★悩み★
・AWSのキャッシュを使えば、ある処理が高速化するって聞いたけど本当？
・そもそも、AWSのキャッシュって何？
・よく使う「AWSのキャッシュ」の利用例とメリットを知りたいな。
こういった「悩み」に答えます。
★本記事の内容★
① AWSにおけるキャッシュとは？
② キャッシュの仕組みとは？
③ よく使う4つの「AWSのキャッシュ」の利用例とメリットをご紹介
これからご紹介する『「AWSのキャッシュって何？」を解決！よく使う4サービスのまとめ』を理解することで、「AWS Certified Solutions Architect – Associateの合格率アップ(筆者は合格済み)」および「AWSのキャッシュを利用するべきユースケースの理解」を見込めます。
記事の前半では「AWSにおけるキャッシュとは何か？」を解説します。
記事の後半では「よく使われるAWSキャッシュサービスの利用例とメリット」を紹介します。
この記事を読み終えることで、「よく使われるAWSのキャッシュサービスとは何か？」を把握できるだけでなく、「AWSのキャッシュをどういった場面で使うべきか」も把握した状態になります。
ちなみに、「そもそもAWSとは何？」を知りたい方には、以下の記事がオススメです。
AWSにおけるキャッシュとは？
「AWSにおけるキャッシュとは？」に関してご紹介します。
AWSにおける「キャッシュの定義」に関して説明しますね。
AWSにおけるキャッシュとは、「一時的にデータを保存しておくためのストレージ」のことです。
キャッシュは、通常のストレージより、高速にデータ参照できる機構を持っています
上記特性を持ったキャッシュを使うことで、以下のメリットが得られます。
★キャッシュを利用するメリット★
同じデータを繰り返し使用する場合、データをキャッシュに保存しておきましょう。キャッシュに保存することで、以前に使用したデータをより高速に参照できます。
参照：AWSにおけるキャッシュとは？(AWS公式サイト)
以上が、「AWSにおけるキャッシュとは？」となります。
キャッシュの仕組みとは？
「キャッシュの仕組みとは？」に関してご紹介します。
キャッシュが「どのようにしてデータを高速に参照できるようにしているのか？」に関して説明しますね。
キャッシュに格納されたデータは、RAMやSSDなどの「高速にデータ参照できるハードウェア」に保存されます。
ちなみに、RAMとHDDのデータ参照速度は、以下のようになります。
★RAMとHDDのデータ参照速度の比較★
・RAM：96〜576Gbps程度
・HDD：0.04〜0.8Gbps程度
参照：各種メモリ／ストレージの転送速度(Qiita)
以上が、「キャッシュの仕組みとは？」となります。
よく使う4つの「AWSのキャッシュ」の利用例とメリット
『よく使う4つの「AWSのキャッシュ」の利用例とメリット』をご紹介します。
★AWSでよく使われるキャッシュサービス4選★
・Amazon CloudFront
・Elastic Load Balancing
・Amazon ElastiCache
・Amazon DynamoDB Accelerator
以降で、上記「AWSでよく使われるキャッシュサービス4選」の各項目に関して説明します。
AWSのキャッシュ：Amazon CloudFront
「AWSのキャッシュ：Amazon CloudFront」に関して説明します。
AWSのキャッシュサービスの1つである「Amazon CloudFront」の「概要」「利用例」「メリット」に関して解説しますね。
Amazon CloudFrontを使うことで、「エッジキャッシュ」を実現できます。
★Amazon CloudFrontとは★
エッジロケーションに配備されるエッジキャッシュ提供サービスです。
Amazon CloudFrontを利用することで、AWSサービスまでのネットワーク通信に要する時間を削減できます。
Amazon CloudFrontを使うことで、エンドユーザーは高速にデータを取得できます。
下の例ですと、S3内にあるオブジェクトをAmazon CloudFrontにキャッシュすることで、S3までのアクセスにかかる時間を削減できます。
Amazon CloudFrontを利用する際のポイントは、以下となります。
★ポイント★
キャッシュファイルは、 24 時間後に自動的に有効期限切れになります。
有効期限の決め方に関しては管理者が設定することができます。
参照：キャッシュの有効期限(AWS公式ページ)
以上が、AWSのキャッシュサービスの1つである「Amazon CloudFront」です。
AWSのキャッシュ：Elastic Load Balancing
「AWSのキャッシュ：Elastic Load Balancing」に関して説明します。
AWSのキャッシュサービスの1つである「Elastic Load Balancing」の「概要」「利用例」「メリット」に関して解説しますね。
Elastic Load Balancingによるセッション（認証とアクセス制御）の管理に関してご紹介します。
★Elastic Load Balancing（ELB）とは★
ELBとは、トラフィック分散させるロードバランサーです。
ELBのクライアントのCookieなどを使うことで、通信を特定のサーバにルーティングすることができます。
アプリケーションが動作しているウェブサーバにセッションを保存する方式（スティッキーセッション）があります。
この保存形式をとることで、セッションを取り出すためのネットワーク通信時間を削減できます。
★スティッキーセッションの注意点★
アプリケーションが動作しているウェブサーバが停止すると保存していたセッション情報が消失します。
セッション情報消失対策としてDynamoDBにセッション情報を格納があります。
ELBの機能の1つである「あるユーザの通信を決められたサーバーにルーティングする」ことで、スティッキーセッションを実現できます。
以上が、AWSのキャッシュサービスの1つである「Elastic Load Balancing」です。
AWSのキャッシュ：Amazon ElastiCache
「AWSのキャッシュ：Amazon ElastiCache」に関して解説します。
AWSのキャッシュサービスの1つである「Amazon ElastiCache」の「概要」「利用例」「メリット」に関して解説しますね。
Amazon ElastiCacheによるデータベースのキャッシュに関してご紹介します。
★Amazon ElastiCacheとは★
・Amazon Elastic Cacheは、メモリ内にデータを保持するインメモリデータベースです。
・ElasticCacheの内部ではEC2をクラスタリングし、スケールアウト／アップが容易な作りになっています。
ElastiCacheの種類として、「Redis」と「Memcached」（下図の赤枠）があります。
Amazon ElastiCacheの種類ごとの比較は、以下の通りです。
参照：AWS公式ページでの比較紹介
| Memcached | Redis | |
| ミリ秒未満のレイテンシー | 有 | 有 |
| 開発者の使いやすさ | 有 | 有 |
| データのパーティション | 有 | 有 |
| 幅広いプログラミング言語のサポート | 有 | 有 |
| 柔軟なデータ構造 | – | 有 |
| マルチスレッドアーキテクチャ | 有 | – |
| スナップショット | – | 有 |
| レプリケーション | – | 有 |
| トランザクション | – | 有 |
| Pub/Sub | – | 有 |
| Lua スクリプト | – | 有 |
| 地理空間のサポート | – | 有 |
ある特定のデータ構造を使いたい場合は、Redisを選択しましょう。
今後スケールアップする予定がある場合、Memcachedを選択しましょう。
MemCachedの方がスケールアップさせた時の性能がRedisより大幅に向上します。
Amazon ElastiCacheを利用する場面として、以下の2パターン考えられます。
1つ目のパターンとして、「遅延読み込み」があります。
「遅延読み込み」の流れは、以下のようになります。
「遅延読み込み」の特徴は、以下となります。
★遅延読み込みの特徴★
実際に読み込みされたデータのみをキャッシュに保存します。そのため、不要なデータでキャッシュが枯渇することを防ぐことができます。
ただし、キャッシュに欲しいデータがない場合、アプリケーションの処理速度が低下します。
2つ目のパターンとして、「ライトスルー」があります。
「ライトスルー」の流れは、以下のようになります。
「ライトスルー」の特徴は、以下となります。
★ライトスルーの特徴★
ライトスルーでは、データベースにデータを保存する際にキャッシュにも保存する方式です。
キャッシュ内にあるデータとデータベース内にあるデータに不整合が発生しない利点があります。
読み込み頻度が少ないデータもキャッシュに保存されるため、キャッシュが枯渇しやすいです。
以上が、AWSのキャッシュサービスの1つである「Amazon ElastiCache」です。
AWSのキャッシュ：Amazon DynamoDB Accelerator
「AWSのキャッシュ：Amazon DynamoDB Accelerator」に関して解説します。
AWSのキャッシュサービスの1つである「Amazon DynamoDB Accelerato」の「概要」「利用例」「メリット」に関して解説しますね。
Amazon DynamoDB AcceleratorはDynamoDB向けのキャッシュです。
★Amazon DynamoDB Accelerator（略称はDAX）とは★
Amazon DynamoDB Acceleratorは、DynamoDB専用のキャッシュです。
完全マネージド型で容易にスケールアウトができるサービスです。
DAX利用することで、DynamoDBの読み込み負荷が軽減できます。
Amazon DynamoDB Acceleratorは、以下のように利用します。
以上が、AWSのキャッシュサービスの1つである「Amazon DynamoDB Accelerator」です。
以上が、よく使う4つの「AWSのキャッシュ」です。高速化したい部分ごとに、適切なAWSのキャッシュサービスを使いましょう。
【まとめ】「AWSのキャッシュって何？」を解決！よく使う4サービスのまとめ
いかがでしたでしょうか？「AWSにおけるキャッシュの定義」と「よく使われる4つのAWSキャッシュサービス」を解説し、以下の悩みを解決しました。
★悩み★
・AWSのキャッシュを使えば、ある処理が高速化するって聞いたけど本当？
・そもそも、AWSのキャッシュって何？
・よく使う「AWSのキャッシュ」の利用例とメリットを知りたいな。
「AWSでのキャッシュは？」と悩んでいるあなたにこの記事が少しでも役に立てれば幸いです。
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