Azure Virtual Machines

Azure Virtual Machine (VM)は、オンデマンドでスケーラブルなコンピューティング リソースをクラウドで提供するIaaSオファリングです。物理コンピューターをエミュレートし、独自のCPU、RAM、ストレージ、ネットワーク インターフェイスを備えています。Azureのデータ センターにある物理サーバー上で、Microsoftのハイパーバイザー（Hyper-V）を使用して実行されます。ゲスト オペレーティング システム（WindowsまたはLinux）、ミドルウェア、アプリケーションはユーザーがインストールして管理し、Azureは基盤となるハードウェア、ホストOS、ハイパーバイザー層を管理します。

VMを作成するには、いくつかの主要なパラメーターを指定する必要があります。Image — OSと、あらかじめインストールされたソフトウェア（Windows Server 2022、Ubuntu 22.04、Windows上のSQL Serverなど）。Size — VMのvCPU数、RAM、一時ストレージ（次に説明します）。Region — VMを実行する場所。Authentication — LinuxではSSHキーペア、Windowsではユーザー名とパスワードを使用します。ポータルではガイド付きウィザードでこれらの設定を順に指定できます。また、Azure CLIを使えば同じ構成をスクリプト化し、繰り返し可能なデプロイを実行できます。

Azureでは、さまざまなワークロードに最適化されたVMサイズをファミリ（シリーズ）に分類しています。B-series（バースト可能。平均CPU使用率が低い場合にコスト効率が高い）、D-series（汎用。CPUとメモリのバランスに優れる）、E-series（メモリ最適化。データベースや分析向け）、F-series（コンピューティング最適化）、N-series（GPUアクセラレーション。AI/MLやグラフィックス向け）、L-series（ストレージ最適化）があります。命名規則にはシリーズ、vCPU数、バリアントが含まれます。たとえば、Standard_D4s_v5は、Premium Storageを使用するvCPU 4基のD-series VMです。

AzureではVM向けに3つの料金モデルを提供しています。Pay-as-you-go — コミットメント不要で、コンピューティング時間を秒単位で課金します。1時間あたりの料金は最も高くなります。Reserved Instances — 1年または3年の利用をコミットすると、Pay-as-you-goと比較して最大72%節約できます。料金は前払いまたは月払いです。Spot Instances — Azureの未使用容量を最大90%割引で利用できますが、Azureが容量を必要とした場合、30秒前の通知だけで強制退避される可能性があります。Spot instancesは、チェックポイントから再開できるバッチ処理、シミュレーション、障害許容ワークロードに適しています。

すべてのAzure VMには、少なくとも2つのディスクがあります。OSディスクはオペレーティング システムがインストールされるディスクで、マネージド ディスクによってバックアップされます。一時ディスクはページ ファイルや一時データ用の高速なローカルSSDですが、VMを停止または割り当て解除すると、ここにあるデータは失われます。アプリケーション データ用に追加のデータ ディスクを接続することもできます。これらは永続的なマネージド ディスクで、VMの再起動後も保持されます。マネージド ディスクには、Standard HDD、Standard SSD、Premium SSD、Ultra Diskの4種類があり、性能と料金が順に高くなります。

各 Azure VM は、仮想ネットワーク インターフェイス カード（vNIC）を介して Virtual Network（VNet） に接続されます。VM には VNet のサブネット内で プライベート IP アドレス が割り当てられ、同じ VNet 内の他のリソースと通信できます。VM をインターネットから到達可能にするには、パブリック IP アドレスを割り当て、適切な Network Security Group（NSG） ルールを開放します。既定では、Azure は新しい VM へのインターネットからの受信トラフィックをすべてブロックします。そのため、SSH 用のポート 22 や RDP 用のポート 3389 など、必要なポートを明示的に開放する必要があります。

VM の可用性を高めるために、Azure には 2 つの選択肢があります。Availability Sets は、単一のデータセンター内で VM を障害ドメイン（別々のラック）と更新ドメインに分散し、99.95% の SLA を提供します。Availability Zones は、リージョン内の物理的に分離された複数のデータセンターに VM を分散し、99.99% の SLA を提供します。新しいアーキテクチャでは、ゾーンをサポートしている場合、Microsoft は Availability Sets よりも Availability Zones を推奨しています。Availability Zones のほうが、ハードウェア障害とデータセンターレベルの障害の両方に対して、より強固に分離できるためです。

Azure の VM Extensions は、VM のデプロイ後の構成や管理タスクを自動化する小さなアプリケーションです。Custom Script Extension は、VM の作成直後にスクリプトをダウンロードして実行します。これにより、手動で SSH や RDP 接続を行わずに、ソフトウェアのインストールや設定の構成ができます。その他の拡張機能には、ログ収集用の Azure Monitor agent、コンプライアンス チェック用の Azure Policy guest configuration、Windows Defender の構成用の Antimalware extension があります。拡張機能はシステム アカウントとして実行され、Azure portal または ARM テンプレートからインストールします。

Azure VM の 停止と割り当て解除には重要な違いがあります。ゲスト OS 内から VM を停止すると（例：shutdown -h now）、OS はシャットダウンしますが、VM はホスト上で割り当てられたままになるため、コンピューティング料金は引き続き課金されます。Azure portal または CLI から割り当てを解除すると、基盤となるコンピューティング リソースが解放され、コンピューティング料金は停止します（マネージド ディスクの料金は引き続き発生します）。VM を使用していないときに不要な課金を避けるには、必ず az vm deallocate または portal の［Stop］ボタンを使用してください。

Azure は、セキュリティ パッチやファームウェア更新を適用するため、ホスト ハードウェアに対して定期的に計画メンテナンスを実施します。ほとんどの場合、Azure はライブ マイグレーションを使用して VM を更新済みのハードウェアへ移行するため、VM を再起動する必要がなく、ネットワークの停止時間も 10 ミリ秒未満です。ライブ マイグレーションを実行できない場合、Azure はメンテナンス期間中に再起動をスケジュールし、Azure portal とメールで事前に通知します。また、portal から自分の VM のメンテナンス期間をセルフサービスでスケジュールし、ワークロードへの影響を最小限に抑えることもできます。

特定の OS バージョン、ドライバー、または PaaS プラットフォームでは実行できないソフトウェアをインストールするために、OS レベルの完全な制御が必要な場合は、VM が適しています。一般的な用途には、オンプレミス アプリケーションのリフト アンド シフト移行、特定の OS 構成を必要とするカスタム ソフトウェア、開発およびテスト環境、コンテナー化やリファクタリングができないレガシ アプリケーションなどがあります。OS の完全な制御が必要ない場合は、App Service や Azure Container Instances などの PaaS オプションを検討してください。管理の負担を大幅に軽減できます。

このレッスンでは、次のことを学びました。Azure VM は IaaS リソースであり、ゲスト OS 以上の層をユーザーが管理し、Azure はハイパーバイザーとハードウェアを管理します。また、VM サイズには、汎用、コンピューティング、メモリ、ストレージ、GPU ワークロード向けに最適化されたファミリがあります。さらに、Availability Zones は VM を物理的に分離されたデータセンターに分散することで、99.99% の SLA を提供します。次は、同一の VM を自動的にスケーリングする Virtual Machine Scale Sets について学びます。