ElastiCache

1. サービス概要¶

Amazon ElastiCache は、AWS が提供するフルマネージドのインメモリデータストアサービスである。
このサービスを利用することで、頻繁にアクセスされるデータをメモリにキャッシュすることで、アプリケーションの応答速度を向上させ、データベースへの負荷を軽減できる。
ElastiCache は、Redis と Memcached の 2 つのエンジンをサポートしている。

主なユースケースとして、

ウェブアプリケーションのセッション管理
リアルタイム分析
リーダーボード
API キャッシュ
データベースのホットデータキャッシュ

などが挙げられる。

2. 主な特徴と機能¶

2.1 Redis と Memcached のサポート¶

ElastiCache は、Redis と Memcached の 2 つの人気のあるインメモリデータストアエンジンをサポートしている。
これにより、アプリケーションの要件に応じて最適なエンジンを選択できる。

Redis: 複雑なデータ構造（リスト、セット、ハッシュなど）や Pub/Sub 機能をサポート。
Memcached: シンプルなキーバリューストアで、高スループットなキャッシュに最適。

2.2 フルマネージドサービス¶

インフラのプロビジョニング、スケーリング、パッチ適用、バックアップなどの運用管理は AWS が自動で行う。
これにより、開発者はデータベースの運用管理に煩わされることなく、アプリケーション開発に集中できる。

2.3 スケーラビリティ¶

ElastiCache は、ストレージとコンピューティングリソースを個別にスケールできるため、アプリケーションの需要に合わせて柔軟にリソースを調整できる。
水平スケーリング（ノード数の増減）と垂直スケーリング（インスタンスタイプの変更）をサポートしている。

2.4 高い可用性¶

ElastiCache は、複数のアベイラビリティーゾーンにデータを分散して保存し、自動的にフェイルオーバーを処理する。
これにより、高い可用性を実現し、システムのダウンタイムを最小限に抑える。

2.5 セキュリティ¶

ElastiCache は、データの暗号化、アクセス制御、ネットワーク分離などのセキュリティ機能を提供する。
IAM によるアクセス制御、転送中のデータ暗号化、保存中のデータ暗号化、VPC 内でのプライベート接続をサポートしている。

IAM 連携: AWS IAM を使用してアクセス制御と権限管理。
データ暗号化: 転送中および保存中のデータを暗号化。
VPC サポート: Amazon VPC 内でのプライベート接続。

2.6 バックアップと復元¶

ElastiCache は、自動バックアップ機能を提供しており、データを定期的にバックアップできる。
必要に応じて、バックアップからデータを復元できる。

2.7 統合性¶

ElastiCache は、AWS の他のサービス（Amazon EC2, Amazon ECS, AWS Lambda など）と統合されており、様々なアプリケーションアーキテクチャに対応できる。
AWS CloudWatch と連携してモニタリングを行うことができる。

3. アーキテクチャおよび技術要素¶

クライアントアプリケーションは、ElastiCache に接続し、データの読み書きを行う。
ElastiCache は、指定されたエンジン（Redis または Memcached）に基づいてインメモリデータストアを管理。
データは、必要に応じて複数ノードに分散して保存。
読み取りリクエストは、キャッシュから応答。
書き込みリクエストは、キャッシュにデータを保存。

ElastiCache は、フルマネージドサービスとして提供され、高い可用性、スケーラビリティ、セキュリティを内包している。
アプリケーションのパフォーマンスを向上させ、データベースへの負荷を軽減する。

4. セキュリティと認証・認可¶

セキュリティは ElastiCache の重要な要素である:

IAM によるアクセス制御: AWS IAM を利用して、ElastiCache リソースへのアクセスを制御し、権限を管理。
データ暗号化: 転送中および保存中のデータを暗号化し、データの機密性を保護。
VPC サポート: Amazon VPC 内で ElastiCache を使用する場合、プライベート接続を確立。
認証: Redis の AUTH コマンドや Memcached の認証メカニズムを利用して、アクセスを制御。
監査ログ: AWS CloudTrail を利用して、API 呼び出しやリソース変更を記録。

これにより、データの安全性とコンプライアンスを確保できる。

5. 料金形態¶

Amazon ElastiCache の料金は主に以下に基づく:

インスタンス料金: キャッシュノードの実行時間に応じた従量課金。
データ転送料金: データ転送量に応じた従量課金。
バックアップ料金: 自動バックアップに利用されるストレージ量に応じた課金。

6. よくあるアーキテクチャ・設計パターン¶

一般的なパターンは以下の通りである:

ウェブアプリケーションのセッション管理: ユーザーセッションデータを Redis に格納し、アプリケーションの応答速度を向上。
リアルタイム分析: リアルタイムデータを Memcached にキャッシュし、高速なデータ分析を実現。
リーダーボード: ゲームアプリケーションのランキングデータを Redis に格納し、高速なランキング表示を実現。
API キャッシュ: API レスポンスを Memcached にキャッシュし、API サーバーへの負荷を軽減。
データベースのホットデータキャッシュ: データベースのホットデータを Redis にキャッシュし、データベースへの負荷を軽減。

7. 設定・デプロイ手順（ハンズオン例）¶

AWS コンソールで ElastiCache クラスタを作成（Redis または Memcached）。
EC2 インスタンスから ElastiCache クラスタに接続。
キャッシュにデータを格納し、キャッシュからデータを取得。
必要に応じて、スケーリングポリシーを設定し、スケールアップ/スケールダウンを実行。
CloudWatch でパフォーマンスメトリクスを監視。

8. 試験で問われやすいポイント¶

8.1 Redis と Memcached のサポート¶

Redis の特徴: 複雑なデータ構造、Pub/Sub 機能について理解。
Memcached の特徴: シンプルなキーバリューストア、高スループットについて理解。
使い分け: アプリケーションの要件に応じて適切なエンジンを選択する方法を理解。

8.2 フルマネージドサービス¶

運用管理: インフラのプロビジョニング、スケーリング、パッチ適用、バックアップなどが AWS に自動化されていることを理解。
開発への集中: 開発者がデータベース運用に煩わされることなく、アプリケーション開発に集中できることを理解。

8.3 スケーラビリティ¶

水平スケーリング: ノード数を増減する方法について理解。
垂直スケーリング: インスタンスタイプを変更する方法について理解。
柔軟なスケーリング: アプリケーションの需要に合わせてリソースを調整する方法を理解。

8.4 高い可用性¶

マルチ AZ: 複数のアベイラビリティーゾーンにデータを分散して保存する方法を理解。
自動フェイルオーバー: 自動フェイルオーバー機能で高い可用性を実現する方法を理解。

8.5 セキュリティ¶

IAM: IAM によるアクセス制御と権限管理について理解。
データ暗号化: 転送中および保存中のデータを暗号化することについて理解。
VPC サポート: VPC 内でのプライベート接続について理解。
認証: Redis の AUTH コマンドや Memcached の認証メカニズムについて理解。

8.6 料金体系¶

インスタンス料金: キャッシュノードの実行時間による従量課金について理解。
データ転送料金: データ転送量による従量課金について理解。
バックアップ料金: 自動バックアップに利用されるストレージ量による課金について理解。

8.7 類似・関連サービスとの比較¶

Amazon DynamoDB Accelerator (DAX): DynamoDB のキャッシュに特化。ElastiCache はより汎用的なキャッシュサービス。
Redis Enterprise Cloud: Redis のフルマネージドサービス。ElastiCache は AWS プラットフォームに統合されたサービス。

8.8 試験で頻出となる具体的な問われ方と答え¶

Q: Amazon ElastiCache の主な用途は？
A: 頻繁にアクセスされるデータをメモリにキャッシュし、アプリケーションの応答速度を向上させること。
Q: ElastiCache がサポートするエンジンは？
A: Redis と Memcached。
Q: Redis と Memcached の違いは？
A: Redis は複雑なデータ構造、Memcached はシンプルなキーバリューストア。
Q: ElastiCache のスケーリング方法の種類は？
A: 水平スケーリングと垂直スケーリング。
Q: ElastiCache のセキュリティ対策は？
A: IAM によるアクセス制御、データ暗号化、VPC サポートなど。
Q: ElastiCache の料金体系は？
A: インスタンス料金、データ転送料金、バックアップ料金に基づく従量課金。
Q: ElastiCache と DAX の違いは？
A: DAX は DynamoDB に特化、ElastiCache は汎用的なキャッシュサービス。