンテナで稼働 2. ロードバランサーの導⼊

    LBでトラフィックを複数のアプリケーション インスタンスに分散 3. セッション管理 セッション情報を外部ストレージ(例: Redis)で⼀元管理 4. キャッシュの共有 アプリケーションキャッシュを外部サービス (例:Memcached)で共有 IBUFOBJOUFSO !"
  21. アプリケーション層の冗⻑化の概要 2/2 ⼿順 説明 5. 設定の⼀元管理 設定情報を外部サービス(例:etcd, Consul)で管理し、動的に更新 6. ヘルスチェックの実装

    各インスタンスの状態を定期的に確認し、問 題のあるインスタンスを⾃動的に切り離し 7. ⾃動⽔平スケーリングの設定 負荷に応じて⾃動的にインスタンス数を増減 させる 8. ログの集中管理 各インスタンスのログを中央のログサーバー に集約 IBUFOBJOUFSO !"
  22. WEBサーバ層の冗⻑化の概要 1/2 ⼿順 説明 1. 複数のWEBサーバ構築 同⼀構成のWEBサーバを複数台⽤意 2. ロードバランサーの導⼊ LBでトラフィックを複数のWEBサー

    バに分散 3. セッション管理 セッション情報を共有ストレージで管 理(必要な場合) 4. 静的コンテンツの配信最適化 CDNの導⼊や共有ストレージの利⽤ IBUFOBJOUFSO !"
  23. WEBサーバ層の冗⻑化の概要 2/2 ⼿順 説明 %. SSL/TLS終端の設定 ロードバランサーでSSL/TLS終端を⾏う 6. ヘルスチェックの実装 各インスタンスの状態を定期的に確認

    し、問題のあるインスタンスを⾃動的 に切り離し 7. ⾃動⽔平スケーリングの設定 負荷に応じてWEBサーバ数を⾃動調整 8. ログの集中管理 各WEBサーバのログを中央で管理 IBUFOBJOUFSO !"
  24. CDNͷಋೖʹΑΔRASISʢ৴པੑɺՄ༻ੑɺอकੑɺ׬શੑɺηΩϡϦςΟʣ΁ͷظ଴ޮՌ 1/2 RASIS要素 CDN導⼊による効果 信頼性 (Reliability) - コンテンツ複製で冗⻑性向上 - 単⼀障害点の削減

    - 分散配置でデータ損失リスク低減 可⽤性 (Availability) - 分散サーバーによる⾼可⽤性 - トラフィック負荷分散 - DDoS攻撃の影響軽減 保守性 (Serviceability) - 中央管理でコンテンツ更新容易 - トラフィック分析やログ管理改善 - スケーリング⾃動化 IBUFOBJOUFSO !"
  25. CDNͷಋೖʹΑΔRASISʢ৴པੑɺՄ༻ੑɺอकੑɺ׬શੑɺηΩϡϦςΟʣ΁ͷظ଴ޮՌ 2/2 RASIS要素 CDN導⼊による効果 完全性 (Integrity) - コンテンツ⼀貫性確保 - データ転送整合性チェック

    - 最新データ提供のキャッシュ管理 セキュリティ (Security) - SSL/TLS暗号化⼀元管理 - WAF(Web Application Firewall) 提供 - アクセス制御とモニタリング強化 IBUFOBJOUFSO !!
  26. ୅දతͳCDNϓϩόΠμʔ • Akamai • Cloudflare • Amazon CloudFront • Google

    Cloud CDN • Microsoft Azure CDN • さくらインターネット ウェブアクセラレータ IBUFOBJOUFSO !"
  27. ߴՄ༻ੑΛ࣮ݱ͢ΔΫϥ΢υߏ੒(·ͱΊ) • なぜ⾼可⽤が必要か • モノリシック構成の課題:単⼀障害点∕スケール制限∕デプロイ‧保守の難しさ • どう設計するか(⽅向性) • 分散アーキテクチャへの移⾏ •

    各層(Web∕App∕DB)の冗⻑化と⽔平スケーリング • CDNで配信最適化と負荷分散 ⾼可⽤構成は要素が増えて⼿作業では維持困難。そこでInfrastructure as Codeで環境をソフ トウェア化し、再現性‧変更管理‧ドリフト防⽌を実現する IBUFOBJOUFSO !"
  28. એݴతઃܭͷϝϦοτ • 望ましい状態をコードで宣⾔ • 「こうあるべき」を記述し、ツールに実現を任せる • ドリフト防⽌ • 実際の状態とコードとの差分(ドリフト)を⾃動検知‧是正 •

    可読性と保守性の向上 • コードを追うだけで「何がどう構成されるか」が明確 • 再利⽤性の⾼いモジュール化 • 共通パターンをモジュール化し、複数環境で簡単に再利⽤ • チーム開発との親和性 • GitOps的な運⽤に組み込みやすい IBUFOBJOUFSO !"
  29. ୅දతͳIaCπʔϧͱಛ௃ ツール 特徴 ユースケース例 Terraform 宣⾔的HCL∕マルチクラウド対応 ∕豊富なプロバイダ マルチクラウド∕ハイブリッド運 ⽤ CloudFormation

    AWS専⽤YAML/JSONテンプレート ∕Drift Detection機能 純AWS環境でのマネージドリソー ス構築 AWS CDK TypeScript/Python等で記述→CFN に変換∕⾼度抽象化ライブラリ 複雑ロジックをコードで表現した い場合 Pulumi 任意⾔語(Go, Java, .NET等)で IaC∕ハイブリッド宣⾔+命令型 既存開発⾔語スキルを活かした導 ⼊ IBUFOBJOUFSO !"
  30. CI/CD࿈ܞͱΨʔυϨʔϧ • PRベース運⽤ Git Push → ⾃動ビルド∕テスト → 差分プランの確認 →

    Code Review → ⾃動適⽤∕デプロイ → モニタリング • ⾃動検証 • Lint/Validate/Plan差分チェック • セキュリティスキャン(tfsec, Checkov) • Policy-as-Code(Open Policy Agent (OPA), Gatekeeper, Sentinel) IBUFOBJOUFSO !"
  31. ӡ༻΁ͷམͱ͠ࠐΈϙΠϯτ • モジュール化∕共通化 役割ごとにモジュールを作り、再利⽤性を⾼める • 環境分離 dev/stage/prod をコードレベルで明確に切り分け • Secrets

    管理 各クラウドや外部サービスが提供するシークレット管理機能(例:ク ラウドのマネージドSecretストア、Vaultなど)と連携して、機密情 報をコード外に隔離 IBUFOBJOUFSO !"
  32. Terraform αϯϓϧίʔυ # AWS EC2 Πϯελϯε࡞੒ྫ resource "aws_instance" "web" {

    ami = "ami-0abcdef1234567890" instance_type = "t3.micro" tags = { Name = "web-server" } } # S3 όέοτ࡞੒ྫ resource "aws_s3_bucket" "app_bucket" { bucket = "my-app-bucket" acl = "private" } IBUFOBJOUFSO !!
  33. Infrastructure as Code ͱࣗಈԽ (·ͱΊ) • コード化で再現性と安定性を確保 ⼿動作業を排除し、いつでも同じ環境を構築可能にする • 宣⾔的設計で「望ましい状態」を⾃動維持

    差分検知と⾃⼰修復により運⽤負荷を削減 • CI/CD連携でフィードバックループをまわす GitOps的なワークフローと統合し、安全かつ迅速な運⽤を実現 IBUFOBJOUFSO !"
  34. ΦϒβʔόϏϦςΟͱ͸ʁ • 定義:システム内部で何が起きているかを「外から集めたデータ」か ら理解すること • ⽬的:「なぜ遅いのか∕どこで失敗しているのか」を素早く突き⽌め る • 必要な理由: •

    マイクロサービスやサーバレスなど複雑な構成が当たり前 • モニタリングだけでは「未知の異常」や「因果関係」が追えない IBUFOBJOUFSO !"
  35. ϞχλϦϯάͱΦϒβʔόϏϦςΟͷҧ͍ 項⽬ モニタリング オブザーバビリティ ⽬的 状態を検知する 原因を理解する ⼿段 メトリクス∕ログ中⼼ MELT(Metrics

    / Events / Logs / Traces) 得意 「異常に気づく」 「なぜ異常が起きたか掘る」 例: - モニタリング → 「EC/のCPUが90%超」 - オブザーバビリティ → 「APIがボトルネック、特定クエリが遅延」 IBUFOBJOUFSO !"
  36. ಘΒΕΔޮՌ • 未知の異常に気づける(例:イベントとメトリクスの相関でデ プロイ由来の不具合を検知) • 原因調査が速い(トレースでボトルネック特定 → ログで詳細確 認 →

    メトリクスで影響範囲を把握) • 複雑な環境でも俯瞰できる(マイクロサービスや外部APIの依存 関係を⼀望) IBUFOBJOUFSO !"
  37. ඪ४ن֨ɿOpenTelemetry • OpenTelemetry は、モニタリングやオブザーバビリティのデータ収集を統⼀するためのオー プンソース規格 • できること: • 1つのSDKでメトリクス∕ログ∕トレースを収集 •

    ベンダーに依存せず、Mackerel‧Prometheus‧Jaegerなど多様なツールにデータを送れる • ポイント: • 将来ツールを乗り換えても計測の仕組みは使い回せる • 「オブザーバビリティの共通⾔語」として世界中で利⽤が広がっている IBUFOBJOUFSO !!
  38. Քಇ཰ͱՄ༻ੑ 稼働率 =(総稼動時間−障害時間)/ 総稼動時間 × 100 例)30⽇間(()*h)で障害10h → !".$%% →

    数字が同じでも「いつ⽌まったか」でエンドユーザーの体感品 質は変わる(例:業務時間の停⽌は深夜より影響が⼤きい) IBUFOBJOUFSO !"
  39. ࢀߟɿ X-Nines ͱڐ༰Մೳμ΢ϯλΠϜ Մ༻ੑ໨ඪͱμ΢ϯλΠϜ 可⽤性 年間 ⽉間 週間 ((% 3.6⽇

    ../h 1..h ((.(% 2..h 34m 16m ((.((% 74m 3m 1m ((.(((% 7m /8s 8s → 「⾼可⽤性」ほどコストや仕組みが複雑になる(例:冗⻑化インフラ、マルチリージョン構成、マルチクラウド構成) IBUFOBJOUFSO !"
  40. ·ͱΊ • クラウドコンピューティング概論 • ⾼可⽤性を実現するクラウド構成 • Infrastructure as Code と⾃動化

    • モニタリングとオブザーバビリティ • DevOps∕SRE⼊⾨ についてお話しました IBUFOBJOUFSO !"