【AWS】『EFS』を3分で超分かりやすく【新感覚Study】

2024.08.02 2024.07.31

アバンタイトル

IT分野は範囲がとても広いです。そのため、過去問を解いていると１ページに何個も理解できない単語が出てきます。それを一気に理解しようとするのはとても骨が折れるし、やる気も続きません。

しかし、そんな時は１周まわって１つのことに徹底集中してみるのはどうでしょうか？覚えなきゃいけないことが沢山あると、終わりが見えずモチベーションが続きません。

でも、「今日はこの１つをマスターしよう！」と１つにフォーカスすればゴールが見えて、集中力も続くようになります。また、一点集中型なので理解力も深まり応用も効くようになります。

ということで、当サイトでは１点集中をコンセプトに解説を展開しています。勉強法が定まっていなかったり悩んでいる方は是非、続きをご覧になってみてはいかかでしょうか？

はじめに

今回もハッカーに近づく中二病心ちゅうにびょうごころを刺激するワードを取り扱います。それがAmazon EFS（Elastic File System）です。

今回学ぶこのフレーズに対しては、「難しそー」とか「役に立つの？」といった思考は一旦おいといて「ただかっこいいから知りたい！」というシンプルな思考でStudyしていってほしいです。

そのためにこの記事では、初心者にも超分かりやすく解説していきます。ただの試験対策、ただの退屈な勉強、という感覚ではなく、「人前でこのフレーズを連呼してる自分を想像したら胸がわくわくする」みたいな、そういう軽い気持ちを軸としてStudyしていきましょう（笑）！

【ここで扱う疑問】

など、Amazon EFSに纏まつわる様々な疑問を解消していきます！

EFSの基本知識を教えて！　1/9

基本的な説明

Amazon EFSは、Amazon Web Services (AWS) が提供するスケーラブルなファイルストレージサービスです。これを使うと、複数のEC2インスタンスが同時にアクセスできるファイルシステムを簡単にセットアップできます。

＊「そもそも、フィルストレージサービスってなに？」

具体的な機能と特徴

スケーラビリティ
- EFSは、自動的にサイズを増減させることができるため、ユーザーはストレージの容量について心配する必要がありません。
共有アクセス
- 複数のEC2インスタンスが同時に同じEFSファイルシステムにアクセスできます。これにより、データの共有が簡単になります。
耐久性と可用性
- EFSは、データを複数のアベイラビリティゾーンに自動的にレプリケートするため、高い耐久性と可用性を持っています。
パフォーマンス
- EFSには2つのパフォーマンスモードがあります。標準モードとバーストモードです。これにより、さまざまなワークロードに対応できます。

＊先ほどの説明で「自動的にサイズを増減させることができる」とありましたが、「自動スケーリングってことは意図せず膨大な料金になっているということも起っちゃいますよね？」

＊EFSは共有アクセスが可能ってあるけど、「もし、同時に同じ部分を書き込み処理した場合は、どういう風に対応するんですか？」

使用例

コンテンツ管理システム
- 例えば、学校のプロジェクトで複数の生徒が同じファイルにアクセスして編集するようなシステムに適しています。
ビッグデータ分析
- 大量のデータを処理するためにEFSを使用することができます。
バックアップとリカバリ
- 重要なデータのバックアップとして使用することができます。

設定方法の概要

EFSファイルシステムの作成
- AWSマネジメントコンソールにログインし、EFSのページで新しいファイルシステムを作成します。
セキュリティグループの設定
- EC2インスタンスからEFSにアクセスできるようにセキュリティグループを設定します。
EC2インスタンスへのマウント
- EC2インスタンスにログインし、EFSをマウントします。これにより、ファイルシステムがEC2インスタンス上で使用可能になります。

ファイルストレージサービスってなに？　　2/9

ファイルストレージサービスは、デジタルデータを「ファイル」として保存・管理し、必要に応じてアクセスや共有を行うためのサービスです。

クラウドにおけるファイルストレージサービスは、インターネット経由でアクセスできる便利なストレージ方法で、さまざまな用途に対応しています。

ファイルストレージサービスの基本

ファイル形式でデータを保存
- データは「ファイル」として保存され、各ファイルは名前や拡張子を持ちます（例えば、document.txtやimage.jpgなど）。
フォルダで整理
- ファイルはフォルダ（またはディレクトリ）に整理されます。これにより、データの管理がしやすくなります。
アクセスと共有
- ファイルストレージサービスを使うことで、データに対するアクセスや共有が簡単になります。例えば、複数のユーザーが同じファイルにアクセスして編集することができます。

要するに…
ファイルストレージサービスっていうのは、データをファイル形式で保存してくれるサービスです。ファイル形式にすることで、ユーザ間の共有だったり、データの操作だったり、データの編集が容易になるというメリットがあります。

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意図せず膨大な料金になってしまうんじゃない？　　3/9

自動でサイズを増減させる機能は、便利でスケーラブルですが、意図しないコストが発生する可能性もあります。以下はその点に関する詳細です。

自動サイズ増減とコスト管理

自動サイズ増減のメリット
- データが増えるとストレージが自動的に拡張され、容量不足に悩む必要がありません。
- ストレージ容量の管理が簡単になり、手動でのサイズ調整が不要です。
意図しないコストのリスク
- データが増え続けると、ストレージのサイズも自動で増えるため、その分コストが増加します。特に、大量のデータが急激に増えた場合などに予想外のコストが発生することがあります。

コスト管理の設定

アラート設定
- AWSでは、使用量やコストのアラートを設定することができます。例えば、Amazon CloudWatchを使って、ストレージの使用量やコストが特定のしきい値を超えた場合に通知を受けることができます。
予算の設定
- AWSの予算機能を使用して、月ごとの予算を設定し、その予算を超えた場合に通知を受けることができます。これにより、コストを管理しやすくなります。
使用量の監視
- AWS Cost ExplorerやAWS Billing Dashboardを使用して、ストレージの使用量とコストを定期的に監視することが重要です。これにより、予期せぬコストの発生に早期に対応できます。
コスト最適化の実施
- 不要なデータや古いデータを定期的にクリーンアップすることで、ストレージの使用量を抑えることができます。また、ストレージの種類を見直すことでコストを最適化することも考えられます。

要するに…
EFSは自動スケーリングがゆえに、気づいたら膨大な請求がされる（驚）。みたいなことが発生するリスクがあります。しかし、それについてもCloudWatchのアラート機能を筆頭に、様々な対策ができるので、それさえすれば、EFSの自動スケーリングという大きなメリットを享受できます。

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EFSの料金体系は？　　4/9

EFSの料金は主に以下の要素で構成されています。

EFSの料金要素

ストレージ料金
- 標準ストレージ: データが「標準ストレージ」に保存される場合の料金です。標準ストレージは、頻繁にアクセスされるデータ向けで、すべてのデータが複数のアベイラビリティゾーンにレプリケートされます。
- Infrequent Access (IA) ストレージ: あまり頻繁にアクセスされないデータ向けのストレージです。IAストレージは、コストが安く設定されていますが、アクセスするたびに料金が発生します。
データ転送料金
- データ転送: EFS内のデータの読み取りや書き込みにはコストがかかる場合があります。ただし、同一リージョン内でのEC2インスタンスからのアクセスには追加の転送料金がかからないことが多いです。
I/Oリクエスト料金
- リクエスト料金: データの読み取りや書き込みなどのI/Oリクエストに対して料金が発生することがあります。通常、頻繁にアクセスされるファイルほど、I/Oリクエストのコストが高くなります。

料金の詳細

ストレージの使用量に基づく料金
- 使用したストレージの容量（GB単位）に応じて料金が発生します。例えば、1GBのデータを保存している場合、その分のストレージ料金がかかります。
月ごとの使用量
- EFSの料金は通常、月ごとのストレージ使用量に基づいて請求されます。使用したストレージ量に応じて、月ごとに請求される仕組みです。
その他の料金
- データ転送やI/Oリクエストについては、具体的な料金はAWSの公式料金ページで確認するのが良いです。特に、データ転送が発生する場合や、大量のI/Oリクエストを行う場合には、追加料金が発生することがあります。

料金の確認と管理

AWS料金計算ツール
- AWSの公式料金計算ツールを使って、自分の使用状況に基づく料金を事前に見積もることができます。
AWS Billing Dashboard
- 使用状況をリアルタイムで確認し、予算を設定してコストを管理するために利用できます。
CloudWatch アラート
- コストが特定のしきい値を超えた場合に通知を受けるように設定することで、予期しないコストの発生を防ぐことができます。

要するに…
EFSの料金体系は、保存されているデータ量と保存されているファイルの書き込みや読み込みの量、EFSの転送の量によって料金が決まる。このような解釈でOKです。

同時に書き込んだらどうなるの？　　5/9

Amazon EFS（Elastic File System）は、複数のEC2インスタンスから同時にアクセスできるファイルストレージですが、読み込みだけでなく、書き込み処理についても対応がされています。具体的には、以下のような対応が行われます。

同時アクセスと書き込み処理

ファイルロックと排他制御
- EFS自体はファイルロックの機能を提供していませんが、アプリケーション側でファイルロックや排他制御を実装することで、同時に同じファイルに書き込みが行われる場合の競合を防ぐことができます。例えば、ファイルシステムの上に動作するアプリケーションがファイルのロック機構を提供することがあります。
データ整合性
- EFSは、ファイルシステムの整合性を保つための仕組みが組み込まれており、同時に複数のインスタンスからアクセスされてもデータの整合性が維持されるように設計されています。ただし、アプリケーションが同時にファイルを書き込む場合には、データの競合や整合性の問題を避けるために、アプリケーションレベルでの管理が必要です。
POSIX互換
- EFSはPOSIX（Portable Operating System Interface）互換で、UNIX系システムで使われるファイルシステムの標準仕様をサポートしています。これにより、POSIX準拠のアプリケーションは、ファイルの同時読み書きに関する一般的なルールに従って動作します。POSIXファイルシステムでは、ファイルロックやアクセス制御がアプリケーションの実装によって行われます。
ファイルシステムのキャッシュ
- 一部のファイルシステムでは、データがローカルキャッシュに保持されることがあります。これにより、複数のインスタンスからの同時アクセスが高速化されますが、キャッシュの整合性には注意が必要です。EFSはこのようなキャッシュの機能もサポートしていますが、アプリケーションレベルでの整合性管理が求められることがあります。

同時アクセスの例

同時読み込み:
- 複数のEC2インスタンスが同時に同じファイルを読み込むことは問題ありません。EFSは、複数の読み込みリクエストに対して効率的に対応できます。
同時書き込み:
- 複数のインスタンスが同時に同じファイルに書き込みを行う場合、アプリケーション側でのロック機構や排他制御を使って、競合を防ぐ必要があります。例えば、データベースのロックやアプリケーションの同期メカニズムを使って、データの整合性を保つことができます。

まとめ

EFSは複数のEC2インスタンスから同時にアクセス可能で、読み込みはもちろん書き込みも対応しています。ただし、同時に同じファイルに書き込みを行う場合は、アプリケーションレベルでのファイルロックや排他制御が必要です。EFS自身はデータ整合性を保つ仕組みを提供していますが、アプリケーションの設計によっては追加の管理が必要です。

要するに…
EFSで同時書き込みを制御するには、使用者自身がアプリケーションレベルで管理する必要があるってことです。EFS自身は、同時書き込みの管理をデフォルトでは標準的なファイルシステム操作やファイルロックの概念はサポートに留まります。具体的なロック機構や排他制御は自身のアプリケーション側での実装に依存します。

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EFSのメリット・強みは？　　6/9

スケーラブルなストレージ
- 自動スケーリング: データ量に応じて自動的にストレージがスケーリングされるため、容量の管理が簡単で、容量不足の心配がありません。
高い可用性と耐障害性
- 複数のアベイラビリティゾーン: データは複数のアベイラビリティゾーンにレプリケートされるため、高い可用性と耐障害性が確保されています。
簡単な共有アクセス
- 複数のEC2インスタンスからの同時アクセス: 複数のEC2インスタンスが同時に同じファイルシステムにアクセスでき、共有ストレージとして便利です。
POSIX互換
- ファイルシステムの標準互換: POSIX（Portable Operating System Interface）に準拠しているため、標準的なファイル操作やアプリケーションがそのまま使用できます。
高いスループットとパフォーマンス
- 高パフォーマンス: 大量のデータ読み書きが可能で、高スループットを提供します。特に、大規模なデータ処理やアプリケーションに適しています。
管理の手間が少ない
- フルマネージドサービス: インフラの管理やストレージのプロビジョニングをAWSが行うため、ユーザーはストレージの運用管理に関する手間を省けます。

EFSのデメリット・弱みは？　　7/9

コストが高い
- ストレージコスト: ストレージの使用量に応じた料金が発生しますが、特に大容量データを扱う場合や高頻度でアクセスする場合、コストが高くなる可能性があります。
- Infrequent Access (IA) ストレージ: IAストレージの利用も可能ですが、アクセス頻度によってはコストが追加されることがあります。
デフォルトの同時書き込み管理がない
- ファイルロックと競合: 同時に同じファイルに対する書き込み操作が発生した場合、EFS自体にはロックや排他制御の機能がないため、アプリケーションレベルでの制御が必要です。
リージョン制限
- 地域内での使用: EFSはリージョン内でのみ利用可能で、リージョンを跨いだアクセスには別のソリューションが必要です。
NFSプロトコルの制約
- NFS（Network File System）: EFSはNFSプロトコルを使用してアクセスされますが、NFSには特有の制約やパフォーマンスの問題が存在する場合があります。例えば、大量のファイル操作や高いI/O要求に対する制約があります。
レイテンシの影響
- ネットワークレイテンシ: ファイルシステムにアクセスする際、ネットワークレイテンシが影響することがあります。特に、アプリケーションが低レイテンシを要求する場合には注意が必要です。

まとめ　　8/9

要するに…

Amazon EFS（Elastic File System）は、スケーラブルなファイルストレージサービスです。自動的にストレージ容量をスケーリングするため、容量の管理が非常に容易です。これにより、ストレージ容量が不足する心配がなく、ストレージの運用管理にかかる手間を大幅に削減できます。

一方で、自動スケーリングにより、使用量が増えると意図しない金額が請求される可能性もあります。しかし、AWSはこれに対処するためのアラーム機能やダッシュボードによる視覚化ツールを提供しており、これらを利用することでコスト管理を行うことができます。たとえば、Amazon CloudWatchを使ってストレージ使用量やコストのアラートを設定することで、予期しないコストの発生を防ぐことができます。

また、EFSは複数のEC2インスタンスから同時にアクセスできるため、共有ストレージとして非常に便利ですが、同時に同じファイルに書き込みを行う場合には、アプリケーションレベルでの制御が必要です。EFS自体は高度な制御機能は提供していいないため、ファイルロックや排他制御をアプリケーション側で実装する必要があります。

このように、EFSのメリットを最大限に活用しながらも、コスト管理やファイル操作の競合管理について考慮することで、安心してサービスを利用することができます。

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