AWS EC2(7)Auto Scaling

EC2 Auto Scalingとは

EC2 Auto Scalingを用いることで、アプリケーションの負荷を処理するための適切な数のEC2インスタンスを利用することができる、。Auto Scalingを利用するためには、Auto Scalingグループと呼ばれるEC2インスタンスの集合を定義し、このグループに含まれる最小と最大のインスタンスの数を定義する。また、希望するインスタンス数(Desired capacity)を定義することも可能。また、Auto Scalingグループ内のEC2インスタンスを複数のAZに分散配置することで、地理的な冗長性や安全性を実現できる。

Auto Scaling グループ

Auto Scalingを用いることで、耐障害性や可用性が向上する。また、必要な数のインスタンスのみ起動されるため安定的なパフォーマンスを低コストで実現することができる。

Auto Scalingグループ内の各EC2インスタンスの負荷に偏りが発生した場合は、古いインスタンスを終了して新しいインスタンスを起動させる。この場合にスムーズに処理が継続されるように、一時的に最大容量に対して10%のマージンが確保される

ライフサイクル

Auto Scalingのライフサイクルは以下の通り。

ライフサイクル

Auto Scalingグループはグループ内のインスタンスに対して定期的にヘルスチェックを行なっている。スケールイン/アウトは、手動もしくはスケーリングポリシースケジュールに基づき実行される。スケールイン、ヘルスチェックの失敗、Auto Scalingグループからの離脱等が発生した場合には、Auto Scalingグループ内のEC2インスタンスは終了処理が実施される。

Auto Scalingグループ

起動設定

Auto Scalingグループ内のEC2インスタンスは、起動テンプレートもしくは起動設定の設定内容に基づいて起動される。これらには、AMIのIDやインスタンスタイプ、ネットワーク設定、ストレージの設定、オンデマンドインスタンスとスポットインスタンスの配分等が含まれる。また、起動設定は、既に起動済みのインスタンスの属性を使用して作成することも可能である。Auto Scalingグループに関連付けられる起動設定は1つだけであり、グループ作成後に変更することはできない。Auto Scalingグループに関連づける起動設定を変更する場合は、現在の起動設定をコピーした上で新たな起動設定を作成し、これを当該のAuto Scalingグループに紐づける。

ロードバランサとの連携

Auto Scalingで増減したインスタンスに対して適切にトラフィックが分散されるようにするためには、Elastic Load Balancingの受信トラフィックの通信先にAuto Scalingグループを指定する。Auto Scalingのヘルスチェックは、通常EC2のステータスチェックのみであるが、オプションでELBのヘルスチェックを用いてAuto Scalingグループのヘルスチェックを行う設定にすることも可能である。この場合、ELBから送られる定期的なPINGに応答しないなど、ELBのヘルスチェック合格しなかった場合、このインスタンスは異常ありと判定されて他のインスタンスに置き換えられる。

スケーリング

Auto Scalingでは、以下のスケーリング方法を実施可能である。

  • 現在のインスタンスレベルの維持
  • 手動スケーリング
  • スケジュールに基づくスケーリング
  • 要求に基づくスケーリング(動的スケーリング

CloudWatchのメトリクスを利用して複数のスケーリングポリシーを適用することも可能である。例えば、EC2のCPU使用率を指標としたポリシーと、SQSのメッセージ処理に関するメトリクスを指標としたポリシーを同時に適用する、といったような場合である。複数のポリシーが適用となった場合は、より影響を与えるポリシーの実行命令が優先される

スケジュールされたスケーリング

あらかじめ指定したスケジュールに沿って、スケーリングアクションが実行されるように指定することが可能である。スケーリングアクションが有効になる時間と、最小/最大サイズ希望するサイズを指定する。このスケジュールは、1回のみ実行することも定期的に実行することもできる。

スケジュールされたスケーリングを作成する場合、ほとんどの場合指定した時刻から数秒以内に実行されるが、最大2分ほど遅れる可能性もあるので留意が必要である。また、複数のスケジュールを同時刻に設定することはできない。

動的スケーリング

動的スケーリングは、以下の方法をサポートしている。

ポリシー名 トリガおよび動作
Target tracking scaling 特定のメトリクスのターゲット値を維持するようにスケーリング
Step scaling 複数のスケーリング調整値をトリガにスケーリング
Simple scaling 1つのスケーリング調整値をトリガにスケーリング

Simple scaling および Step scaling

トリガに基づいてスケーリングが実行される際には、以下の調整タイプに基づいてスケーリングが実行される。

調整タイプ 動作
ChangeInCapacity 指定した数だけ増減する
ExactCapacity 指定した数になるように増減する
PercentChangeInCapacity 割合指定する

また、Step scalingの場合は、新しく起動されたインスタンスがAuto Scalingグループに追加されるまでの待ち時間(ウォームアップ)を指定できる。

SQSに基づくスケーリング

SQSにキューが積み上がり、処理が遅延することがないようにするには、 SQSのデータを読み取り処理を行うEC2をAuto Scalingさせる必要がある。このAuto Scalingを適切にスケーリングさせるためには、 Amazon SQS メトリックスApproximateNumberOfMessagesを用いてキューの長さを測定した上で、1インスタンスあたりの処理能力を計算しどの程度スケーリングさせる必要があるか指定する。

SQSに基づくスケーリング

クールダウン

メトリクス値が短期間で増減し、その度にスケーリングが実行されることを防ぐために、クールダウン期間が設けられている。デフォルトのクールダウン値は300秒。クールダウン期間は新たなスケーリングは実行できない。なお、このクールダウンが有効なのは、Simple scalingのみ。

インスタンスの停止

スケールイン時に停止されるインスタンスは以下の条件で決定される。

  1. インスタンスが最も多いAZ
  2. 最も古い起動設定またはテンプレートを使用している
  3. 次の課金開始時間に近いインスタンス

終了時ポリシーはカスタマイズが可能である。また、終了から保護するインスタンスを指定することもできる。

ポリシー名 実行内容
OldestInstance 最も古いインスタンス
NewestInstance 最も新しいインスタンス
OldestLaunchConfiguration 最も古い起動設定のインスタンス
ClosestToNextInstanceHour 次の課金開始時間に近いインスタンス
Default デフォルト(上記)
OldestLaunchTemplate 最も古い起動テンプレート
AllocationStrategy オンデマンド/スポットの割り当て戦略に合わせて決定

ライフサイクルフック

インスタンスの起動時もしくは削除時に一時停止して、カスタムアクションを実行できる機能。ソフトウェア等をインストールできる。

ライフサイクルフック

スケーリングプロセスの中断と再開

スケーリングプロセスの1つ以上を停止し、あとで再開できる。

スケーリングプロセス 内容
Launch インスタンスを追加
Terminate インスタンスを削除
HealthCheck ヘルスチェック
ReplaceUnhealthy 異常なインスタンスを削除し代替インスタンスを作成
AZRebalance AZ間のバランスを調整
AlarmNotification CloudWatchからアラーム通知を受け取る
ScheduledActions スケジュールされたアクションを実施
AddToLoadBalancer ELBに追加

注意事項

Auto Scalingは、バーストトラフィックには対応できない

AWS S3(1)MacのデータをGlacierにバックアップする

iMacに保存されているデータをAmazon Glacierに定期バックアップする。

Amazon Glacierは、長期バックアップに最適なストレージで、非常に低コストであることが特徴である。費用はリージョンごとに異なり、バージニアリージョンであれば0.007USD/GB、東京リージョンであれば0.0114USD/GB、1TBのデータを保存しても月額800円程度と安価である。Glacierは、データをアーカイブとして保存するため、アップロード後にデータを改変することができない。S3ではデータの保存先にGlacierを指定することが可能で、ライフサイクル設定によりデータを定期的にGlacierにアーカイブ可能となっている。

AWS CLI のインストール

MacからAWSにアクセスするためには、コマンドラインツールであるAWS CLIの利用が便利である。AWS CLIは、pip(Pythonパッケージ管理システム)からインストールが可能である。

$ sudo pip install awscli
  Downloading six-1.10.0-py2.py3-none-any.whl
Installing collected packages: pyasn1, rsa, futures, jmespath, six, python-dateutil, docutils, botocore, s3transfer, colorama, awscli
  Found existing installation: six 1.4.1
    DEPRECATION: Uninstalling a distutils installed project (six) has been deprecated and will be removed in a future version. This is due to the fact that uninstalling a distutils project will only partially uninstall the project.
    Uninstalling six-1.4.1:
Exception:
Traceback (most recent call last):
  File "/Library/Python/2.7/site-packages/pip/basecommand.py", line 209, in main
    status = self.run(options, args)
  File "/Library/Python/2.7/site-packages/pip/commands/install.py", line 317, in run
    prefix=options.prefix_path,
  File "/Library/Python/2.7/site-packages/pip/req/req_set.py", line 726, in install
    requirement.uninstall(auto_confirm=True)
  File "/Library/Python/2.7/site-packages/pip/req/req_install.py", line 746, in uninstall
    paths_to_remove.remove(auto_confirm)
  File "/Library/Python/2.7/site-packages/pip/req/req_uninstall.py", line 115, in remove
    renames(path, new_path)
  File "/Library/Python/2.7/site-packages/pip/utils/__init__.py", line 267, in renames
    shutil.move(old, new)
  File "/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/lib/python2.7/shutil.py", line 302, in move
    copy2(src, real_dst)
  File "/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/lib/python2.7/shutil.py", line 131, in copy2
    copystat(src, dst)
  File "/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/lib/python2.7/shutil.py", line 103, in copystat
    os.chflags(dst, st.st_flags)
OSError: [Errno 1] Operation not permitted: '/tmp/pip-oO8sKD-uninstall/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/Extras/lib/python/six-1.4.1-py2.7.egg-info'

上記のようにsixが既にインストールされているという警告が出てインストールできない場合は、以下のコマンドでインストールを行う。

$ sudo pip install awscli --upgrade --ignore-installed six

インストール完了後は、認証情報の設定を行う。AWS Access Key IDAWS Secret Access Keyなどの認証情報は、AWSマネージメントコンソールのAWS Identity and Access Managementから設定が可能である。

$ aws configure
AWS Access Key ID [None]: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
AWS Secret Access Key [None]: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Default region name [None]: ap-northeast-1
Default output format [None]: json

S3初期設定

S3の設定を行い、データを格納するバケットの生成および、Glacierへバックアップを行うライフサイクル設定をする。安価にデータをバックアップするという目的でGlacierを使用することから、今回は単価が最も安いバージニアリージョンをする。

バケットの生成

バケットを生成する。
このときAWS CLIに設定したユーザにS3へのアクセス権限がないとエラーが発生する。

$ aws s3 mb s3://backup-hoge --region us-east-1
make_bucket failed: s3://backup-hoge/ A client error (AccessDenied) occurred when calling the CreateBucket operation: Access Denied

そこで、AWSマネージメントコンソールのAWS Identity and Access Managementで、該当ユーザにAmazon S3 Full Access権限を付与する。

ポリシーのアタッチ

また、S3のバケット名はユニークである必要があるので、既に同一名称のバケットが存在する場合は、下記のようなエラーが発生するので注意が必要である。

$ aws s3 mb s3://backup-hoge  --region us-east-1
make_bucket failed: s3://backup-hoge/ A client error (BucketAlreadyExists) occurred when calling the CreateBucket operation: The requested bucket name is not available. The bucket namespace is shared by all users of the system. Please select a different name and try again.

ライフサイクル設定

次にライフサイクル設定で、どの程度の頻度でGlacierへアーカイブするかを設定する。
今回は、以下の設定としている。

設定内容 JSON
即日アーカイブする “Days”: 0″
特定のディレクトリに限定することなくバケット全体をアーカイブする “Prefix”: “”
Glacierへアーカイブする “StorageClass”: “GLACIER”

このとき、「”Prefix”: null」とすると、フォーマットエラーとなる。

vi /tmp/lifecycle.json

{
    "Rules": [
        {
            "Status": "Enabled", 
            "Prefix": "", 
            "Transition": {
                "Days": 0, 
                "StorageClass": "GLACIER"
            }, 
            "ID": "backup for xxx"
        }
    ]
}

JSONが作成できたら、ライフサイクル設定の反映を行う。

aws s3api put-bucket-lifecycle --bucket backup-hoge --lifecycle file://lifecycle.json

同期処理

同期処理は以下のコマンドにより実行できる。deleteオプションによりファイル削除も同期される。また、excludeオプションによって同期対象外のファイルやフォルダを指定できるので、.DS_Storeファイルなどを指定しておくと良い。excludeオプションは、条件の数だけいくつでも追記できる。

aws s3 sync /Volumes/hoge/ s3://backup-hoge --delete --exclude '*.DS_Store'