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

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
Tweet

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 !"