EC2インスタンスの起動と接続方法を理解する

前回までの記事では、VPCによるネットワーク設計について解説しました。本記事では、AWSの代表的なコンピューティングサービスであるEC2（Elastic Compute Cloud）について解説します。EC2の基本概念から、インスタンスタイプの選択、キーペアによるSSH接続、ユーザーデータによる初期設定まで、仮想サーバーを運用するための基礎知識を身につけましょう。

EC2（Elastic Compute Cloud）とは

EC2は、AWSが提供する仮想サーバーサービスです。物理サーバーを購入・設置することなく、数分でサーバーを起動し、必要に応じてスケールアップ・スケールダウンできます。従量課金制により、使用した分だけ料金が発生するため、コスト効率の高いインフラ運用が可能です。

EC2の主な特徴

EC2には以下の特徴があります。

EC2のユースケース

EC2は様々な用途で活用されています。

• Webサーバー: Apache、Nginx等を動作させるWebアプリケーションサーバー
• アプリケーションサーバー: Java、Node.js、Python等のバックエンドアプリケーション
• バッチ処理: 定期的なデータ処理や集計処理
• 開発・テスト環境: 本番環境と同等の環境を一時的に構築
• 高性能コンピューティング: 機械学習、科学技術計算

インスタンスとは

EC2における「インスタンス」とは、起動された仮想サーバーの1つ1つを指します。インスタンスは、選択したAMI（Amazon Machine Image）を基に起動され、指定したインスタンスタイプのスペックで動作します。

graph LR
    subgraph "EC2インスタンスの構成要素"
        AMI[AMI<br/>OS・ソフトウェア]
        Type[インスタンスタイプ<br/>CPU・メモリ]
        Storage[ストレージ<br/>EBS・インスタンスストア]
        Network[ネットワーク<br/>VPC・サブネット]
        Security[セキュリティ<br/>キーペア・SG]
    end
    
    AMI --> Instance((EC2<br/>インスタンス))
    Type --> Instance
    Storage --> Instance
    Network --> Instance
    Security --> Instance

インスタンスのライフサイクル

EC2インスタンスは、以下の状態を遷移します。

stateDiagram-v2
    [*] --> pending: 起動
    pending --> running: 起動完了
    running --> stopping: 停止操作
    stopping --> stopped: 停止完了
    stopped --> pending: 開始操作
    running --> shutting_down: 終了操作
    shutting_down --> terminated: 終了完了
    stopped --> shutting_down: 終了操作
    terminated --> [*]

各状態の意味は以下のとおりです。

停止と終了の違い

「停止（Stop）」と「終了（Terminate）」は異なる操作です。停止はインスタンスを一時的に停止し、後で再開できます。EBSボリュームは保持されるため、データは維持されます。一方、終了はインスタンスを完全に削除します。デフォルト設定ではルートボリュームも削除されるため、データは失われます。

インスタンスタイプの選び方

インスタンスタイプは、EC2インスタンスのCPU、メモリ、ストレージ、ネットワーク性能を定義します。ワークロードに適したインスタンスタイプを選択することで、コストとパフォーマンスのバランスを最適化できます。

インスタンスタイプの命名規則

インスタンスタイプは、以下の命名規則に従っています。

m5.xlarge
│ │  └── サイズ（xlarge）
│ └── 世代（5）
└── ファミリー（m = 汎用）

ファミリー（インスタンスファミリー）

用途に応じて最適化されたカテゴリです。

世代

数字が大きいほど新しい世代です。新しい世代は一般的に性能が向上し、コストパフォーマンスが改善されています。特別な理由がない限り、最新世代の使用を推奨します。

サイズ

同じファミリー・世代内でのスペックの大きさを示します。

T系インスタンス（バースト可能インスタンス）

T系インスタンス（t3、t3a、t4g等）は、「バースト可能」な特性を持つコスト効率の高いインスタンスです。

T系インスタンスは「CPUクレジット」という仕組みを採用しています。通常時は低いCPU使用率で動作しますが、負荷が高まった際にはCPUクレジットを消費してベースラインを超えた性能を発揮できます。

graph LR
    subgraph "T系インスタンスのCPUクレジット"
        Idle[アイドル時] -->|クレジット蓄積| Pool((クレジット<br/>プール))
        Pool -->|クレジット消費| Burst[バースト時]
    end

T系インスタンスは、開発・テスト環境や、トラフィックが不定期に発生するWebサイトに適しています。

インスタンスタイプ選定のポイント

インスタンスタイプを選定する際は、以下のポイントを考慮します。

1. ワークロードの特性を分析する: CPU集約型、メモリ集約型、I/O集約型のいずれかを把握する
2. 最新世代を選択する: 同等スペックでもコストパフォーマンスが向上している
3. 小さく始めて調整する: 最初は小さいサイズで開始し、メトリクスを確認して調整する
4. Graviton（ARM）を検討する: arm64対応アプリケーションならコストが約20%削減できる

AMI（Amazon Machine Image）

AMIは、EC2インスタンスを起動するためのテンプレートです。OS、アプリケーション、設定がパッケージ化されており、AMIからインスタンスを起動することで、同じ構成のサーバーを繰り返し作成できます。

AMIの種類

AMIは提供元によって以下の種類があります。

Amazon Linux 2023

Amazon Linux 2023（AL2023）は、AWSが提供する最新のLinuxディストリビューションです。EC2での利用に最適化されており、以下の特徴があります。

• 5年間の長期サポート
• 2年ごとのメジャーリリース
• SELinuxがデフォルトで有効
• AWS CLIがプリインストール済み
• EC2のメタデータサービスとの連携

初めてEC2を使用する場合は、Amazon Linux 2023の使用を推奨します。

キーペアとSSH接続

EC2インスタンスへの接続には、キーペアを使用したSSH認証が一般的です。キーペアは公開鍵と秘密鍵のペアで構成され、安全なリモートアクセスを実現します。

キーペアの仕組み

キーペアは公開鍵暗号方式に基づいています。

sequenceDiagram
    participant User as ユーザー
    participant AWS as AWSコンソール
    participant EC2 as EC2インスタンス

    User->>AWS: キーペア作成
    AWS->>User: 秘密鍵（.pem）ダウンロード
    AWS->>EC2: 公開鍵をインスタンスに配置
    Note over EC2: ~/.ssh/authorized_keys
    User->>EC2: SSH接続（秘密鍵使用）
    EC2->>EC2: 公開鍵で認証
    EC2->>User: 接続成功

キーペア作成時の注意点

• 秘密鍵（.pemファイル）は作成時に1度だけダウンロードできます
• 秘密鍵を紛失すると、そのキーペアでのインスタンスへの接続ができなくなります
• 秘密鍵は厳重に管理し、他者と共有しないでください

キーペアの作成

AWSマネジメントコンソールからキーペアを作成する手順を説明します。

1. EC2コンソールを開き、左メニューから「キーペア」を選択
2. 「キーペアを作成」をクリック
3. 以下の情報を入力
   • 名前: 識別しやすい名前（例: my-key-pair）
   • キーペアのタイプ: RSAまたはED25519（ED25519推奨）
   • プライベートキーファイル形式: .pem（Linux/Mac）または.ppk（PuTTY）
4. 「キーペアを作成」をクリックし、秘密鍵をダウンロード

SSH接続の手順

Linuxインスタンスへの接続手順を説明します。

1. 秘密鍵のパーミッション設定（Linux/Mac）

ダウンロードした秘密鍵は、パーミッションを制限する必要があります。

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# 秘密鍵のパーミッションを変更
chmod 400 my-key-pair.pem

パーミッションが緩いと、SSHクライアントが接続を拒否します。

2. SSH接続コマンドの実行

以下のコマンドでインスタンスに接続します。

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# SSH接続
ssh -i /path/to/my-key-pair.pem ec2-user@<パブリックIPアドレス>

# 例
ssh -i ~/.ssh/my-key-pair.pem ec2-user@54.199.xxx.xxx

デフォルトのユーザー名はAMIによって異なります。

3. 接続確認

初回接続時はホスト認証の確認メッセージが表示されます。yesと入力して続行します。

The authenticity of host '54.199.xxx.xxx (54.199.xxx.xxx)' can't be established.
ED25519 key fingerprint is SHA256:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])? yes

WindowsからのSSH接続

Windows 10以降では、OpenSSHクライアントが標準搭載されています。PowerShellまたはコマンドプロンプトから、Linux/Macと同様のコマンドで接続できます。

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# PowerShellからSSH接続
ssh -i C:\Users\username\.ssh\my-key-pair.pem ec2-user@54.199.xxx.xxx

Session Managerによるブラウザ接続

AWS Systems Manager Session Managerを使用すると、SSHキーやパブリックIPアドレスなしでEC2インスタンスに接続できます。セキュリティとコンプライアンスの観点から、本番環境ではSession Managerの使用が推奨されています。

Session Managerのメリット

Session Managerの前提条件

Session Managerを使用するには、以下の準備が必要です。

1. SSM Agentのインストール

Amazon Linux 2023やAmazon Linux 2、Ubuntu 16.04以降では、SSM Agentがプリインストールされています。その他のOSでは手動インストールが必要です。

2. IAMロールのアタッチ

インスタンスにAmazonSSMManagedInstanceCoreポリシーを含むIAMロールをアタッチします。

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{
    "Version": "2012-10-17",
    "Statement": [
        {
            "Effect": "Allow",
            "Action": [
                "ssm:UpdateInstanceInformation",
                "ssmmessages:CreateControlChannel",
                "ssmmessages:CreateDataChannel",
                "ssmmessages:OpenControlChannel",
                "ssmmessages:OpenDataChannel"
            ],
            "Resource": "*"
        }
    ]
}

3. ネットワーク要件

インスタンスがSystems Managerエンドポイントに到達できる必要があります。以下のいずれかの方法で実現します。

• パブリックサブネット + インターネットゲートウェイ
• プライベートサブネット + NATゲートウェイ
• プライベートサブネット + VPCエンドポイント（推奨）

Session Managerでの接続

コンソールからの接続

1. EC2コンソールでインスタンスを選択
2. 「接続」ボタンをクリック
3. 「Session Manager」タブを選択
4. 「接続」をクリック

ブラウザ内でターミナルが開き、インスタンスに接続できます。

AWS CLIからの接続

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# AWS CLIでSession Manager接続
aws ssm start-session --target i-0123456789abcdef0

ユーザーデータによる初期設定

ユーザーデータは、インスタンス起動時に自動実行されるスクリプトです。パッケージのインストールや設定ファイルの配置など、初期設定を自動化できます。

ユーザーデータの基本

ユーザーデータは、シェルスクリプトまたはcloud-init形式で記述します。インスタンスの初回起動時に1度だけ実行されます。

sequenceDiagram
    participant User as ユーザー
    participant EC2 as EC2インスタンス
    participant Meta as メタデータサービス

    User->>EC2: インスタンス起動（ユーザーデータ指定）
    EC2->>Meta: ユーザーデータ取得
    Meta->>EC2: スクリプト返却
    EC2->>EC2: スクリプト実行（root権限）
    EC2->>EC2: 起動完了

シェルスクリプト形式

最も一般的なユーザーデータ形式です。#!/bin/bashで始めます。

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#!/bin/bash
# パッケージの更新
dnf update -y

# Apache HTTPサーバーのインストール
dnf install -y httpd

# Apacheの起動と自動起動設定
systemctl start httpd
systemctl enable httpd

# テストページの作成
echo "<h1>Hello from EC2!</h1>" > /var/www/html/index.html

cloud-init形式

cloud-initディレクティブを使用したYAML形式も利用できます。より複雑な設定に適しています。

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#cloud-config
package_update: true
package_upgrade: true

packages:
  - httpd
  - git

runcmd:
  - systemctl start httpd
  - systemctl enable httpd
  - echo "<h1>Hello from EC2!</h1>" > /var/www/html/index.html

write_files:
  - path: /etc/httpd/conf.d/custom.conf
    content: |
      ServerTokens Prod
      ServerSignature Off

ユーザーデータの注意点

ユーザーデータを使用する際は、以下の点に注意してください。

ユーザーデータの確認とデバッグ

インスタンス内からユーザーデータを確認する方法です。

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# ユーザーデータの内容を確認（IMDSv2）
TOKEN=$(curl -X PUT "http://169.254.169.254/latest/api/token" -H "X-aws-ec2-metadata-token-ttl-seconds: 21600")
curl -H "X-aws-ec2-metadata-token: $TOKEN" http://169.254.169.254/latest/user-data

# 実行ログの確認
sudo cat /var/log/cloud-init-output.log

EC2インスタンスの起動手順

ここまで学んだ知識を活用して、EC2インスタンスを起動する手順を説明します。

起動ウィザードの概要

EC2コンソールの「インスタンスを起動」から、以下の設定を行います。

graph TB
    subgraph "EC2インスタンス起動ウィザード"
        A[1. 名前とタグ] --> B[2. AMI選択]
        B --> C[3. インスタンスタイプ]
        C --> D[4. キーペア]
        D --> E[5. ネットワーク設定]
        E --> F[6. ストレージ設定]
        F --> G[7. 高度な詳細]
        G --> H[インスタンス起動]
    end

詳細な起動手順

1. 名前とタグの設定

インスタンスを識別するための名前を設定します。タグを追加することで、コスト管理やリソース管理が容易になります。

• Name: web-server-01
• Environment: development
• Project: my-project

2. AMIの選択

クイックスタートから「Amazon Linux 2023 AMI」を選択します。64ビット（x86）または64ビット（Arm）を選択できます。

3. インスタンスタイプの選択

開発・テスト用途であればt3.microまたはt3.smallで十分です。無料利用枠の対象はt2.microまたはt3.microです。

4. キーペアの設定

事前に作成したキーペアを選択するか、新規作成します。Session Managerのみで接続する場合は「キーペアなしで続行」も選択できます。

5. ネットワーク設定

• VPC: 作成済みのカスタムVPCを選択
• サブネット: 用途に応じてパブリック/プライベートサブネットを選択
• パブリックIP自動割り当て: パブリックサブネットの場合は「有効化」
• セキュリティグループ: 適切なセキュリティグループを選択または作成

SSH接続を許可するセキュリティグループルールの例:

6. ストレージの設定

ルートボリュームのサイズとタイプを設定します。デフォルトは8 GiBのgp3です。

7. 高度な詳細（ユーザーデータ）

「高度な詳細」セクションを展開し、ユーザーデータを入力します。

8. インスタンスの起動

設定を確認し、「インスタンスを起動」をクリックします。数分でインスタンスが起動し、running状態になります。

インスタンスメタデータサービス（IMDS）

インスタンスメタデータサービス（IMDS）は、実行中のインスタンスに関する情報を取得するためのサービスです。インスタンス内部から、インスタンスID、IPアドレス、IAMロールの認証情報などにアクセスできます。

IMDSv2の使用

セキュリティ上の理由から、IMDSv2（セッション指向のメタデータサービス）の使用が推奨されています。IMDSv2では、最初にトークンを取得してからメタデータにアクセスします。

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# トークンの取得
TOKEN=$(curl -X PUT "http://169.254.169.254/latest/api/token" \
  -H "X-aws-ec2-metadata-token-ttl-seconds: 21600")

# インスタンスIDの取得
curl -H "X-aws-ec2-metadata-token: $TOKEN" \
  http://169.254.169.254/latest/meta-data/instance-id

# パブリックIPアドレスの取得
curl -H "X-aws-ec2-metadata-token: $TOKEN" \
  http://169.254.169.254/latest/meta-data/public-ipv4

# IAMロールの認証情報取得
curl -H "X-aws-ec2-metadata-token: $TOKEN" \
  http://169.254.169.254/latest/meta-data/iam/security-credentials/

主要なメタデータ項目

まとめ

本記事では、EC2インスタンスの起動と接続方法について解説しました。

• EC2の基本概念: 仮想サーバーサービスであり、柔軟なスケーリングと従量課金が特徴
• インスタンスタイプ: ファミリー、世代、サイズで構成され、ワークロードに応じて選択
• AMI: インスタンスのテンプレートであり、Amazon Linux 2023の使用を推奨
• キーペアとSSH接続: 公開鍵認証によるセキュアな接続方法
• Session Manager: SSHポート不要でIAMベースのアクセス制御が可能
• ユーザーデータ: 起動時の初期設定を自動化するスクリプト

次回の記事では、EC2のストレージであるEBS（Elastic Block Store）と、インスタンスのテンプレートであるAMIの作成・活用方法について解説します。

参考リンク

• Amazon EC2 ユーザーガイド
• Amazon EC2 インスタンスタイプ
• AWS Systems Manager Session Manager
• Amazon EC2 ユーザーデータ
• インスタンスメタデータとユーザーデータ