EC2 ネットワークパフォーマンス
最適化 完全ガイド

🛣️ たとえ話マッピング

EC2のネットワーク最適化を「高速道路システム」にたとえて整理します。

🔧 Enhanced Networking の仕組み

SR-IOV技術によりハイパーバイザーをバイパスし、NICに直接アクセスすることで、CPUオーバーヘッドを大幅に削減します。

図1: 従来のネットワーク処理（左）vs Enhanced Networking / SR-IOV（右）の比較

SR-IOV（Single Root I/O Virtualization）とは？

SR-IOVは、1つの物理NICを複数の仮想NIC（Virtual Function = VF）に分割するハードウェア技術です。各VMがVFに直接アクセスできるため、ハイパーバイザーを経由する必要がなくなり、パケット処理のCPUオーバーヘッドが大幅に削減されます。

2つのEnhanced Networking方式

パフォーマンス比較

🚄 EFA（Elastic Fabric Adapter）

HPC・機械学習ワークロード向けの特殊ネットワークデバイス。OS バイパスでノード間の超低レイテンシ通信を実現します。

図2: EFA アーキテクチャ - OS バイパスにより、アプリケーションがカーネルを経由せずにEFAデバイスへ直接アクセス

EFA の主な特徴

📐 インスタンスサイジングとネットワーク帯域幅

EC2のネットワーク帯域幅はインスタンスサイズ（vCPU数）に比例して増加します。「車線を増やす」ことで同時通行量が上がるのと同じ原理です。

C5 ファミリー：サイズ別ネットワーク帯域幅

ネットワーク I/O クレジット（バースト制）

16 vCPU以下のインスタンス（4xlarge以下）は、「最大 ○Gbps」とバースト制が適用されます。常時その帯域幅を使えるわけではなく、ネットワーク I/O クレジットの残量に依存します。

図3: ネットワーク I/O クレジットの仕組み - ベースライン以下でクレジットを蓄積し、需要増加時にバースト利用

ネットワーク最適化「n」シリーズ

C5n、M5n、R5nなどの「n」サフィックス付きインスタンスは、通常版に比べてネットワーク帯域幅が大幅に強化されています。

🌐 トラフィック宛先と帯域幅の関係

EC2のネットワーク帯域幅は、トラフィックの宛先によって実際に使える量が異なります。

図4: トラフィック宛先別の帯域幅制限 - 同一リージョン内ではフル帯域幅、IGW経由は50%制限

💻 確認・設定コマンド例

Enhanced Networkingの確認方法やインスタンスの帯域幅情報の取得コマンドです。

# ENA対応確認（インスタンスのENAサポート状態）
aws ec2 describe-instances \
  --instance-ids i-1234567890abcdef0 \
  --query "Reservations[].Instances[].EnaSupport"

# インスタンスタイプ別のネットワーク帯域幅を確認
aws ec2 describe-instance-types \
  --filters "Name=instance-type,Values=c5.*" \
  --query "InstanceTypes[].[InstanceType, \
    NetworkInfo.NetworkPerformance, \
    NetworkInfo.NetworkCards[0].BaselineBandwidthInGbps]" \
  --output table

# EFA対応インスタンスタイプの一覧
aws ec2 describe-instance-types \
  --filters "Name=network-info.efa-supported,Values=true" \
  --query "InstanceTypes[].InstanceType" \
  --output table

# 帯域幅重み付け設定（第8世代以降）
aws ec2 modify-instance-network-performance-options \
  --instance-id i-1234567890abcdef0 \
  --bandwidth-weighting=vpc-1

# Enhanced Networking対応インスタンス起動
AWSTemplateFormatVersion: "2010-09-09"
Resources:
  HPCInstance:
    Type: AWS::EC2::Instance
    Properties:
      InstanceType: c5n.18xlarge
      ImageId: ami-xxxxxxxxxxxxxxxxx
      # ENA対応AMIを使用（Amazon Linux 2以降は標準対応）
      NetworkInterfaces:
        - DeviceIndex: 0
          SubnetId: !Ref PrivateSubnet
          GroupSet:
            - !Ref SecurityGroup
          InterfaceType: efa
          # ↑ EFAを有効にするにはInterfaceTypeをefaに設定
      Placement:
        GroupName: !Ref ClusterPlacementGroup

  ClusterPlacementGroup:
    Type: AWS::EC2::PlacementGroup
    Properties:
      Strategy: cluster

# Enhanced Networking + EFA 対応インスタンス
resource "aws_placement_group" "hpc" {
  name     = "hpc-cluster"
  strategy = "cluster"
}

resource "aws_instance" "hpc_node" {
  ami           = "ami-xxxxxxxxxxxxxxxxx"
  instance_type = "c5n.18xlarge"

  placement_group = aws_placement_group.hpc.name

  network_interface {
    device_index         = 0
    network_interface_id = aws_network_interface.efa.id
  }
}

resource "aws_network_interface" "efa" {
  subnet_id       = aws_subnet.private.id
  security_groups = [aws_security_group.hpc.id]

  # EFA有効化
  interface_type = "efa"
}

✅ ベストプラクティス vs アンチパターン

EC2ネットワーク性能を最大限に活用するための推奨事項と避けるべき構成。

🔍 トラブルシューティング

EC2ネットワーク性能に関する一般的な問題と解決方法。

🎯 試験対策ポイント（ANS-C01 / SAP-C02）

AWS認定試験で問われるEC2ネットワーク性能のポイントを整理します。

❓ よくある質問（FAQ）

📖 用語集

📚 参考文献

公式ドキュメントと関連リソースへのリンク集です。