Cloud & IT Cert Prep · レッスン

Virtual Machine Scale Sets

需要に応じて同一のVMを自動的にスケールインまたはスケールアウトし、高可用性アプリケーション向けにヘルスプローブと負荷分散ルールを設定します。

「Virtual Machine Scale Sets」はCoddyKit上の無料Cloud & IT Cert Prepレッスンです。これはレッスン2/4です。下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。これはCloud & IT Cert Prep学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 Cloud & IT Cert Prepコースには全4レッスンが含まれています。

スケールセットが解決する課題

同一構成の VM 群を手動で管理し、需要のピーク時にサーバーを追加し、需要が下がったときに削除する作業は、手間がかかり、エラーが発生しやすく、時間も要します。Virtual Machine Scale Sets（VMSS） は、負荷分散された同一構成の VM 群を単一のリソースとして管理することで、このプロセスを自動化します。需要が増えると、VMSS は新しい VM インスタンスを自動的に追加します。需要が減ると、インスタンスを削除します。これにより手動操作が不要になり、その時点で必要な容量に対してのみ料金を支払えるようになります。

スケールセットの作成

スケールセットは、セット内のすべてのインスタンスで共有する VM プロファイル（イメージ、サイズ、ディスク構成、拡張機能）によって定義されます。スケールセットを作成するときは、インスタンス数の最小値と最大値、および初期容量を指定します。すべてのインスタンスは同じイメージから作成されるため、VM 群全体で一貫性が保たれます。スケールセットは複数の Availability Zones にデプロイでき、高可用性を実現するために、Azure がインスタンスをゾーン間で自動的に均等配置します。

# Create a VM Scale Set across Zones 1, 2, and 3
az vmss create \
  --resource-group myRG \
  --name myScaleSet \
  --image Ubuntu2204 \
  --instance-count 2 \
  --zones 1 2 3 \
  --admin-username azureuser \
  --generate-ssh-keys

自動スケールルール

VMSS の自動スケールルールは、メトリックに基づいてインスタンスを追加または削除するタイミングを定義します。一般的なルールは次のようになります。「平均 CPU 使用率が 5 分間 70% を超えたら、インスタンスを 2 台追加する。平均 CPU 使用率が 10 分間 30% を下回ったら、インスタンスを 1 台削除する。」Azure Monitor のカスタムメトリック（キューの深さや HTTP リクエストレートなど）や、スケジュール（平日の朝は 20 インスタンスに増やし、夜間は 5 インスタンスに戻すなど）に基づくルールも作成できます。メトリックベースのルールとスケジュールベースのルールを組み合わせることで、容量をきめ細かく制御できます。

# Add autoscale rule: scale out when CPU > 70%
az monitor autoscale rule create \
  --resource-group myRG \
  --autoscale-name myScaleSetAutoscale \
  --condition 'Percentage CPU > 70 avg 5m' \
  --scale out 2

スケールセットによる負荷分散

スケールセットは、正常なすべてのインスタンスに受信リクエストを分散するため、ほとんどの場合ロードバランサーと組み合わせて使用します。Azure には 2 つの選択肢があります。Azure Load Balancer はレイヤー 4（TCP/UDP）で、低レイテンシかつ高スループットが求められるシナリオに適しています。Azure Application Gateway はレイヤー 7（HTTP/HTTPS）で、URL ベースのルーティング、SSL 終端、WAF 保護が必要な Web アプリケーションに適しています。ロードバランサーは正常性プローブを使用して異常なインスタンスを検出し、復旧するまでそのインスタンスへのトラフィックのルーティングを自動的に停止します。

正常性プローブとインスタンス修復

VMSS ではインスタンスの自動修復を構成できます。正常性プローブによってインスタンスが異常と判定された場合（アプリケーションがポート 80 で応答しない場合など）、スケールセットはそのインスタンスを自動的に削除して置き換え、新しく正常なインスタンスを作成できます。これは automaticRepairsPolicy 設定で構成します。猶予期間（起動後 10 分など）を設けることで、アプリケーションの起動と最初の正常性チェックが完了する前にインスタンスが置き換えられるのを防げます。

Uniform と Flexible のオーケストレーション

Azure VMSS は 2 つのオーケストレーションモードをサポートしています。Uniform モードでは、すべてのインスタンスが同一で、グループとして管理されます。Web サーバーやワーカーキューなどのステートレスワークロードに適しています。Flexible モードでは、インスタンスごとにサイズや構成を変えられ、個々の VM を独立して管理しながら、スケールセットによるゾーン分散と正常性モデルの利点も利用できます。異種のワークロードや、他のインスタンスに影響を与えずに特定のインスタンスを置き換える必要がある場合は、Flexible オーケストレーションが適しています。

ゼロダウンタイムのローリングアップグレード

スケールセットの VM イメージまたは構成を更新すると、その変更をすべてのインスタンスに反映する必要があります。VMSS はローリングアップグレードをサポートしており、すべてのインスタンスを一度に更新するのではなく、小さなバッチ（例：一度に 20%）に分けて更新します。これにより、更新中も大部分のインスタンスを稼働させ続けることができます。ローリングアップグレードポリシーでは、バッチサイズの上限とバッチ間の待機時間を構成できるため、更新速度を細かく制御し、ユーザーへの影響を最小限に抑えられます。

スケールセットでの Spot Instances

VMSS では、未使用の Azure 容量上で実行するSpot Instances（Azure Spot VM とも呼ばれます）を利用して、大幅なコスト削減（従量課金制の料金から最大 90% 割引）を実現できます。ただし、Azure が容量を再び必要とした場合、Spot インスタンスは 30 秒前の通知だけで退避される可能性があります。そのため、VMSS の Spot インスタンスは、中断に耐え、チェックポイントから再開できる、バッチ処理ジョブ、メディアエンコード、CI/CD ビルドエージェントなどの障害許容型ステートレスワークロードに適しています。

スケーリングの上限とクォータ

既定では、Azure Marketplace イメージを使用する VMSS には最大 1,000 台の VM インスタンスを含めることができ、カスタムイメージを使用する場合は最大 600 台です。Azure サブスクリプションには、すべてのリソースで使用できる vCPU 数を制限する、リージョンごとの vCPU クォータも設定されています。既定の上限を超えてスケーリングする必要がある場合は、Azure portal からクォータの引き上げを申請できます。ピーク時に数千台のインスタンスまでスケーリングする可能性がある大規模な本番環境では、これらの上限を事前に計画しておくことが重要です。

ステートフルワークロード向け VMSS

VMSS は主にステートレスワークロード向けに設計されていますが、永続 OS ディスクを使用してステートフルアプリケーションを管理することもできます。この構成では、スケールイン時に割り当てが解除されても各インスタンスの OS ディスクが保持されるため、インスタンス固有の状態（固有の構成やセッションデータなど）が維持されます。これは、各インスタンスが固有の ID を持つゲームサーバーなどのアプリケーションで使用されます。ただし、データベースやキャッシュなど、ほとんどのステートフルシナリオでは、スケールセット内の VM よりも Azure SQL や Azure Cache for Redis などの専用 Azure マネージドサービスのほうが適しています。

スケールセットの監視と診断

VMSS を監視するには、スケールセットレベル（時間経過に伴うインスタンス数、自動スケールイベント）と個々のインスタンスレベル（CPU、メモリ、ディスク、アプリケーションログ）の両方を把握する必要があります。Azure Monitor は、スケールセットのプラットフォームメトリックを自動的に収集します。アプリケーションレベルのメトリックやログを収集するには、スケールセットの VM プロファイルを使用して、インスタンスに Azure Monitor Agent 拡張機能をインストールします。これにより、新しいインスタンスもすべて自動的に Log Analytics ワークスペースへのレポートを開始します。単一のダッシュボードから VM 群全体を統合的に可視化できます。

クイックチェック

このレッスンで学習した Microsoft Azure Fundamentals（AZ-900）の概念について、理解度を確認しましょう。

レッスンのまとめ

このレッスンでは、次のことを学びました。VM Scale Sets は、同一構成で負荷分散された VM 群を管理し、メトリックまたはスケジュールに基づいて自動スケーリングします。また、正常性プローブとインスタンスの自動修復により、手動操作なしで VM 群の正常性を維持できます。さらに、ローリングアップグレードでは、インスタンスを小さなバッチに分けて置き換えることで、ダウンタイムなしに更新できます。次は、クラウドでホストされるデスクトップソリューションである Azure Virtual Desktop について学びます。

よくある質問