Microsoft AZ-104: Azure 仮想マシンとコンピューティング — 学習ガイド

By Laurynas Brazys · 6 August 2026 · #microsoft #az-104 #certification #exam-prep #study-guide

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概要

Azure Virtual Machines (VM) は、Windows および Linux ワークロード向けに伸縮自在なコンピューティングを提供し、サイズ、ストレージ、可用性、ネットワーク、セキュリティ、ライフサイクル管理をきめ細かく制御できます。管理者は、信頼性、パフォーマンス、コストの目標を達成するために、サイズファミリ、可用性の構成要素、スケールの自動化、スポット容量、拡張機能、ストレージモデル、専用ホスト、バックアップ、安全なアクセスパターンを理解する必要があります。

コンピューティングのオプションとサイズ設定

VM のサイズファミリは、それぞれ異なるワークロードプロファイルを対象としています。汎用 (Dv, Ev, B-series バースト対応) は、Web サーバー、小規模データベース、アプリケーションサーバー向けに vCPU とメモリの比率のバランスが取れています。コンピューティング最適化 (Fsv2, HPC CPU バウンド向けの HB/HBv2) は、GB あたりの vCPU を最大化し、高いクロック速度に調整されており、ステートレスな API 層、バッチワーカー、ゲームサーバーに適しています。メモリ最適化 (Ev5, Mv2/Mv3) は、vCPU あたりのメモリ容量が大きく、インメモリキャッシュ、分析エンジン、大規模データベースをサポートします。GPU VM (視覚化向けの NV, NVv4; CUDA/AI トレーニングおよび推論向けの NC/ND) には NVIDIA GPU が含まれ、一部の SKU では密度とコスト効率を高めるために vGPU パーティション分割が可能です。ドライバーとフレームワークの互換性は、拡張機能を使用して検証し、固定する必要があります。

アップグレードおよびサイズ変更操作は、ターゲットクラスターのハードウェアの可用性によって制約されます。可用性セット内の VM のサイズ変更は、容量が制約されている場合に割り当てエラーで失敗することがあります。セット内のすべての VM の割り当てを解除してからサイズを変更すると、ハードウェアをまたいで配置できるようになるため、成功することがよくあります。静的な内部 IP が必要な場合は、ゲスト OS 内ではなく、Azure の NIC 構成で割り当てます。

Azure Dedicated Hosts は、VM をシングルテナントの物理サーバー上に配置し、ホストレベルの分離、コンプライアンス、予測可能性を実現します。ホストグループは、リージョン内のホストのコレクションを定義し、可用性ゾーンとホスト障害ドメインにまたがって、ホストの障害やメンテナンスのリスクを分散させることができます。ホストグループ内のホスト障害ドメインにより、VM が物理ラック間に分散されることが保証されます。ライセンス特典には、ソフトウェアアシュアランス付きの Windows Server/SQL Server ライセンスや Azure ハイブリッド特典の持ち込み、VM ごとではなくホストごとにライセンスを付与するオプション (SQL Enterprise/Windows Datacenter に有効) があり、高密度な統合においてコストを削減できる可能性があります。

可用性、スケール、コスト最適化

可用性セットは、データセンター内でのハードウェア障害や計画メンテナンスから保護します。VM は、障害ドメイン (個別の電源/ラック) と更新ドメイン (メンテナンスのウェーブ) に分散されます。一般的な制限は、最大 3 つの障害ドメインと 20 の更新ドメインです。99.95% の SLA を得るには、少なくとも 2 つのインスタンスをデプロイします。可用性ゾーンは、リージョン内の物理的に分離されたデータセンターの建物にリソースを配置することで、より高い回復力を提供します。ゾーンをまたいで 2 つ以上の VM をデプロイすると、99.99% の VM SLA が得られます。ゾーンにはゾーン対応リソースが必要であり、ゾーン間のトラフィックには Standard SKU のロードバランサーまたはアプリケーションゲートウェイを使用します。リージョン内のデータエグレスを計画してください。

仮想マシンスケールセット (VMSS) は、統合された自動スケーリングと正常性管理を備えた、同一または異種の VM のフリートをオーケストレーションします。Uniform オーケストレーションは、単一の VM プロファイルを持つスケールセットモデルを使用し、Azure Load Balancer または Application Gateway とネイティブに統合されます。Flexible オーケストレーションは、多様な VM SKU とインスタンスの個別性をサポートし、可用性セット/ゾーンと組み合わせることができ、ステートフルまたは混合ロールに適しています。アップグレードモードは、ロールアウトの動作を決定します: 手動 (管理者がアップグレードをトリガー)、自動 (モデルが変更されるとプラットフォームがすべてのインスタンスを更新)、ローリング (正常性プローブ付きのバッチ、バッチ間の休止、障害しきい値)。自動スケールポリシーは、メトリック (CPU、AMA 経由のメモリ、キューの長さ、カスタムメトリック)、スケジュール、またはその両方に反応します。チャーンを制御するために、最小/最大/希望容量、クールダウン、スケールインポリシー (例: 新しい VM を優先) を定義します。大規模な受信管理には、パブリックまたは内部の Standard Load Balancer でロードバランサーの受信 NAT プールを使用します。正常性プローブは、実際のサービスポートとプロトコルをターゲットにする必要があります。内部ロードバランサーを使用する SQL Always On の場合は、HTTP ではなくリスナーポートで TCP プローブを使用します。

Azure スポット VM は、未使用の Azure 容量を大幅な割引価格で利用しますが、可用性の保証はありません。強制排除 (Eviction) は、容量が再要求された場合、または市場価格が設定した最大価格を超えた場合に発生します。強制排除ポリシーは、割り当て解除 (Deallocate、ディスクを保持して後で利用可能になったときに再起動) または削除 (Delete、強制排除時に破棄) に設定できます。これらは VMSS および Standard Load Balancer と統合して、ステートレスなスケーリングを実現します。適切なユースケースには、バッチ処理、CI/CD ランナー、レンダリング、ファジング、および中断を許容できる大規模なステートレス Web ファームなどがあります。単一インスタンスの本番環境や、チェックポイント機能のないステートフルな層でのスポット VM の使用は避けてください。価格の上限を設定することで、しきい値を超える支払いを防ぎます。需要が急増した場合は、強制排除率が高くなることが予想されます。

ストレージ、バックアップ、イメージ管理

各VMには、OSディスク（マネージドディスク、ブート用に最適化されたキャッシュ）と、アプリケーションストレージ用のオプションのデータディスクがあります。一時ディスク（WindowsではD:、Linuxでは多くの場合/dev/sdb）はホスト上に存在し、永続的ではありません。エフェメラルキャッシュやページファイル/スワップにのみ使用してください。マネージドディスクは、ストレージアカウントを抽象化し、ゾーン/リージョンの冗長性オプションを提供し、スケーリングを簡素化し、可用性セットの分散を改善します。顧客のストレージアカウントに配置されるアンマネージドディスクはレガシーであり、スケールとスロットリングの制限があるため避けるべきです。パフォーマンスとコストに応じてディスクSKUを選択します。低レイテンシーのトランザクションワークロードにはPremium SSDおよびPremium SSD v2、極端なスループット/IOPSと調整可能なパフォーマンスが必要な場合はUltra Disk、汎用目的にはStandard SSD、コールドワークロードにはStandard HDDを選択します。

データディスクをあるVMからデタッチしてから別のVMにアタッチすることで、ダウンタイムを最小限に抑え、データの一貫性を維持します。ディスクのサイズ変更操作では、通常、ゲストOS内でのパーティション/ファイルシステムの拡張が必要です。VMサイズを大幅に変更する場合は、割り当て解除が必要になることがあります。

Azure Backupは、Recovery Servicesコンテナーを使用してVMを保護します。VM上でバックアップを有効にするか、ポリシー割り当てを介して大規模に有効にします。バックアップポリシーは、スケジュール（日次/週次）、リテンション（短期および長期）、およびインスタントリストアのパラメーター（高速なファイル回復のためにスナップショットをローカルに保持）を定義します。アプリケーション整合性のあるバックアップは、WindowsではVSS、Linuxでは事前/事後スクリプトを介して利用できます。リストアは、VM全体（通常は新しいVMへ）、ディスク（再アタッチ/迅速な回復のため）、またはファイル（サブスクリプション内の任意のVMへのセキュアなマウントによるファイルレベルのリストア）を対象にできます。バックアップは、実行中および停止中（割り当て解除済みを含む）のVMで機能します。暗号化の互換性を確認してください。プラットフォームマネージドキーはデフォルトでサポートされており、Azure Disk Encryptionではバックアップに追加の手順が必要です。コンテナーでgeo冗長ストレージが有効になっており、コンプライアンス要件で許可されている場合は、クロスリージョンリストアを検討してください。

ゴールデンイメージには、Azure Compute Galleryを使用してイメージをバージョン管理し、リージョン間でレプリケートします。オンプレミスの一般化されたVHDからのアップロードは、Add-AzVhdなどのツールで実行し、その後ギャラリーにキャプチャして一貫したプロビジョニングを行うことができます。

ネットワーク、アクセス、可観測性

各VMには、1つ以上のIP構成を含む、少なくとも1つのネットワークインターフェース（NIC）が必要です。単一のNICは、プライマリプライベートIPと追加のセカンダリプライベートIPを保持できます。サービスを公開するには、パブリックIPをIP構成に関連付けます。ほとんどのワークロードではVMごとに1つのNICしか必要ありません。NICの上限はサイズによって決まります。それぞれがパブリックIPとプライベートIPの両方を必要とし、同一のセキュリティ体制を持つ5台のVMをデプロイする場合、VMごとに1つのNICを作成し、単一のNetwork Security Groupをサブネット（またはNIC）に適用して、均一な受信/送信ルールを強制します。プライベートIPの割り当ては、アドレスの継続性を維持するためにAzureのNICレベルで静的にする必要があります。ゲストOS内で静的IPを設定しないでください。パブリックIPは、ゾーンおよびスケールセットのサポートのためにStandard SKUを使用する必要があります。本番環境ではStandard Load Balancerと組み合わせます。

Accelerated Networkingは、SR-IOVを使用してホストのデータパスをバイパスし、レイテンシー、ジッター、CPUオーバーヘッドを削減します。一部のVMサイズとOSイメージでサポートされており、作成時に互換性のあるvNICが必要です（または、有効にするために停止/割り当て解除が必要です）。高スループット、低レイテンシーのサービスや、ビジーなゲートウェイ層に使用します。

Azure Bastionは、VMにパブリックIPを公開することなく、Azure portalまたはネイティブクライアントから直接、TLS経由で安全なRDP/SSHを提供します。Bastionホストを、AzureBastionSubnetという名前の専用サブネット（/26以上のプレフィックスを持つ）にターゲットの仮想ネットワーク内にデプロイし、StandardのパブリックIPをBastionリソースに関連付けます。SKUにはBasicとStandardがあります。Standardは、手動スケーリング（インスタンス）、IPベースの接続（ピアリングされたVNet間を含む、到達可能な任意のプライベートIPへ）、ネイティブクライアントのサポート、セッション記録の統合、共有可能リンクなどの機能を追加します。Bastionを使用して、VMごとのパブリックエンドポイントや受信NATルールを回避しながら、ゼロトラストの管理者アクセスを実現します。

VM拡張機能は、構成とテレメトリを自動化します。Custom Script Extensionは、プロビジョニング中またはプロビジョニング後にPowerShellまたはBashを実行して、ソフトウェアをブートストラップしたり、構成ファイルを挿入したりします。べき等なスクリプトを設計し、アーティファクトはSASトークンを使用して安全なストレージに保存します。PowerShell DSC拡張機能は、Desired State Configurationを適用して、Windowsノードを宣言された状態に収束させます。大規模な管理には、プルサーバーまたはAzure Automation State Configurationを使用します。Azure Monitor Agent（拡張機能経由でインストール）は、データ収集ルールに基づき、ゲストのメトリックとログをLog Analyticsワークスペースにストリーミングします。きめ細かなデータルーティング、マルチホーミング、およびスケーラビリティの観点から、レガシーなLog Analytics/MMAエージェントよりもAMAを優先して使用します。

実践における可用性の構成要素とSLA

データセンター内の冗長性が必要で、共有ストレージバックエンドを使用し、ゾーン配置を必要としない場合は、可用性セットを選択します。建物レベルの障害分離とより高いSLAを要求するミッションクリティカルなサービスには、可用性ゾーンを選択します。スケールアウトサービスには、VMSSとゾーンを組み合わせて、均等な分散と自動修復を実現します。正常性プローブをワークロードのポートに固定し、ローリングアップグレードを活用してリスクを軽減します。単一のVMは、Premium SSDを使用している場合でも、複数インスタンスのデプロイよりもSLAが低いことを理解してください。コスト重視のステートレス層には、Standard Load Balancerの背後にスポットVMプールを組み込み、ベースラインキャパシティを保護するために保守的な削除ポリシーとスケールインポリシーを設定します。

実践的な問題シナリオ

Contoso Ltd.は、ステートレスAPI、ステートフルなRedisキャッシュ、およびSQL Server Always On可用性グループを持つ多層Webアプリケーションを運用しています。彼らは、ゾーン障害に対する回復性を向上させ、API層のコンピューティングコストを削減し、パブリックIPなしで管理者アクセスを保護し、監視とバックアップを標準化する必要があります。

ハブ&スポークトポロジで3つのサブネットを作成します。共有管理サブネット（ハブ）、Web/APIサブネット（スポーク）、データサブネット（スポーク）です。ハブのAzureBastionSubnet（/26）に、StandardパブリックIPを持つAzure Bastion Standardをデプロイします。理由：Bastionは、どのVMにもパブリックIPを公開することなくTLS経由のRDP/SSHを可能にし、Standard SKUはピアリングされたVNetを越えたIPベースの接続をサポートするため、管理者アクセスを一元化できます。
API層を、可用性ゾーン1、2、3にまたがるVM Scale Set（Uniform）として、Standard Load Balancerと共にデプロイします。高速ネットワークを有効にし、平均CPUが10分間65%を超えたらインスタンスを追加し、35%未満になったらクールダウン期間を設けて削除する自動スケールルールを設定します。同じスケールセット内に、Flexibleオーケストレーションまたはコンパニオンのスケールセットを使用して、セカンダリのスポットVMプールを追加し、最大価格と「割り当て解除」の削除ポリシーを構成します。理由：VMSSとゾーンの組み合わせは99.99%のSLAと自動修復を提供します。スポットキャパシティはバースト負荷のコストを削減し、「割り当て解除」ポリシーはディスクを保持して迅速な再利用を可能にします。
RedisキャッシュVMを、2つ以上のインスタンスとPremium SSDを持つ可用性セットにデプロイします。障害ドメインを2に固定し、プラットフォームの20の更新ドメインに依存します。理由：キャッシュはステートフルですが複製可能です。可用性セットは、ゾーン間のレイテンシペナルティなしに、ラックとメンテナンスの分離を提供します。
Always On可用性グループに参加するSQL Server VMを、ゾーンごとに2台（ゾーン1と2）デプロイします。それらを、2つのゾーンと2つのホスト障害ドメインにまたがるホストグループ内のAzure Dedicated Hostsに配置します。AGリスナー用に、リスナーポート（例：1433）でTCPプローブを使用する内部Standard Load Balancerを構成します。理由：Dedicated Hostsはホストレベルの分離とライセンス効率（ホストごとのSQLライセンス）を提供し、ゾーン配置とTCP正常性プローブはSQLリスナーの要件に合致しています。
強化済みOSイメージを含むAzure Compute Galleryを介してイメージを標準化します。Custom Script Extensionを使用してアプリケーションの前提条件をインストールし、DSC拡張機能を使用してWindowsの機能状態とレジストリのベースラインを強制します。理由：Galleryイメージは一貫したプロビジョニングを保証し、拡張機能は再現性のある構成とドリフト制御を可能にします。
データ収集ルールを介してAzure Monitor Agentを構成し、ゲストのメトリックとログをLog Analyticsワークスペースに送信します。必要に応じて、接続モニターと依存関係マップを有効にします。理由：AMAは現在のエージェントであり、詳細なルーティングをサポートし、最新の監視機能やCPU以外のVMSSメトリック駆動型自動スケールに必要です。
Recovery Servicesコンテナー内のAzure BackupですべてのVMを保護し、2つのポリシーを使用します。API/キャッシュ用の日次バックアップと30日間保持のTier-1ポリシー、およびSQL用のアプリケーション整合性のあるスナップショットを含む日次＋週次/月次保持のTier-0ポリシーです。ジャンプVMへのファイルレベルの回復と、ステージングネットワークへの完全なVM復元を実行して、リストアをテストします。理由：ポリシーを分離することで、データの重要度とRPO/RTOに適合させます。ファイル回復とVM復元は、ランサムウェアや災害シナリオに対応します。
SQLおよびRedisのNICに、AzureのNICレベルで静的プライベートIPを割り当てます。APIインスタンスはロードバランサーの背後で動的に保ちます。各サブネットに単一のNSGを適用して、統一されたルールを強制します。高負荷の層で高速ネットワークを有効にします。理由：NICレベルの静的割り当てはステートフル層のアドレスを保持し、サブネットレベルのNSGはルールの乱立を最小限に抑え、高速ネットワークはレイテンシとCPUオーバーヘッドを削減します。

この設計は、ゾーンと可用性セットを適切に組み合わせ、ステートレスなスケールにスポットを活用し、Bastionでゼロトラストの管理アクセスを強制し、階層全体で構成、監視、バックアップを標準化することにより、可用性、コスト、セキュリティ、および運用の目標を達成します。

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