EC2の揮発性ストレージ「インスタンスストア」を使ってみよう！

インスタンスストアはEC2の揮発性ブロックストレージです。EBSのようにデータが永続化されない一方で、EBSより高IOPS、高スループット、低レイテンシーのため、高いI/Oパフォーマンスが必要な一時ストレージに最適です。

#Nitro System

#Amazon EBS

#AWS

quiver

2020.06.04

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EC2のブロックストレージには、Amazon Elastic Block Store(EBS)以外にも、インスタンスストアという揮発性の個性的なストレージも存在します。

EC2のリリース当初のブロックストレージはインスタンスストア一択でしたが、現在は特定のインスタンスタイプでしか利用できないため、触れる機会が減っているようです。

今回は、この特徴的なブロックストレージ「インスタンスストア」について簡単に紹介します。

インスタンスストアとは

インスタンスストアは揮発性のため、一時ストレージにしか利用できませんが、そのトレードオフとして、高いパフォーマンスを発揮します。

公式ドキュメントから引用します。

インスタンスストアは、インスタンス用のブロックレベルの一時ストレージを提供します。このストレージは、ホストコンピュータに物理的にアタッチされたディスク上にあります。インスタンスストアは、頻繁に変更される情報 (バッファ、キャッシュ、スクラッチデータ、その他の一時コンテンツなど) の一時ストレージに最適です。また、インスタンスのフリート全体でレプリケートされるデータ (負荷分散されたウェブサーバープールなど) にも適しています。

インスタンスストアはすべてのEC2インスタンスタイプに付属するわけでは有りません。

第5・6世代ではC5d, M6gdのように「d」がつくインスタンスタイプ
I3、F1

など一部のインスタンスタイプでのみ利用できます。

EBSとインスタンスストアの比較・使い分け

AWS Storage Services の特性理解と選択指針 | AWS Summit Tokyo 2019 - YouTube の登壇資料から引用します。

パフォーマンス

Nitro世代のインスタンスストアはNVMeで接続されています。

上述の「EBSとインスタンスストアの比較」の表のように

SSD EBS より高い IOPS
HDD EBS より高いスループット
EBS より低いレイテンシー

といった特徴があります。

インスタンスストアは揮発性

インスタンスストアはEBSよりパフォーマンスが優れている一方で、データは揮発性です。

具体的には、次のいずれの状況でも、データは失われます。

基盤となるディスクドライブで障害が発生した
インスタンスが停止した
インスタンスが終了した

また、EBSのようにスナップショットを取得することもできません。

ただし、再起動ではデータは維持されます。

コスト

EBSは

ボリューム
IOPS(タイプによる)
スナップショット

で費用が発生するのに対し、インスタンスストアの費用はEC2に含まれています。

ただし、C5/C5dのように、インスストアの有り・無しを選択できるインスタンスタイプの場合、付属するインスタンス(C5d)は付属しないインスタンス(C5)に比べて若干高価です。

例えば東京リージョンでC5とC5dの利用費を比較すると、

c5.large : $0.107/時間
c5d.large(1 x 50 NVMe SSD付属) : $0.122/時間

というように14%ほど高価です。具体的な価格差は、EC2の価格表をご確認ください。

インスタンスストア向けのNitro Card

最新のEC2基盤であるNitro Systemでは処理ごとにカードが作成され、インスタンスストア向けのカードも存在します。同カードでは

NVMe対応
書き換えブロックの平準化(ウェアレベリング)※NAND型フラッシュメモリのSSDは書き換え上限があるため
不良ブロックのモニタリング ※不良ブロックが増えすぎると、IOPSが大幅に劣化
暗号化

といった処理が行われています。

インスタンスストアを利用する

Nitro Systems世代のインスタンスを例に、インスタンスストアを利用してみます。

インスタンスの起動

EC2起動時にインスタンスストアが付属するインスタンスタイプを選択します。

インスタンスタイプにより

f1のように必ず付属するもの
C5/C5d のように付属する/しないの2パターンがあるもの。付属すると、18%程度高い
T3のように付属しないもの

の3ケースが有ります。

インスタンスストアが付属すると「インスタンスストレージ」列が「EBSのみ」ではなく「SSD」で表示されます。

ストレージ画面では、ボリュームタイプが

ephemeral0
NVMe SSD

となっています。

インスタンスストアの初期設定

インスタンスストアを利用するには、ファイルシステムの作成とマウントが必要です。手順はEBSボリューム追加時と同じです。

起動直後はマウントされていません。

$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs        3.8G     0  3.8G   0% /dev
tmpfs           3.8G     0  3.8G   0% /dev/shm
tmpfs           3.8G  392K  3.8G   1% /run
tmpfs           3.8G     0  3.8G   0% /sys/fs/cgroup
/dev/nvme0n1p1  8.0G  1.3G  6.8G  16% /
tmpfs           773M     0  773M   0% /run/user/1000

lsblk でストレージデバイスを確認します。

$ lsblk
NAME          MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
nvme1n1       259:0    0 46.6G  0 disk            # インスタンスストア
nvme0n1       259:1    0    8G  0 disk
├─nvme0n1p1   259:2    0    8G  0 part /
└─nvme0n1p128 259:3    0    1M  0 part

同デバイスにXFSのファイルシステムを作成します。

$ sudo mkfs -t xfs /dev/nvme1n1
meta-data=/dev/nvme1n1           isize=512    agcount=4, agsize=3051758 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=1, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=12207031, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=5960, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

ボリュームのマウントポイントディレクトリを作成します。

$ sudo mkdir /data

マウントします。

$ sudo mount /dev/nvme1n1 /data

マウントされていることを確認します。

$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs        3.8G     0  3.8G   0% /dev
tmpfs           3.8G     0  3.8G   0% /dev/shm
tmpfs           3.8G  396K  3.8G   1% /run
tmpfs           3.8G     0  3.8G   0% /sys/fs/cgroup
/dev/nvme0n1p1  8.0G  1.3G  6.8G  16% /
tmpfs           773M     0  773M   0% /run/user/1000
/dev/nvme1n1     47G   80M   47G   1% /data

/dev/nvme1n1 が見えています。

書き込みできることを確認してください。