重要なアプリケーションやデータベースをAWSにホストする際、私たちはしばしばデータが永遠に安全であると仮定します。しかし、EC2やEBSボリュームは実際にデータを失う可能性があるのか？と考えたことはありますか？
AWSストレージの実際の耐久性、支える技術、そして日常生活のリスクとどう比較されるかを深く掘り下げてみましょう。
1. AWSストレージレイヤーの理解
EC2インスタンスを起動すると、それはAWSデータセンター内の物理ハードウェア上で実行されます。データ自体は2種類のストレージに保存されます：
- インスタンスストア（エフェメラル）: 非常に高速ですが、一時的です — インスタンスが停止するとデータは消去されます。
- Amazon EBS（Elastic Block Store）: 再起動を生き延び、耐久性のために複製された永続的なネットワーク接続のブロックストレージです。
ほとんどのワークロード（データベース、ウェブアプリ、ログ）では、EBSボリュームを使用します。これは、耐久性があり、スケーラブルなSSDまたはHDDに基づくストレージデバイスで、EC2に高速内部ネットワークを介して接続されています。
2. AWS EBSの背後にある技術：gp2、gp3、そしてSSD
AWSは、古い回転ディスクを低遅延で高IOPSのストレージに置き換えるNANDフラッシュSSD技術の上にEBSを構築しました。これは実際に何を意味するのでしょうか：
SSD（ソリッドステートドライブ）技術
現代のEBSボリューム（gp2とgp3）はマルチレイヤーNANDフラッシュに基づいており、毎秒何百万ものI/O操作を可能にします。データは単一のディスクにはなく、ストライプ化され、ミラーリングされて、同じアベイラビリティゾーン（AZ）内の複数のSSDに分散されています。これにより、ハードウェアの故障に耐えることができます。
AWSはEBSの耐久性を99.8%–99.9%（年間故障率 ≤ 0.2%）として宣伝しています。簡単に言うと、年間1,000ボリュームあたり1回のデータ損失イベントを期待するということです。
gp2とgp3ボリュームの比較
| 機能 | gp2 | gp3 |
|---|---|---|
| IOPSベースライン | 3 IOPS per GiB | 固定の3,000 IOPSベースライン |
| 最大IOPS | 16,000 | 80,000 |
| スループット | 最大250MB/s | 最大1,000 MB/s |
| サイズに依存したパフォーマンス？ | ✅ はい | ❌ いいえ |
| コスト | ~20%高い | ~20%安い |
| 耐久性 | 99.8-99.9% | 99.8-99.9% |
gp3は現在のデフォルトの選択肢です — より速く、安く、サイズに関係なくIOPSとスループットを別々に調整できます。
データがEC2に接続される方法
EBSボリュームをアタッチすると、それは通常のブロックデバイス（例：/dev/xvdb）のように見えますが、実際にはAWSがデータを安全で低遅延のストレージネットワークを通じてルーティングしています。
インスタンスは物理ディスクに直接触れることはありません。代わりに：
- データはローカルネットワークストレージファブリックに書き込まれます。
- EBSはそれを同じAZ内の複数のドライブに自動的に複製します。
- AWSはドライブの故障を継続的に監視し、不健康なブロックを裏で交換します。
この設計により、ハードウェアの故障がデータ損失に等しいわけではないことが保証されます。物理サーバーのドライブクラッシュとは異なります。
3. AWSデータセンターの内部：冗長性のレイヤー
各AWSリージョンには複数のアベイラビリティゾーン（AZ）があり、各AZにはいくつかのデータセンターがあります。あなたのEBSボリュームは1つのAZに存在しますが、AWSはそのAZ内の複数のサーバーやラックにわたって内部冗長性を維持しています。
さらに高い安全性のために：
- スナップショットはデータをAmazon S3に複製し、11桁の耐久性（99.999999999%）を提供します。
- スナップショットは災害復旧のためにリージョン間で復元できます。
したがって、EBSは1つのAZ内で耐久性がありますが、スナップショットのみがクロスAZまたはクロスリージョンの保護を保証します。
4. AWSはデータを失ったことがあるのか？
非常に稀ですが、はい。孤立したケースがありました。
- 2011年、米国東部リージョンでの重大なEBS障害により、複製ループがミラーコピーを破損し、一部のデータ損失が発生しました。
- 2017年、S3障害により主要なサイトが一時的にダウンしましたが、永久的なデータ損失は発生しませんでした。
- それ以来、AWSはEBSの複製アルゴリズム、一貫性チェック、監視を大幅に改善しました。
今日、EBS上のデータ損失事件は年間0.1%未満と推定されています。これは通常、インフラの故障ではなく、ユーザーエラー（例：スナップショットなしでボリュームを削除する）によって引き起こされます。
5. 実際の確率はどれくらいですか？
統計的リスクを比較してみましょう：
| イベント | 年間確率 | 比較 |
|---|---|---|
| AWS EBSボリューム損失 | 1 in 100,000 | リファレンス |
| ⚡ 雷に打たれる（米国） | 1 in 1,000,000 | 10倍少ない可能性 |
| 🦈 サメに襲われる | 1 in 3,700,000 | 37倍少ない可能性 |
| ✈️ 飛行機事故の死亡 | 1 in 11,000,000 | 100倍少ない可能性 |
| 🚗 自動車事故の死亡 | 1 in 8,500 | 12倍多い可能性 |
| 🔥 家庭火災の損害 | 1 in 3,000 | 30倍多い可能性 |
| 💽 コンシューマSSD/HDDの故障 | 1 in 100 | 1,000倍多い可能性 |
| ⚰️ 死亡（一般、30〜40歳） | 1 in 1,000 | 100倍多い可能性 |
ですので、あなたのEBSボリュームは通勤よりも統計的に安全ですが、それでも「不可能」とは言えません。
6. AWSがデータの整合性を確保する方法
AWSはリスクを最小限に抑えるために複数の技術を組み合わせています：
- チェックサム： EBSへのすべての書き込みは整合性が確認されます。
- 複製： AZ内の複数のコピー。
- 自動交換： 故障したドライブは透過的に交換されます。
- スナップショット： S3に保存され、ほぼ完璧な耐久性を持ちます。
- ナイトロアーキテクチャ： テナント間のデータ漏洩を防ぐ安全な仮想化レイヤーです。
これらすべては、ハードウェアやRAIDセットアップを管理することなく行われます - AWSがそれを抽象化しています。
7. 追加の安全性のためにできること
AWSの信頼性があっても、最大のデータ損失リスクは人間にあります：
- スナップショットなしでボリュームを削除すること。
- IAM権限を誤設定すること。
- 重要なデータのバックアップを怠ること。
ですので、以下のベストプラクティスに従ってください：
- 常にEBSスナップショットを有効にする（本番用は毎日または毎時間）。
- 複数のAZを使用するか、別のリージョンに複製する。
- ライフサイクルポリシーを使用することで自動バックアップを行う。
- CloudWatchメトリクスを監視する（I/Oエラー、バーストバランスなど）。
- すべてを暗号化する — コンプライアンスと安全性のために。
8. より大きな視点
AWSのストレージ耐久性は、現代のクラウドアーキテクチャが達成するものを示しています：分散冗長性、自己修復、高性能SSDストレージが大規模なデータセンターにわたって展開されています。
"高耐久性"は"無敵"を意味するわけではありません。完全な保護の責任は最終的にはあなたにあります — スナップショット、バックアップ、そして適切な設定を通じて。
次回EC2インスタンスを立ち上げるときは、次のことを思い出してください：
あなたのデータは、単一のハードドライブではなく、強化されたデータセンター内の複製されたNANDフラッシュSSDに存在します。しかし、人生と同様に、どんなシステムも本当にリスクフリーではありません - だから常にバックアップを取ってください。
9. 最後の考え
EBSデータ損失の確率は雷に打たれるよりも低いですが、責任あるエンジニアは確率に頼りません。スナップショット、複製、そして意識があなたのシートベルトです。
ですので、あなたのデータはAWSで非常に安全ですが、あなたの仕事はそれをそのまま保つことです。