Microsoft AZ-900: Azure アーキテクチャとグローバル インフラストラクチャ — 学習ガイド
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Azureのグローバルアーキテクチャは、回復性が高く、パフォーマンスに優れ、コンプライアンスに準拠したクラウドサービスを大規模に提供するように設計されています。地理、リージョン、可用性ゾーンの物理的なレイアウトと、管理グループ、サブスクリプション、リソースグループ、リソースの論理的な階層を理解することは、信頼性の高い設計とガバナンスの基礎となります。Azure Resource Managerによって提供されるコントロールプレーンは、宣言型テンプレートと組み合わせることで、組織のポリシーやセキュリティ要件に沿った、一貫性のある反復可能なデプロイを可能にします。この領域における設計上の決定は、可用性ターゲット、データ所在地の義務、そして世界中のユーザーエクスペリエンスに直接影響します。適切な冗長性モデルの選択、複合SLAの計算、そしてAzure Front Door、Traffic Manager、Azure CDNなどのグローバルルーティングサービスの選択は、ビジネス継続性、コンプライアンス、およびパフォーマンス目標を達成するための中核となります。
地理、リージョン、可用性ゾーン、リージョンペア
Azureの地理は、データ所在地とコンプライアンスの境界を維持するために定義されたリージョンのセットです。例としては、米国、ヨーロッパ、英国、オーストラリア、カナダのほか、独自のコンプライアンスおよび接続モデルを持つソブリンクラウドなどがあります。特定の管轄区域内にとどまる必要があるワークロードは、規制への準拠とデータ所在地を確保するために、対象の地理に属するリージョンにデプロイする必要があります。リージョンとは、待機時間で定義された境界内にデプロイされ、専用の低遅延ネットワークで接続されたデータセンターのセットです。すべてのサービスや機能がすべてのリージョンで利用できるわけではないため、容量と機能の可用性は計画の早い段階で検証する必要があります。可用性ゾーンをサポートするリージョンは、独立した電源、冷却、ネットワークを備えた3つ以上の物理的に分離されたデータセンターゾーンを提供します。ゾーン冗長サービス (ZRS) とゾーンをまたいだアーキテクチャ設計は、リージョン内の低遅延アクセスを維持しつつ、データセンターレベルの障害から保護します。すべてのAzureリージョンは、同じ地理内の別のリージョンとペアになってリージョンペアを形成します（例：North EuropeとWest Europe、East USとWest US）。リージョンペアは、広範囲にわたる障害発生時の優先的な復旧、段階的なプラットフォーム更新、および特定のサービスにおけるデータレプリケーションを可能にします。Azure Storageのgeo冗長オプション (GRS/GZRS) は、ペアのリージョンにデータを非同期にレプリケートします。セカンダリへの読み取りアクセスが必要な場合は、RA-GRSまたはRA-GZRSを使用して、障害時や計画的フェイルオーバー中にセカンダリエンドポイントからの読み取りを許可します。リージョン内の高可用性とリージョン間のディザスタリカバリの両方を必要とするミッションクリティカルなワークロードには、ゾーン冗長性とリージョンペアのレプリケーションを組み合わせます。遅延、回復性、コンプライアンスのバランスを取ることは、一般的なパターンにつながります。つまり、プライマリリージョン内の複数のゾーンにアクティブなワークロードをデプロイし、ペアのリージョンにデータをレプリケートしてフェイルオーバーパスを提供することで、リージョン規模の災害から保護します。復旧目標が達成されることを確実にするために、フェイルオーバーのランブックやDNSまたはフロントエンドのルーティング動作を定期的に検証してください。
- 地理 (Geography)
- スコープ: 複数リージョンにまたがる境界
- 主な利点: データ所在地とコンプライアンス
- 一般的な用途: 規制への準拠（例：EUデータ）
- リージョン (Region)
- スコープ: 単一の都市圏
- 主な利点: サービスへの低遅延アクセス
- 一般的な用途: プライマリのデプロイ場所
- 可用性ゾーン (Availability Zone)
- スコープ: リージョン内の個別のデータセンター
- 主な利点: データセンターレベルの障害分離
- 一般的な用途: リージョン内の高可用性
- リージョンペア (Region Pair)
- スコープ: 同じ地理内の2つのリージョン
- 主な利点: 協調的な復旧と更新
- 一般的な用途: リージョン間のディザスタリカバリ
リソースの編成とガバナンス: 管理グループ、サブスクリプション、リソースグループ、リソース
Azureの管理階層により、ポリシー、アクセス、コストの制御を大規模に実現できます。管理グループはサブスクリプションの上に位置し、Azure Policyとロールベースのアクセス制御（RBAC）を一元的に適用でき、その継承は子の管理グループやサブスクリプションにカスケードされます。これは、統一されたガードレールを維持しつつ、会社の部門、環境階層（本番、非本番）、または規制上の境界でセグメント化するための適切な構成要素です。サブスクリプションは、管理、課金、クォータの境界です。ビジネスユニット、環境、またはアプリケーションごとにコストとアクセスを分離するのに適しています。一貫したサブスクリプション設計を使用して、本番環境と非本番環境を分離し、制限と予算を適用します。複数の部門があり、管理が分散している組織では、各部門に1つ以上のサブスクリプションを割り当て、それらを部門固有の管理グループの下に配置することで、クリーンなポリシーとRBACの継承を実現します。リソースグループは、ライフサイクルを共有するリソースの論理的なコンテナーです。これにより、アトミックなデプロイ、一貫したタグ付け、削除やロックなどのライフサイクル操作が可能になります。Web層とその監視コンポーネントなど、一緒にデプロイ、更新、廃止されるリソースをグループ化します。タグを使用して、リソースやグループ全体でチャージバック/ショーバック、所有権、環境、コンプライアンスの属性を管理します。ロック（ReadOnly、CanNotDelete）は、リソースまたはグループのスコープで、偶発的な削除からの保護を追加します。リソースは、デプロイされたサービスインスタンス（VM、App Serviceプラン、ストレージアカウント）です。RBACスコープ（管理グループ、サブスクリプション、リソースグループ、リソース）により、必要な場所に正確に最小権限アクセスを付与できます。複数の部門にまたがるデプロイの場合、複数のテナントに対する強力なコンプライアンスまたは自律性の要件がない限り、単一のMicrosoft Entra IDテナントを維持します。通常、サブスクリプションと管理グループは、はるかに少ない管理オーバーヘッドで十分な分離を提供します。
- 管理グループ
- 主な目的: 組織全体のガバナンス
- 適用される制御: RBAC, Policy, Blueprints (Policy + テンプレート経由)
- 一般的なパターン: 部門/規制によるセグメント化
- サブスクリプション
- 主な目的: 課金とクォータの境界
- 適用される制御: 予算, RBAC, Policy
- 一般的なパターン: BUごとまたは環境ごとの分離
- リソースグループ
- 主な目的: ライフサイクルの境界
- 適用される制御: ロック, タグ, RBAC
- 一般的なパターン: アプリケーションまたはワークロード単位
- リソース
- 主な目的: サービスインスタンス
- 適用される制御: インスタンスレベルのRBAC, タグ
- 一般的なパターン: 個々のサービスコンポーネント
Azure Resource Managerとテンプレート
Azure Resource Manager (ARM) は、一貫したAPIとロールベースのモデルを通じてAzureリソースのデプロイ、更新、削除を行うためのコントロールプレーンです。ARMは、デプロイ時にべき等な操作、依存関係の管理、タグ付け、ポリシーの適用を提供し、プラットフォームのガバナンスをすべての変更に組み込むことを可能にします。宣言型のARMテンプレートは、環境の望ましい状態をJSONで記述し、パラメーター、変数、条件、モジュール式のリンクされたテンプレートをサポートします。これにより、環境やサブスクリプションをまたいで、反復可能でバージョン管理されたデプロイが可能になります。より効率的なオーサリング体験のために、BicepはARMテンプレートにトランスパイルされる簡潔な構文を提供しつつ、同じデプロイエンジンと利点を維持します。テンプレートをソース管理に保存し、共有のためにテンプレートスペックとしてパッケージ化し、CI/CDパイプラインに統合して、ドリフトのない監査可能なインフラストラクチャの変更を保証します。管理者パスワードや接続文字列などの機密性の高い値は、テンプレートに決して埋め込むべきではありません。Key Vault参照とともにsecureString/secureObjectパラメーターを使用することで、ARMはデプロイ時にシークレットを取得し、ログに公開されることはありません。テンプレートをマネージドIDと組み合わせることで、オートメーションからハードコードされた資格情報を排除します。このアプローチは、大規模で複数のサブスクリプションにまたがるデプロイの完全な自動化を維持しつつ、リスクを低減します。
- べき等なデプロイ
- ARM/テンプレートのサポート: はい
- 結果: 安全で再現性のある変更
- デプロイ時のポリシー適用
- ARM/テンプレートのサポート: はい
- 結果: パイプラインに組み込まれたガードレール
- モジュール式の構成
- ARM/テンプレートのサポート: リンクされたモジュール / Bicepモジュール
- 結果: 再利用性と標準化
- シークレットの処理
- ARM/テンプレートのサポート: Key Vault参照
- 結果: コードやログにシークレットを含めない
可用性、SLA、複合SLA、およびサービスライフサイクル
Azureは、一般提供 (GA) されているサービスに対して、金銭的な補償が付くサービスレベル契約 (SLA) を公開しています。仮想マシンの可用性はデプロイメントトポロジに依存します。Premium SSDストレージを使用する単一のVMは99.9%のSLA、可用性セット内の2つ以上のVMは99.95%のSLA、可用性ゾーンをまたいでデプロイされた2つ以上のVMは99.99%のSLAを達成します。プラットフォームサービス (例: Azure SQL DatabaseやApp Service) には独自のSLAがあり、これはレベルや冗長性オプションによって異なる場合があります。適切な冗長性モデルとサービスレベルを選択することで、アーキテクチャを目標SLAに合わせます。ソリューションが複数のサービスに依存している場合、アプリが機能するためにすべてのコンポーネントが必要であれば、複合SLAは個々のSLAの積となります。例えば、Webアプリ (99.95%) がデータベース (99.99%) に依存している場合、複合可用性は約0.9995 × 0.9999 = 99.94%になります。ゾーンをまたいでデプロイする、ロードバランサーの背後に複数のインスタンスを追加する、地理的に冗長なデータストアを使用するなど、いずれかのレイヤーで冗長性を高めると、実効可用性は向上します。逆に、直列の依存関係を追加すると複合SLAは低下するため、明確な機能的価値によって正当化されるべきです。サービスのライフサイクルステータスは、信頼性の保証に影響します。パブリックプレビュー機能はフィードバックを収集するために提供され、特定のリージョンに限定されたり、機能にギャップがあったりする場合があります。通常、SLAは付随せず、本番環境のクリティカルパスでの使用は推奨されません。GA (一般提供) 機能は本番環境に対応しており、SLAの対象となります。特にコンプライアンスが重視される環境では、本番設計で意図せずプレビュー機能に依存しないよう、ロードマップとリージョン展開スケジュールを追跡する必要があります。RPOやRTOといったディザスタリカバリの目標はSLAを補完し、ゾーン間またはリージョン間レプリケーション、バックアップ頻度、フェイルオーバーオーケストレーションなどの設計選択を導きます。フェイルオーバー手順を定期的に検証し、測定された復旧パフォーマンスがビジネス目標と一致していること、またDNS、証明書、IDの依存関係も期待通りに回復することを確認してください。
- 単一VM (Premium SSD)
- 目安となるSLA: 99.9%
- 注意事項: クリティカルでないワークロードや耐障害性のあるアプリに使用
- 可用性セット内の2つ以上のVM
- 目安となるSLA: 99.95%
- 注意事項: ラック/障害ドメインの障害から保護
- 可用性ゾーンをまたぐ2つ以上のVM
- 目安となるSLA: 99.99%
- 注意事項: データセンターレベルの障害から保護
- パブリックプレビュー機能
- 目安となるSLA: 金銭的なSLAなし
- 注意事項: 評価目的。クリティカルパスでの使用は避ける
- GA機能 (サービスレベルに依存)
- 目安となるSLA: SLAによる補償あり
- 注意事項: レベルおよびリージョン固有のSLAを確認
グローバルルーティングとコンテンツ配信: Azure Front Door, Traffic Manager, および Azure CDN
グローバルなユーザーエクスペリエンスは、インテリジェントなルーティング、コンテンツへの近接性、迅速なフェイルオーバーに依存します。Azure Front Doorは、Webアプリケーションファイアウォール (WAF)、TLS終端、URL/パスベースのルーティング、セッションアフィニティ、エッジからの正常性プローブを備えた、グローバルなエニーキャストのレイヤー7リバースプロキシです。split-TCPとプロトコルの最適化により動的コンテンツを高速化し、オリジン間でほぼ瞬時のフェイルオーバーを提供します。Front Doorは、パフォーマンスとエッジでの一元的なセキュリティの両方が必要な、アクティブ/アクティブまたはアクティブ/パッシブのマルチリージョンWebアプリケーションやAPIに最適です。Azure Traffic Managerは、DNSベースのトラフィック分散サービスで、優先度、重み付け、パフォーマンス (待機時間)、地理的、サブネット、または複数値といったポリシーを使用して、クライアントを最適なエンドポイントに誘導します。DNSレベルで動作するため、非HTTPエンドポイント (例: TCPサービス) やハイブリッドシナリオをサポートしますが、フェイルオーバー速度はDNS TTLとクライアントのキャッシュに制約されます。Traffic Managerはトラフィックをプロキシしたりコンテンツを高速化したりはせず、単に選択されたエンドポイントでDNSに応答するだけです。Azure CDNは、エッジのPoints of Presence (POP) で静的コンテンツをキャッシュし、待機時間を短縮してオリジンの負荷を軽減します。画像、動画、スクリプト、ダウンロードファイルなどの大きな静的アセットに適しています。CDNはキャッシュ可能なコンテンツのラウンドトリップを削減しますが、動的なオリジンに対する正常性を認識するグローバルロードバランサーではありません。複数オリジンでのフェイルオーバーや動的なルーティングロジックのためには、Front DoorやTraffic Managerと組み合わせます。多くのアーキテクチャでは、同じアプリケーションの前面に、静的アセットのキャッシュ用にCDNを、動的トラフィックとセキュリティ用にFront Doorを配置します。
- Azure Front Door (Std/Prm)
- レイヤー/メカニズム: レイヤー7 エニーキャストプロキシ
- 主なユースケース: グローバルな負荷分散、エッジセキュリティ、高速化
- ルーティング方法: 優先度、重み付け、パス/ホストベースのルール
- 正常性プローブ: エッジPOPからのプローブ
- フェイルオーバー速度: 数秒 (ほぼ瞬時)
- 動的コンテンツの高速化: はい
- 静的コンテンツのキャッシュ: はい (ルールベース)
- WAFの利用可否: はい (統合済み)
- 代表的なパターン: マルチリージョンのWebアプリ/APIの前面にFront Doorを配置
- Azure Traffic Manager
- レイヤー/メカニズム: DNSベースのポリシー
- 主なユースケース: リージョン間のDNSルーティング、非HTTPエンドポイント
- ルーティング方法: 優先度、重み付け、パフォーマンス、地理的、サブネット、複数値
- 正常性プローブ: グローバルなエンドポイントプローブ
- フェイルオーバー速度: TTLに依存 (数十秒から数分)
- 動的コンテンツの高速化: いいえ
- 静的コンテンツのキャッシュ: いいえ
- WAFの利用可否: 該当なし
- 代表的なパターン: HTTPおよび非HTTPサービスのためのDNSステアリング
- Azure CDN
- レイヤー/メカニズム: エッジキャッシュネットワーク
- 主なユースケース: 静的コンテンツのオフロードと待機時間の削減
- ルーティング方法: 該当なし (キャッシュルール)
- 正常性プローブ: 該当なし (オプションのオリジン グループ フェールオーバー)
- フェイルオーバー速度: 該当なし (キャッシュベース)
- 動的コンテンツの高速化: いいえ (キャッシュを超える高速化はなし)
- 静的コンテンツのキャッシュ: はい
- WAFの利用可否: Front Door Premiumまたは個別のWAF経由
- 代表的なパターン: アセット用にCDN + オリジン用にFront Door/Traffic Manager
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