AWS re:Invent 2024の記録（AWS社と「上流から下流まで」）

2025年4月28日 11:08

小林政友

はじめに

シンプレクス株式会社クロス・フロンティアディビジョンの小林政友といいます。金融機関向けのリスク管理システムやCFD取引システムの導入PJで経験を積み、最近では官公庁向けの案件にて、アーキテクトとして提案からシステム導入まで一気通貫で携わる機会を得ております。AWSに関する活動としては、AWS 認定資格であるAWS Certified Solution Architect - Professionalを保有しており、社内ではAWS Well-Architected Reviewのレビュアーとしての役割も担っています。

本記事では、2024年12月開催のAWS re:Invent参加報告として、シンプレクスとAWS社との親和性を切り口に、特に印象的だった初日の基調講演(Monday Night Live)とHPC(High Performance Computing)についてのセッションを中心に紹介いたします。なお、AWS re:Inventへの参加は今回が初めてであり、他にもラスベガスでの数々の刺激を共有したいところではありますが、誌面の都合上、挿絵として画像を残すに留めたいと思います。

**図 1 弊社のコーポレートスローガン「Hello World. Hello Innovation.」をインプットにAIが作成したステッカー**

上流から下流まで

シンプレクスには、社内で大切にされている考え方がいくつか存在します。代表的なものは5DNAやSimplex Philosophyとして公開されていますが、今回は一気通貫、上流から下流までという考え方に焦点を当てたいと思います。

皆さんご存じの通り、システム開発における「上流」とは、顧客とのリレーションシップ構築や、システムに関する企画・立案、システム化に向けた要件定義などの工程を指すもの。対して「下流」とは、実際のシステム開発やインフラ構築、テスト・納入といったシステム導入工程、そしてその後の運用・保守を包含するものです。つまり、上流工程では業務知識やビジネス理解が、下流工程では技術的なノウハウやシステム運用に関する専門知識が必要とされ、全く異なるスキルセットが求められます。

結果的にシステム開発の現場ではこの上流と下流とで異なる部署や会社が担当することが多い中、シンプレクスでは同一PJが担当することでシームレスに顧客へ価値を届けることを重視しています。私自身もアーキテクトとして提案活動に参画すると同時に、実際の案件が始まれば開発リードとして設計・実装に関わりつつ、品質担保の取り組みを行うなど、幅広いフィールドで活動の場を広げているところです。

AWS社に対する共感

さて、本題のAWS社もまた、クラウドサービス群を単に提供するだけでなく、彼らから見た顧客である我々に向けて上流から下流までの一貫したアプローチでビジネスに向き合っている姿勢が印象的でした。AWS re:Inventでの経験に特化して振り返ると、上流目線では、各業界動向に応じたセッションの提供や、EBC(Executive Briefing Center)として我々の抱えているビジネス課題に対して個別のセッションを準備してくださった点が特筆すべき事項と言えるでしょう。下流という目線では、この後詳しく触れますが、各サービスの裏側を紹介するセッションの充実や、それらのサービスを支えるCPUやデータセンタの基盤技術に関する深い洞察が非常に興味深いものでした。エンジニア目線では、どうしても直接触れることの多い各サービスそのものに目を奪われがちですが、上流/下流のいずれの方向にも幅広さを持って取り組んでいる点はシンプレクスの考え方と合致していると思うと同時に、世界でも有数のグローバル企業の奥深さを実感する機会となりました。

ビジネスに関する上流の話題はAWS re:Invent Recapなどの情報に当たることで得られると思い、ここからはより話題を絞って下流に関する話題を2つ詳しく見ていきたいと思います。

Monday Night Live with Peter DeSantis

1つめのトピックは初日の基調講演である「Monday Night Live with Peter DeSantis」です。

この基調講演では、AWS社のユーティリティコンピューティング担当のSenior Vice President であるPeter DeSantisから、クラウドの基盤技術に関する最新の取り組みが紹介されました。内容は多岐にわたり、「AWS Graviton4」と呼ばれるAWS社が独自開発するカスタムプロセッサの進化や、「AWS Nitro System」アーキテクチャのセキュリティ機能強化について詳細な説明がありました。また、AI分野では機械学習トレーニング用プロセッサ「AWS Trainium2」が発表され、前世代と比較して4倍のパフォーマンスを実現する革新性が強調されました。さらに、「10p10u」と呼ばれる革新的なネットワーク技術により、数千台のサーバーを10マイクロ秒未満という超低レイテンシーで接続する基盤技術についても紹介されました。

これらの技術詳細については様々な記事で既に取り上げられているため、ここでは特に印象深かった点についてお伝えしたいと思います。それは、講演の冒頭で展開された「木の比喩」です。最初に森のイメージが映し出され、その森にある一本一本の木がAWS社の技術スタックを表していると説明されます。続いて話題は木の根に移り、根が垂直方向と水平方向に大きく広がっている様子が示されました。この比喩において、垂直方向に伸びる根は知識や技術への理解の深度を表し、水平方向に広がる根は様々なデバイスやサービス間の関係性や相互作用を表現しています。つまり、各チームとそのリーダーが細部にわたってシステムを非常に深く理解していること、そしてAWS全体を支えるサービス間のさまざまな繋がりの両方兼ね備えていることが、AWS社の強みであるというのです。さらに、森の中ではキノコが重要な役割を担っていて「Wood Wide Web」と呼ばれていることや、キノコが文化や情報の流れであると示されました。最後に、このようなエコシステムが醸成されるのは企業文化によるものであり、それがイノベーションにつながっていると締めくくられます。

シンプレクスではSimplex Philosophyの「God is in the Details」が、システムの細かな仕様、コードの一行一行や画面のデザインなど、深く理解してこだわれというニュアンスでよく使われます。これはまさに、根が深く張っている様子とそれによって木々が成長している様子とマッチしているように感じました。また、現在シンプレクスの事業領域が広がっていることとも類似性を感じました。シンプレクスが新たなチャンスを手にしている今の状況は、社内に文化がとても上手く浸透していることによって得られた結果なのだと説明されているように感じました。特に最後の文化については、講演の中に「あるかないか」のどちらかですとの発言があり、「ある」側で良かったと思いました。

AWS社と比べると私たちの実現できているイノベーションは小さなものかもしれませんが、この講演のように、私たちの向かっている方向性が正しいものだと実感できたことは、AWS re:Invent全体を通して得られたものの大部分を占めています。

How to optimize latency and throughput

さて、基調講演によってAWS社の文化について理解を深めたところで、さらにHPCについてのセッションの内容を紹介します。このセッションは専門的な内容を含みますが、公開情報として広く共有されていない貴重な知見を含むため、特に詳細に取り上げます。

参加したのは、「How to optimize latency and throughput (CMP405)」というセッションで、CPUアーキテクチャの特性やAmazon EC2インスタンスの種類による性能差について深く掘り下げるものでした。前半はCPUアーキテクチャとそれによる性能特性について、後半はAmazon EC2インスタンスの選択によってコストパフォーマンスがどのように変化するかについて解説されました。特に注目すべき点は、前半で話題になった、Intel社製/AMD社製のプロセッサとAWS社製のAWS Gravitonプロセッサの根本的な違いとそれがパフォーマンスに与える影響です。

まず基本性能の比較実験として、`openssl speed`コマンドによる通信速度測定が紹介されました。c7i.large（Intel）では約10Mbps、c7g.large（AWS Graviton）では約9Mbpsという結果でした。そしてパラレル実行時の性能も同様に確認したところ、Intel社製プロセッサ搭載のc7i.largeでは約15Mbps（1.5倍の向上）にとどまったのに対し、AWS Gravitonプロセッサ搭載のc7g.largeでは約18Mbps（2倍の向上）を達成できていました。

この差異はCPUアーキテクチャの根本的な違いから生じているとのことでした。「Simultaneous Multi-Threading(SMT)」という表現が出てきますが、これはHyper-Threadingなどとも呼ばれる1物理CPUで複数スレッドを同時に実行する仕組みのことです。Intel社製/AMD社製のプロセッサはSMT技術により1つの物理コアで2つのスレッドを処理しますが、これにはスレッドのスイッチングコストが発生し、CPU使用率が高まると単体スレッドの性能が低下する傾向があると説明がありました。結果的に、実際の業務アプリケーションでは計算速度を高い状態で維持しようとすると、このような理由からCPU使用率を50%程度に留めることが多いとのことです。一方、第7世代以降のAWS Gravitonプロセッサ(ここではC7g等の系列のインスタンスを指しているためプロセッサの世代とは一致していない)は1スレッド/コアの設計を採用しており、スレッドに固定コアが割り当てられるためコアスイッチングが発生しません。従って、CPU使用率を高めてもスレッドあたりの性能が劣化せず、マシンパワーを使い切れるようになるそうです。

続いて、セッションではlstopoコマンドを用いて、様々なインスタンスタイプのCPUトポロジーも詳細に解説されました。例えばc7i.48xlarge（Intel）は2スレッド/コア設計で同じく2ソケット構成ですが、各ソケットには48コアを搭載し、L3キャッシュを全体で共有するNUMAアーキテクチャとなっています。対して、C7a.48xlarge（AMD）やc7g.48xlarge（AWS Graviton）は1スレッド/コア設計で2ソケット、各ソケット96コアという構成で、Intelと似た構成ながらスレッド/コア比が異なります。尚、AMD製とAWS Gravitonの間にもNUMAの適用範囲など細かい点での差異があります。先述したスレッドとコアの比率やキャッシュの共有範囲などが分かることで、どのスレッドからどのデータにアクセスすると効率が良くなるのかといったことを実装時に意識することができ、さらにパフォーマンスを高めることが可能とのことでした。

これらの特性を踏まえると、最適なインスタンス選択は使用状況によって変わってくることも説明されました。CPU使用率が低い（約50%程度）場合はSMT搭載のプロセッサがレイテンシー面で有利である一方、CPU使用率が高い場合はAWS Gravitonプロセッサがコスト面で優位に立つことが示されました。実際に、必要なマシン台数を半減できるケースもあり、重要なのは、CPU使用率とレイテンシー（とコスト）のバランスを適切に見極めることだということが分かりました。セッションの後半では、実際の顧客事例が紹介されました。1つ目は、m6aからm7aへの移行により前半で説明のあったSMTの影響を受けなくなったことでインスタンス数が半分になり、約30%のコスト削減を実現したという事例です(m7aはAMD社製のプロセッサであるが、AWS Gravitonプロセッサと同様にSMTを排除したアーキテクチャになっている)。2つ目はコンテナ利用時の注意点で、異なるインスタンス上でコンテナを実行すると、CPU性能差により処理時間にばらつきが生じアイドル時間が発生して無駄が生じるため、適切な終了管理が必要という内容でした。

まとめに、コスト最適化のアプローチとして「インスタンスサイズの変更」「フリート構成の変更」「正しいサイジング」の3つが挙げられました。「インスタンスサイズの変更」では、メモリを消費する場合について説明があり、例えばc6i.4xlargeからm7i.2xlargeへ移行すると、CPU性能は若干犠牲になるものの、メモリ容量を維持しながらコア数を半減できるため、約40%のコスト削減ができます。「フリート構成の変更」では、大量のコアを継続的に利用する場合の説明があり、実際に、c5a.xlargeを100台使用する代わりにc7a.48xlargeに集約することで約35%のコスト削減ができた例が示されました。「正しいサイジング」では、例えばCPU使用効率が無駄になっているようなケースで、c5a.2xlargeからc6a.xlargeへ移行するとコア数が半分になるものの十分に処理ができたケースも紹介されました。

最後に、コンテナ利用時はホスト側のアーキテクチャに応じてCPU/メモリ割り当てを適切に制限することや、NUMAやSMTが性能に影響するため適切なチューニングが重要であることも強調されていました。

このセッションを通じて、Amazon EC2インスタンスの選択が単なるスペック比較ではなく、アーキテクチャの特性を深く理解した上で行うべき戦略的判断であることを学びました。こうした技術の深耕とビジネス価値の創出を結びつける視点は、まさに下流の幅を広げるための手がかりだと感じました。

まとめ

本記事では、AWS re:Invent 2024での体験を通じて、シンプレクスとAWS社の「上流から下流まで」という一気通貫のアプローチにおける共通点を紹介しました。特に、AWS社が単なるクラウドサービスの提供者を超え、ビジネス課題の解決から具体的な技術実装まで、包括的なサポートを提供している姿勢に強く共感したことを伝えられたと思います。

「Monday Night Live with Peter DeSantis」では、木の比喩によって、どのような文化の中でビジネスが発展していうのか理解が深まりました。また、CPUのアーキテクチャ特性を理解することの重要性を示した「How to optimize latency and throughput」セッションからは、サービス選択の背後にある技術的な深い知見が、実際のビジネス価値の創出につながることを学びました。

今回の参加を通じて、シンプレクスとAWS社の間には単なるベンダーとユーザの関係を超えた共通の哲学があることを実感しました。「上流から下流まで」の一気通貫アプローチは、ビジネス価値の最大化において非常に重要です。特に、技術の深い理解が顧客への価値提供の基盤となっていること、そして企業文化がイノベーションの源泉であることは、両社に共通する強みだと言えるでしょう。この経験を活かし、これからもシンプレクスの強みとAWS社の技術力を融合させた、より高い価値を提供できるソリューションの構築に取り組んでいきたいと思います。

参考

[1] AWS re:Invent 2024 - Monday Night Live with Peter DeSantis
https://www.youtube.com/watch?v=vx36tyJ47ps

[2] How to optimize latency and throughput
https://reinvent.awsevents.com/content/dam/reinvent/2024/slides/cmp/CMP405_How-to-optimize-latency-and-throughput.pdf

さいごに

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この記事を書いた人