AWS ECS入門｜FargateでDockerコンテナを本番運用する

AWS ECS（Elastic Container Service）とFargateを活用すれば、Dockerコンテナを数分で本番環境にデプロイできます。サーバーレスでインフラ管理が不要なFargateは、運用負荷を大幅に削減しながら高いパフォーマンスを実現します。本記事では、ECSの基礎からFargateを使った本番運用まで、具体的な手順とベストプラクティスを解説します。AWS公式ドキュメントに準拠した設定方法を中心に、実務で即戦力となる知識を網羅的に紹介します。

1. AWS ECSとは？Fargateとの違いを理解する

AWS ECSは、Dockerコンテナを実行・管理するためのフルマネージド型コンテナオーケストレーションサービスです。EC2インスタンス上で動作するECSクラスターと、サーバーレスで動作するFargateという2つの実行モードがあります。Fargateは、インフラ管理が不要で、タスク単位でリソースを割り当てられるため、運用負荷を大幅に削減できます。

ECSの主な特徴は以下の通りです。

フルマネージド型：AWSが基盤の管理を担当し、ユーザーはアプリケーションの運用に集中できます。
柔軟なスケーリング：需要に応じてタスク数を自動的に調整できます。
統合されたサービス：AWSロードバランサー、VPC、IAMなどとシームレスに連携します。
マルチAZ展開：高可用性を確保するために、複数のアベイラビリティゾーンにタスクを分散できます。

一方で、ECSとFargateの違いを明確に理解しておくことが重要です。以下の比較表で、それぞれの特徴を整理します。

機能	ECS（EC2モード）	ECS Fargate
インフラ管理	ユーザーがEC2インスタンスを管理	AWSが完全に管理（サーバーレス）
課金モデル	EC2インスタンスの料金 + ECS無料	タスク実行時間に応じた従量課金
起動時間	数分（EC2インスタンスの起動待ち）	数秒（即時起動）
カスタマイズ性	高（EC2インスタンスのスペックやOSを選択可能）	低（タスクに割り当てるvCPUとメモリのみ指定）
セキュリティ	EC2インスタンスのセキュリティグループで制御	タスクレベルのIAMロールとネットワーク分離

Fargateを選択するメリットは、運用負荷の軽減と即時のスケーリングです。一方で、カスタマイズ性が低く、コストが高くなる傾向があるため、用途に応じて使い分けることが重要です。

2. ECSの基本アーキテクチャと主要コンポーネント

ECSのアーキテクチャを理解するためには、以下の主要コンポーネントを把握する必要があります。

2-1. ECSクラスター

ECSクラスターは、タスクやサービスを実行するための論理的なグループです。Fargateを使用する場合、クラスターはサーバーレスで動作し、ユーザーは基盤の管理を行いません。クラスター内には、複数のタスクやサービスをデプロイできます。

2-2. タスク定義（Ta…

タスク定義は、コンテナの実行に必要な設定を定義したドキュメントです。以下の要素を含みます。

コンテナイメージ：DockerイメージのURI（例：nginx:latest）
vCPUとメモリ：タスクに割り当てるリソース量
環境変数：コンテナ内で使用する環境変数
ポートマッピング：ホストとコンテナ間のポートマッピング
ストレージ：EFSやEBSなどの永続ストレージ
IAMロール：タスクに付与するIAMロール

タスク定義は、JSON形式で記述され、バージョン管理が可能です。Fargateでは、タスク定義のバージョンを更新することで、新しいコンテナイメージや設定を反映できます。

2-3. タスク（Task）

タスクは、タスク定義に基づいて実行される1つ以上のコンテナの集合です。Fargateでは、タスクはEC2インスタンスではなく、AWSが管理する基盤上で実行されます。タスクは、ステートレスなアプリケーションやバッチ処理に適しています。

2-4. サービス（Ser…

サービスは、タスクの定常的な実行を管理するリソースです。サービスを使用すると、以下の機能を実現できます。

タスクの維持：指定したタスク数を常に維持します。
ローリングアップデート：新しいタスク定義を反映したタスクに段階的に置き換えます。
ロードバランサー連携：ALBやNLBと連携して、トラフィックを分散します。

サービスは、WebアプリケーションやAPIサーバーなど、常時稼働が必要なアプリケーションに適しています。

2-5. タスクスケジューラ

ECSは、タスクのスケジューリングを自動的に行います。Fargateでは、タスクのスケジューリングはAWSが管理しますが、以下のスケジューリングオプションを指定できます。

REPLICA：指定したタスク数を維持します。
DAEMON：クラスター内の各EC2インスタンス（Fargateでは非対応）に1つのタスクを配置します。
CUSTOM：カスタムのスケジューリングルールを適用します。

2-6. コンテナエージェント

コンテナエージェントは、ECSクラスター内の各EC2インスタンス（Fargateでは非対応）で実行されるソフトウェアです。タスクの起動や停止、状態の報告などを行います。Fargateでは、コンテナエージェントはAWSが管理するため、ユーザーは意識する必要がありません。

以上のコンポーネントが連携することで、ECSは柔軟でスケーラブルなコンテナオーケストレーションを実現します。

3. Fargateのメリットとデメリットを徹底比較

Fargateを選択する際には、そのメリットとデメリットを正確に理解しておくことが重要です。以下に、主要なポイントを比較表で整理します。

カテゴリ	メリット	デメリット
運用負荷	・サーバーレスでインフラ管理が不要・EC2インスタンスの管理やパッチ適用が不要・自動スケーリングが容易	・カスタマイズ性が低い・特定のハードウェア要件に対応できない場合がある
コスト	・従量課金で無駄なコストが発生しない・アイドル状態のリソースに対して課金されない	・EC2モードと比較してコストが高くなる傾向がある・長時間実行するタスクではEC2モードより高額になる可能性がある
パフォーマンス	・即時のタスク起動（数秒で実行可能）・マルチテナント環境でリソースが効率的に活用される	・タスク当たりのリソース上限がEC2モードより低い（最大30vCPU、240GBメモリ）・ネットワーク帯域幅に制限がある
セキュリティ	・タスクレベルのIAMロールで細粒度のアクセス制御が可能・ネットワーク分離が強化されている	・EC2インスタンスの管理ができないため、一部のセキュリティ設定が制限される
柔軟性	・Dockerコンテナの実行に特化しており、開発環境との整合性が高い	・GPUタスクや特定のカーネルモジュールが必要なタスクに対応できない・ストレージオプションが限定的（EFSやEBSのみ）

Fargateの最大のメリットは、運用負荷の軽減です。特に、EC2インスタンスの管理やパッチ適用に煩わされることなく、アプリケーションの開発と運用に集中できます。また、即時のスケーリングが可能なため、トラフィックの急増に柔軟に対応できます。

一方で、デメリットとしては、コストが高くなる傾向があることと、カスタマイズ性が低いことが挙げられます。例えば、GPUを活用した機械学習タスクや、特定のカーネルモジュールが必要なタスクにはFargateは適していません。このような場合は、EC2モードのECSを検討する必要があります。

また、Fargateの料金は、vCPUとメモリの割り当てに応じて課金されるため、リソースの最適化が重要です。例えば、メモリを大量に消費するタスクでは、vCPUを増やすことでパフォーマンスを向上させつつ、コストを抑えることができます。

以下に、Fargateの料金シミュレーションの例を示します。AWS公式の料金計算ツールを使用して、タスクの実行時間とリソース割り当てに応じたコストを算出できます。

vCPU	メモリ（GB）	1時間当たりの料金（米ドル）	1日当たりの料金（米ドル）
0.25	0.5	$0.00001124	$0.00027
1	2	$0.00004496	$0.00108
2	4	$0.00008992	$0.00216
4	8	$0.00017984	$0.00432

上記の表からわかるように、Fargateの料金は非常に安価です。例えば、vCPU 1、メモリ 2GBのタスクを1日8時間実行した場合、1日当たり約0.001米ドル（日本円で約0.15円）のコストが発生します。これは、EC2インスタンスを使用する場合と比較して、大幅なコスト削減につながります。

Fargateを選択する際の判断基準として、以下のポイントを参考にしてください。

運用負荷を軽減したい場合：EC2インスタンスの管理が不要なため、運用コストを大幅に削減できます。
即時のスケーリングが必要な場合：トラフィックの急増に柔軟に対応できます。
短期間のタスク実行が多い場合：アイドル状態のリソースに対して課金されないため、コスト効率が高いです。
セキュリティ要件が厳しい場合：タスクレベルのIAMロールで細粒度のアクセス制御が可能です。

一方で、以下のような場合はEC2モードのECSを検討してください。

GPUタスクや特定のカーネルモジュールが必要な場合：Fargateでは対応できません。
長時間実行するタスクでコストを抑えたい場合：EC2モードの方がコスト効率が高い場合があります。
ストレージ要件が大きい場合：EFSやEBSのストレージコストが高額になる可能性があります。

4. ECS Fargate環境をゼロから構築する手順

ECS Fargate環境を構築するための手順を、具体的な画面操作と共に解説します。本章では、AWS Management Consoleを使用した手順を中心に説明しますが、AWS CLIやTerraformなどのInfrastructure as Code（IaC）ツールを使用することも推奨します。

4-1. 前提条件

以下の条件を満たしていることを確認してください。

AWSアカウントを所有していること
AWS CLIがインストールされていること（任意）
Dockerがインストールされていること（任意）
AWS IAMユーザーにECS、EC2、VPC、IAM、ELBなどの権限が付与されていること

4-2. VPCの作成

ECS Fargateは、VPC内で実行されるため、まずVPCを作成します。以下の手順でVPCを作成してください。

AWS Management Consoleにログインし、VPCサービスを開きます。
VPCとサブネットを選択し、VPCの作成をクリックします。
以下の設定を行います。

名前タグ：任意の名前（例：ecs-fargate-vpc）
IPv4 CIDRブロック：10.0.0.0/16
テナンシー：デフォルト

VPCの作成をクリックします。
次に、サブネットを作成します。サブネットを選択し、サブネットの作成をクリックします。
以下の設定を行います。

VPC ID：先ほど作成したVPCを選択
サブネット名：任意の名前（例：ecs-fargate-subnet-1a）
アベイラビリティゾーン：ap-northeast-1a
IPv4 CIDRブロック：10.0.1.0/24

同様の手順で、別のアベイラビリティゾーンにサブネットを作成します（例：10.0.2.0/24）。
最後に、インターネットゲートウェイを作成します。インターネットゲートウェイを選択し、インターネットゲートウェイの作成をクリックします。
名前タグ：任意の名前（例：ecs-fargate-igw）
インターネットゲートウェイの作成をクリックします。
インターネットゲートウェイをVPCにアタッチします。アクションからVPCにアタッチを選択し、先ほど作成したVPCを選択します。
最後に、ルートテーブルを編集します。ルートテーブルを選択し、メインルートテーブルを選択します。
ルートタブで編集をクリックし、以下のルートを追加します。

宛先：0.0.0.0/0
ターゲット：先ほど作成したインターネットゲートウェイ

以上でVPCの作成は完了です。VPC内に2つのサブネット（10.0.1.0/24と10.0.2.0/24）が作成され、インターネットに接続可能な状態になりました。

4-3. ECSクラスター…

次に、ECSクラスターを作成します。以下の手順でクラスターを作成してください。

AWS Management ConsoleでECSサービスを開きます。
クラスターを選択し、クラスターの作成をクリックします。
新しい起動タイプとしてFargateを選択します。
クラスター名：任意の名前（例：ecs-fargate-cluster）
インフラストラクチャ：AWS管理を選択します。
VPC：先ほど作成したVPCを選択します。
サブネット：2つのサブネットを選択します。
セキュリティグループ：新しいセキュリティグループを作成します。

セキュリティグループ名：任意の名前（例：ecs-fargate-sg）
説明：ECS Fargate用セキュリティグループ
ルール：以下のルールを追加します。
- タイプ：カスタムTCP
- ポート範囲：80
- ソース：0.0.0.0/0

クラスターの作成をクリックします。

以上でECSクラスターの作成は完了です。クラスター内でFargateタスクを実行する準備が整いました。

4-4. IAMロールの作成

ECS Fargateタスクを実行するためには、IAMロールが必要です。以下の手順でIAMロールを作成してください。

AWS Management ConsoleでIAMサービスを開きます。
ロールを選択し、ロールの作成をクリックします。
信頼されたエンティティタイプとしてAWSサービスを選択します。
ユースケースとしてElastic Container Serviceを選択します。
次へをクリックします。
以下のポリシーをアタッチします。

AmazonECSTaskExecutionRolePolicy
CloudWatchLogsFullAccess（任意）

ロール名：任意の名前（例：ecsTaskExecutionRole）
ロールの作成をクリックします。

以上でIAMロールの作成は完了です。このロールは、ECSタスクがECRからイメージをプルしたり、CloudWatch Logsにログを送信したりする際に使用されます。

4-5. ECRリポジトリ…

Dockerイメージを格納するためのECRリポジトリを作成します。以下の手順でリポジトリを作成してください。

AWS Management ConsoleでECRサービスを開きます。
リポジトリの作成をクリックします。
リポジトリ名：任意の名前（例：my-ecs-app）
タグの immutable性：有効または無効を選択します。
リポジトリポリシー：必要に応じて設定します。
リポジトリの作成をクリックします。

以上でECRリポジトリの作成は完了です。次章では、Dockerイメージのビルドとレジストリ登録について解説します。

5. Dockerイメージのビルドとレジストリ登録

ECS Fargateでコンテナを実行するためには、Dockerイメージをビルドし、ECR（Elastic Container Registry）に登録する必要があります。本章では、Dockerfileの作成からECRへのプッシュまでの手順を解説します。

5-1. Dockerfi…

Dockerfileは、Dockerイメージをビルドするための設定ファイルです。以下に、シンプルなNginxサーバーを実行するためのDockerfileの例を示します。

# ベースイメージとして公式のNginxイメージを使用
FROM nginx:latest

HTMLファイルをコピー
COPY index.html /usr/share/nginx/html/

ポート80を公開
EXPOSE 80

このDockerfileでは、以下の手順が定義されています。

ベースイメージの指定：nginx:latestを使用します。
HTMLファイルのコピー：ローカルのindex.htmlファイルをコンテナ内の/usr/share/nginx/html/にコピーします。
ポートの公開：ポート80を公開します。

次に、index.htmlファイルを作成します。以下は、シンプルなHTMLファイルの例です。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>Welcome to ECS Fargate!</title>
</head>
<body>
    <h1>Hello, ECS Fargate!</h1>
    <p>This is a sample application running on ECS Fargate.</p>
</body>
</html>

5-2. Dockerイメ…

Dockerfileとindex.htmlファイルを同じディレクトリに配置し、以下のコマンドでDockerイメージをビルドします。

docker build -t my-ecs-app .

このコマンドでは、以下の処理が行われます。

-t my-ecs-app：イメージにmy-ecs-appというタグを付けます。
.：カレントディレクトリ内のDockerfileを使用します。

ビルドが完了すると、以下のような出力が表示されます。

Sending build context to Docker daemon  3.072kB
Step 1/3 : FROM nginx:latest
 ---> 2bdc49f2f6d3
Step 2/3 : COPY index.html /usr/share/nginx/html/
 ---> 8f3260650130
Step 3/3 : EXPOSE 80
 ---> Running in 1a2b3c4d5e6f
Removing intermediate container 1a2b3c4d5e6f
 ---> 7e4b3a2d1c0e
Successfully built 7e4b3a2d1c0e
Successfully tagged my-ecs-app:latest

次に、ビルドしたイメージをローカルで実行してみましょう。以下のコマンドでコンテナを起動します。

docker run -d -p 8080:80 --name my-nginx my-ecs-app

このコマンドでは、以下の処理が行われます。

-d：バックグラウンドで実行します。
-p 8080:80：ホストのポート8080をコンテナのポート80にマッピングします。
--name my-nginx：コンテナにmy-nginxという名前を付けます。
my-ecs-app：ビルドしたイメージを使用します。

コンテナが起動したら、ブラウザでhttp://localhost:8080にアクセスして、Nginxサーバーが正常に動作していることを確認します。

5-3. ECRへのログイ…

次に、ビルドしたDockerイメージをECRにプッシュします。以下の手順で実行してください。

AWS CLIを使用してECRにログインします。以下のコマンドを実行します。

aws ecr get-login-password --region ap-northeast-1 | docker login --username AWS --password-stdin <アカウントID>.dkr.ecr.ap-northeast-1.amazonaws.com

注意：<アカウントID>は、ご自身のAWSアカウントIDに置き換えてください。

次に、ECRリポジトリのURIを確認します。AWS Management ConsoleでECRサービスを開き、先ほど作成したリポジトリを選択します。URIの項目に表示されているURIをコピーします（例：123456789012.dkr.ecr.ap-northeast-1.amazonaws.com/my-ecs-app）。
Dockerイメージにタグを付けます。以下のコマンドを実行します。

docker tag my-ecs-app:latest 123456789012.dkr.ecr.ap-northeast-1.amazonaws.com/my-ecs-app:latest

DockerイメージをECRにプッシュします。以下のコマンドを実行します。

docker push 123456789012.dkr.ecr.ap-northeast-1.amazonaws.com/my-ecs-app:latest

プッシュが完了すると、以下のような出力が表示されます。

The push refers to repository [123456789012.dkr.ecr.ap-northeast-1.amazonaws.com/my-ecs-app]
latest: digest: sha256 【編集・制作ポリシー】
 本記事はRoute Bloom編集部が各ベンダー公式ドキュメント・エンジニア監修をもとに作成しています。インフラ・クラウド構築は環境により異なります。本番環境への適用前に必ずテストを実施してください。情報の正確性には万全を期していますが、最新情報は各公式ドキュメントをご確認ください。
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たから
サラリーマンをしながら開業して経営やってます。
今年、本業で独立・別事業を起業予定です。
◆経験：IT講師/インフラエンジニア/PM/マネジメント/採用/運用・保守・構築・設計
◆取得資格：CCNA/CCNP/LPIC-1/AZ-900/FE/サーティファイC言語
◆サイドビジネス：アパレル事業/複数のWEBメディアを運営