スポットインスタンス活用 - AWS Spot Instances vs Azure Spot VMs

スポットインスタンスの基本と AWS の成熟したエコシステム

スポットインスタンスは、クラウドプロバイダーの余剰キャパシティを大幅な割引価格で利用できるコンピューティングリソースです。AWS Spot Instances は 2009 年に提供を開始し、15 年以上の運用実績を持つ成熟したサービスです。オンデマンド料金と比較して最大 90% の割引が適用され、c6g.xlarge (4 vCPU, 8 GB) の場合、オンデマンド 0.136 USD/時に対してスポット価格は約 0.041 USD/時 (約 70% 割引) で利用できます。Azure Spot VMs は 2020 年に一般提供が開始された比較的新しいサービスで、最大 90% の割引を謳っていますが、AWS と比較して料金履歴の透明性やフリート管理ツールの成熟度に差があります。AWS はスポット料金の変動履歴を過去 90 日分公開しており、Spot Instance Advisor でインスタンスタイプごとの中断頻度 (5% 未満〜20% 以上の 5 段階) と平均割引率を確認できます。この透明性により、ワークロードに最適なインスタンスタイプの選定とコスト予測が容易になります。

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中断処理と可用性の確保

スポットインスタンスの最大の課題は、キャパシティ不足時にプロバイダーから回収 (中断) される可能性があることです。AWS は中断の 2 分前に EC2 メタデータサービスと CloudWatch Events (EventBridge) を通じて通知を送信し、アプリケーションがグレースフルにシャットダウンする猶予を提供します。Azure Spot VMs も 30 秒前の通知を提供しますが、AWS の 2 分間と比較して対応時間が大幅に短く、進行中のジョブの保存やチェックポイントの作成が困難なケースがあります。AWS のスポット中断処理では、terminate (終了)、stop (停止)、hibernate (休止) の 3 つのアクションを選択できます。hibernate を選択すれば、メモリの内容を EBS ボリュームに保存し、再開時にアプリケーションの状態を復元できます。Azure Spot VMs の中断アクションは deallocate (割り当て解除) と delete (削除) の 2 種類で、hibernate に相当する機能はありません。AWS はさらに、スポットインスタンスの再バランス推奨 (Rebalance Recommendation) を中断の数分前に発行し、代替インスタンスへの事前移行を可能にします。この早期警告により、中断による影響を最小限に抑えた運用が実現します。

EC2 Fleet とスポットフリート管理

AWS EC2 Fleet は、オンデマンド、リザーブド、スポットの 3 種類の購入オプションを単一のリクエストで組み合わせて管理できる強力なフリート管理ツールです。たとえば、ベースラインの 10 インスタンスをオンデマンドで確保し、追加の 40 インスタンスをスポットで調達する構成を 1 つの Fleet リクエストで定義できます。配分戦略として、lowest-price (最安値優先)、diversified (分散配置)、capacity-optimized (キャパシティ最適化)、price-capacity-optimized (価格とキャパシティのバランス) の 4 種類を提供します。price-capacity-optimized 戦略は 2022 年に追加された最新の戦略で、中断確率が低くかつ価格が安いインスタンスプールを自動選択するため、多くのワークロードで推奨されます。Azure にも Virtual Machine Scale Sets でスポット VM を利用する仕組みはありますが、AWS EC2 Fleet のように複数の購入オプションを統合管理し、4 種類の配分戦略から選択できる柔軟性はありません。AWS Spot Fleet は最大 50 のインスタンスタイプと最大 30 のアベイラビリティゾーンの組み合わせから最適なプールを自動選択し、中断リスクを分散します。

ワークロード別の活用パターンとコスト試算

スポットインスタンスの活用は、ワークロードの特性に応じて最適なパターンが異なります。バッチ処理では、AWS Batch がスポットインスタンスをネイティブサポートしており、ジョブキューにスポット優先の設定を行うだけで自動的にスポットインスタンスを活用します。中断時はジョブを自動リトライし、チェックポイント機能で処理の途中再開も可能です。コンテナワークロードでは、ECS と EKS の両方がスポットインスタンスをサポートします。EKS では Karpenter (ノードオートスケーラー) がスポットインスタンスの中断を検知し、ポッドを自動的に別ノードに再スケジュールします。コスト試算の例として、100 台の c6g.xlarge を 24 時間 365 日運用する場合、オンデマンドでは年間約 119,136 USD (0.136 × 100 × 24 × 365) ですが、スポット (約 70% 割引) では約 35,916 USD となり、年間約 83,220 USD の削減が見込めます。Azure Spot VMs でも同様の割引は得られますが、AWS の Spot Instance Advisor による中断頻度の可視化と EC2 Fleet の配分戦略により、より予測可能で安定したスポット運用が可能です。

Savings Plans との組み合わせ戦略

AWS のコスト最適化は、スポットインスタンス単体ではなく、Savings Plans やリザーブドインスタンスとの階層的な組み合わせで最大効果を発揮します。推奨される 3 層構成は、第 1 層: Compute Savings Plans で安定的なベースライン負荷をカバー (オンデマンド比最大 66% 割引、1 年または 3 年コミット)、第 2 層: スポットインスタンスで変動負荷を処理 (オンデマンド比最大 90% 割引)、第 3 層: オンデマンドインスタンスで予測不能なピークに対応、という構成です。AWS Cost Explorer のスポットインスタンス使用状況レポートでは、スポットの利用率、中断率、コスト削減額をダッシュボードで可視化できます。Azure Cost Management にもスポット VM のコスト表示はありますが、AWS Cost Explorer のようにスポット専用の分析ビューや Savings Plans との統合的なコスト最適化推奨は提供されていません。AWS Compute Optimizer はスポットインスタンスの利用パターンを分析し、最適なインスタンスタイプと購入オプションの組み合わせを推奨します。

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まとめ

AWS Spot Instances は 15 年以上の運用実績に裏打ちされた成熟したエコシステムを持ち、中断 2 分前通知 (Azure は 30 秒)、hibernate による状態保存、EC2 Fleet の 4 種類の配分戦略、Spot Instance Advisor による中断頻度の可視化など、Azure Spot VMs にはない機能を多数提供しています。オンデマンド比最大 90% の割引に加え、Savings Plans との階層的な組み合わせにより、ワークロード全体のコストを最適化できます。AWS Batch、ECS、EKS とのネイティブ統合により、バッチ処理からコンテナワークロードまで幅広いユースケースでスポットインスタンスを安全に活用できる点が、AWS のコスト最適化戦略における大きな強みです。