Simple Storage Service (S3)

1. サービス概要¶

Amazon Simple Storage Service (S3)は、インターネット規模で高い耐久性・可用性・スケーラビリティを提供するオブジェクトストレージサービス。任意のデータ(画像、動画、ログファイル、バックアップなど)を格納し、Web 経由でアクセス可能。事実上無制限のスケールアウト、99.999999999% (11 ナイン)の耐久性、地域冗長を実現している。

主なユースケースには、

バックアップ・アーカイブ、
静的ウェブサイトホスティング、
ビッグデータ分析基盤のストレージ、
メディア配信

などがある。

2. 主な特徴と機能¶

2.1 ストレージクラス¶

Amazon S3 はアクセス頻度やデータ保持ポリシーに応じて複数のストレージクラスを提供する。

S3 Standard: 頻繁アクセス向け、低遅延高スループット。
S3 Intelligent-Tiering: アクセスパターンに応じて自動的に最適コスト層にデータを移動。
S3 Standard-IA / S3 One Zone-IA: 低頻度アクセスデータ向け、取り出し頻度が少ないが即時アクセス必要な場合に最適。
S3 Glacier / Glacier Deep Archive: アーカイブ用途。取り出しに数分～数時間かかるが、極めて低コスト。

2.2 バケットとオブジェクト¶

データは「バケット」と呼ばれるコンテナに格納される。バケット内にオブジェクト(ファイル)を保存し、キー（パスのような文字列）でアクセスする。バケット名はグローバルユニークで、リージョン単位でデータが冗長化される。

2.3 バージョニングとライフサイクル管理¶

バージョニングを有効にすることで、オブジェクト更新履歴を保持可能。ライフサイクルポリシーを使うと、一定期間後にストレージクラスをより低コスト層へ自動移行したり、削除したりできる。

2.4 暗号化とセキュリティ¶

保存時暗号化(SSE-S3, SSE-KMS)、クライアント側暗号化、トランジット時の HTTPS 利用など、総合的なセキュリティを提供。アクセスコントロールには IAM ポリシー、バケットポリシー、ACL、S3 Access Point などの手法が活用できる。

2.5 イベント通知と統合¶

S3 のオブジェクト操作(作成、削除)をトリガーに、Amazon SQS、SNS、AWS Lambda へイベント通知可能。データアクセスログ、サーバーアクセスログ、S3 Inventory による監査と可視化も可能。

3. アーキテクチャおよび技術要素¶

クライアントが S3 API や SDK、CLI を介してオブジェクトを PUT/GET。
データは複数 AZ に冗長保存され高耐久性を確保。
必要に応じてバージョニング、レプリケーション（クロスリージョンレプリケーション）、ライフサイクルポリシーでデータ管理。
アクセスは IAM、バケットポリシー、Access Points によって制御。
暗号化とログ機能でセキュリティとコンプライアンスニーズに対応。

完全マネージドで、大規模データ分の拡張も自動的に対応。

4. セキュリティと認証・認可¶

IAM ポリシー: ユーザやロールに対して S3 リソースへのアクセス権限を付与/制限。
バケットポリシー: バケット単位でアクセス制御。特定 IP アドレス制限やクロスアカウントアクセス許可など。
アクセスコントロールリスト(ACL): より粗い粒度での権限設定（非推奨傾向）。
SSE-S3 / SSE-KMS 暗号化: SSE-S3 は AWS 管理キー、SSE-KMS は顧客管理キーで暗号化。
VPC エンドポイント: パブリックインターネットを経由せずに VPC から S3 へプライベート接続。

5. 料金形態¶

Amazon S3 は主に以下に基づく従量課金モデル:

ストレージ使用量: GB/月単位で料金が発生。ストレージクラスにより単価は異なる。
リクエスト数: PUT、GET、LIST リクエストなど、要求回数に応じて課金。
データ転送料: リージョン外へのデータ転送時に別途料金発生。
オプション機能: S3 Inventory、Replicas の転送、S3 Batch Operations などで追加コスト。

6. よくあるアーキテクチャ・設計パターン¶

静的ウェブホスティング: S3 に静的ファイルを格納し、CloudFront で CDN 配信。
ビッグデータ基盤: S3 をデータレイクとして活用し、Athena や EMR、Redshift Spectrum で解析。
バックアップ・アーカイブ: 定期バックアップ、ライフサイクル管理による低コストアーカイブ。
マルチリージョンレプリケーション: グローバル分散、災害対策で CRR（Cross-Region Replication）を利用。

7. 設定・デプロイ手順（ハンズオン例）¶

S3 コンソールで新規バケットを作成（バケット名、リージョン指定）。
暗号化設定やパブリックブロック設定などのオプションを選択。
オブジェクトをアップロード（GUI、CLI、SDK）。
必要に応じてバケットポリシーや IAM ポリシーでアクセス制御。
ライフサイクルポリシーやバージョニング、イベント通知、Inventory を有効化して管理性・コスト最適化を高める。

8. 試験で問われやすいポイント¶

8.1 ストレージクラス選択¶

Q: 高頻度アクセスで低遅延が必要な場合は？
A: S3 Standard。
Q: アクセス頻度が不明・変動する場合、コスト最適化は？
A: S3 Intelligent-Tiering。
Q: 長期保管でコストを最小化し、アクセスはごく稀な場合？
A: S3 Glacier や Glacier Deep Archive。

8.2 アクセス制御とセキュリティ¶

Q: パブリックアクセスを防ぐには？
A: バケットポリシーで拒否、パブリックアクセスブロック機能を有効化。
Q: 暗号化するには？
A: SSE-S3、SSE-KMS を選択。KMS を用いる場合は鍵ポリシーも確認。

8.3 バージョニング・ライフサイクル・レプリケーション¶

Q: 削除したオブジェクトを復元可能にする方法は？
A: バージョニング有効化。
Q: 一定期間後に自動で低コスト層へ移行するには？
A: ライフサイクルルール設定。
Q: 別リージョンに自動的にオブジェクトをコピー？
A: クロスリージョンレプリケーション(CRR)。

8.4 パフォーマンスと最適化¶

Q: 高並行アクセスのボトルネック解消には？
A: プレフィックス分散。オブジェクトキー名にランダム化や日時ディレクトリで並列化。
Q: 高速アップロード/ダウンロード？
A: S3 Transfer Acceleration を有効化。

8.5 イベント通知と他サービス統合¶

Q: オブジェクトが追加されるたびに Lambda で処理？
A: S3 イベント通知を Lambda に設定。
Q: オブジェクトメタデータやアクセス権をまとめて取得？
A: S3 Inventory で定期的に CSV レポート出力。

8.6 コスト管理¶

Q: コスト削減には？
A: 不要なオブジェクト削除、低アクセスデータを IA や Glacier へ移行、ライフサイクル活用。

8.7 類似・関連サービスとの比較¶

Q: EBS や EFS と S3 の違いは？
A: S3 はオブジェクトストレージ（HTTP アクセス）、EBS はブロックストレージ、EFS は NFS ファイルシステム共有。

8.8 その他細かな試験ポイント¶

S3 URL 形式 (バケット名、リージョン名、オブジェクトキー)
バケット名のグローバルユニーク性
データ整合性モデル (PUT 後の READ は即時整合性、DELETE 後の READ は整合性遅延の場合有)