AWS Step Functions のよくある質問

AWS Step Functions はフルマネージドサービス型のサービスで、視覚的ワークフローを使用して分散アプリケーションやマイクロサービスのコンポーネントをより容易にコーディネートできます。それぞれ別個の機能を実行する個々のコンポーネントからアプリケーションを構築することで、より簡単にアプリケーションをスケーリング、およびより迅速に変更できるようになります。

Step Functions を使えば、安心してアプリケーションのコンポーネントを調整し、機能を配置できます。グラフィカルコンソールを使用して、アプリケーションのコンポーネントを一連のステップとして配置し、可視化できます。これにより、複数のステップからなるアプリケーションをより簡単に構築および実行できるようになります。

Step Functions では、各ステップが自動的にトリガーおよび追跡され、エラーが発生した場合は再試行されるため、アプリケーションが意図したとおりに整然と実行されます。また、各ステップの状態がログされるため、問題が発生した場合は、問題をより迅速に診断およびデバッグできます。コードを記述することなくステップを変更および追加できるため、アプリケーションをより簡単に発展させ、短期間でイノベーションを実現できます。

アプリケーションをサービスコンポーネント (またはステップ) に分割することで、1 つのコンポーネントに障害が発生しても、システム全体がダウンすることがありません。各コンポーネントは独立してスケールでき、変更のたびにシステム全体を再デプロイする必要なく、そのコンポーネントを更新することができます。

サービスコンポーネントのコーディネートとは、具体的には実行従属関係、スケジューリング、および同時実行を、アプリケーションの論理的フローに従って管理することです。このようなアプリケーションでは、サービスオーケストレーションを使用してこれを実行し、障害を処理できます。

Step Functions は、一連のステップに細分できる計算上の問題やビジネスプロセスに役立ちます。エンドトゥーエンドワークフローを作成して、相互依存するジョブを管理するのも便利です。一般的ユースケースには、以下のようなものがあります。

• データ処理: 複数のデータベースのデータを統合して統一レポートを作成したり、大規模なデータセットを便利な形式に改良および縮小したり、Amazon Simple Storage Service (S3) バケット内の数百万のファイルを高い同時実行性ワークフローで反復処理したり、マルチステップ分析や機械学習ワークフローを連携させたりすることができます。
• サーバーレスのジェネレーティブ AI アプリケーションの構築:Step Functions を活用して、 Amazon Bedrock の基盤モデルとのやりとりの調整、迅速な連鎖、微調整、220 以上の AWS サービスの機能による強化を行います。
• DevOps および IT オートメーション: 継続的インテグレーション、継続的デプロイのためにツールを構築、またはインフラストラクチャーの変化に自動的に応答する事象主動のアプリケーションを作成します
• e コマース – 注文のフルフィルメントや在庫追跡など、ミッションクリティカルなビジネスプロセスを自動化する。
• ウェブアプリケーション – 強力なユーザー登録プロセスとサインオン認証を実装する。
  

詳細については、AWS Step Functions のユースケースおよびお客様の声をお読みください。

Step Functions を使用すると、ワークフローを一連のステップ、その関係および入出力とみなす状態マシンを定義することができます。状態マシンはそれぞれがワークフローダイアグラムの手順を表す状態の数を含んでいます。

状態は作業の実行、選択、パラメータの移動、並行実行の開始、タイムアウトの管理、または成功または失敗という形でワークフローを停止します。

視覚的なコンソールで各状態を実行順に自動的にグラフ化できるため、複数ステップのアプリケーションをより簡単に設計できます。コンソールでは各ステップのリアルタイムステータスが強調表示され、すべての実行の詳細な履歴が提供されます。

詳細については、Step Functions デベロッパーガイド How Step Functions Works をご覧ください。

サービスの統合を使用した AWS のサービスのオーケストレートや、アクティビティタスクを使用したセルフマネージド型アプリケーションコンポーネントのオーケストレートが可能です。

サービスの統合は、AWS のサービスの呼び出しをコンストラクトし、その応答をワークフローに含めることを支援します。AWS-SDK サービスの統合は、ワークフローから直接、200 以上のサービスから 9,000 以上の AWS API アクションを呼び出すことができます。

最適化されたサービスの統合は、IAM ポリシー生成や非同期ジョブの完了を自動的に待つ RunAJob パターンなどの機能により、AWS Lambda、Amazon Elastic Container Service (ECS)、AWS Glue、Amazon EMR などの共通サービスの使用をさらに簡素化します。

アクティビティタスクは、Amazon Elastic Compute Cloud (EC2)、Amazon ECS、モバイルデバイス、またはオンプレミスサーバーなど、任意のロケーションで実行するアクティビティワークとの統合を実現します。アクティビティーワーカーは 作業用に Step Functions をポーリング、Step Functions から入力を取り込み、コードを使用して作業を行い、結果をリターンします。アクティビティーワーカーは作業をリクエストするので、デプロイされファイアウォールの背後にあるワーカーを使用するのがより簡単です。

Step Functions 状態マシンは、サービスの統合とアクティビティタスクの組み合わせを含むことができます。Step Functions アプリケーションでは、データセンターで稼働しているワーカーとクラウドで稼働しているワーカーを組み合わせることができます。データセンター内のワーカーは、クラウドベースのサービスタスクとともに引き続き通常どおり稼働します。

Step Functions の使用を開始する方法はいくつかあります。

• Step Functions コンソールのサンプルプロジェクトをお読みください
• Step Functions デベロッパーガイドをお読みください
• 10 分間チュートリアルをお試しください

AWS Step Functions 状態マシンは宣言型の Amazon States Language を使用して、JSON で定義されています。

ウェブサービス API を使用して Step Functions と通信している限り、どのようなプログラミング言語でもアクティビティワーカーを作成できます。

ご希望の言語の AWS SDK を使用すると便利です。Lambda は、Node.js (JavaScript)、Python、Golang (Go)、および C# (.NET Core ランタイムおよび他の言語を使用) で記述されたコードをサポートしています。Lambda プログラミングモデルについての詳細は、Lambda デベロッパーガイドをご覧ください。

Step Functions には、動的な並列処理を行うためのマップ状態があります。マップ状態には、Inline と Distributed の 2 つの動作モードがあり、どちらのモードでもアイテムのコレクションに対して同じ一連のステップを実行します。Inline モードのマップは、40 の並列ブランチの同時実行と、ワークフローにおける 25,000 イベントまたは約 6,500 の状態遷移の実行履歴制限をサポートします。Distributed モードでは、最大 10,000 の並列ブランチでの実行が可能です。分散マップは、Amazon S3 に最適化されており、S3 バケット内のオブジェクトをより簡単に反復処理することができます。統合セクションのよくある質問を参照してください。分散マップの反復処理は、ペイロードと実行履歴の制限を克服するために、並列実行に分割されます。また、各反復処理は、べき等である Standard Workflow と、べき等ではないが高速で低コストの Express Workflow のどちらで実行するかを選択できます。マップ状態の詳細はこちら。

• Step Functions は、アプリケーション内のすべてのタスクとイベントを記録し、SQS では、アプリケーションレベルのトラッキングを独自に実装する必要があります。特に、アプリケーションで複数のキューを使用する場合です。
  
• Step Functions コンソールと可視化 API によって、アプリケーションを中心としたビューが提供され、そこで、実行の検索、実行の詳細情報へのドリルダウン、および実行の管理を行うことができます。SQS では、そのような追加の機能を実装する必要があります。
  
• Step Functions には、タスク間のデータ受け渡しや柔軟なタスク分散など、アプリケーション開発に役立つ機能が多数用意されています。一方、SQS では、アプリケーションレベルの機能を実装する必要があります。
  
• Step Functions は、分散アプリケーションを連携させるためのワークフローを構築する機能をすぐに利用できます。SQS では、基本的なワークフローを構築することができますが、その機能は限られています。
  

Step Functions では、より生産的かつ機敏なアプローチにより、視覚的ワークフローを使用してアプリケーションコンポーネントを調整できるため、新しいアプリケーションには Step Functions を使用することをお勧めします。プロセスにおいて介入する外部信号が必要な場合、または結果を親に返す子プロセスを起動する場合は、Amazon Simple Workflow Service (Amazon SWF) を使用してください。

SWF では、宣言型の JSON にステートマシンを記述するのではなく、ディサイダープログラムを書いて決定ステップからアクティビティステップを分離できます。Amazon SWF では、オーケストレーションロジックを完全に制御することが可能ですが、アプリケーションの開発はより複雑になります。選択したプログラミング言語でディサイダープログラムを記述することも、Flow Framework を使用して、自動的に非同期の相互作用を構造化するプログラミングコンストラクトを利用することもできます。

Amazon EventBridge は、イベントを使用してアプリケーションコンポーネントを接続するサーバーレスサービスです。これにより、開発者はスケーラブルなイベント駆動型アプリケーションを簡単に構築できます。API Destinations は EventBridge の機能で、イベントをサードパーティのエンドポイントに転送するルールを作成して、イベントプロデューサーとコンシューマーを切り離すことができます。

AWS Step Functions の HTTPS エンドポイント統合により、HTTPS ベースのサービスを呼び出し、ビジネスロジックに基づいて実行フローを制御するために使用できる応答を受け取ることができます。Amazon EventBridge はイベントのルーティングに重点を置いていますが、Step Functions はワークフローのオーケストレーションと状態の管理に重点を置いています。EventBridge API 宛先と Step Functions の HTTPS エンドポイント統合は、認証用の接続をサポートできるため、認証資格情報をサービス間で再利用できます。両方のサービスを一緒に使用して、拡張性が高く堅牢な分散アプリケーションを構築できます。

ログ、メディアファイル、販売取引、IoT センサーデータなどのデータの大規模な処理を実行するために、Distributed モードでマップ状態を使用してワークフローを作成することができます。Step Functions がアイテムを反復処理し、ワークフローの並列実行を瞬時に開始するため、オンデマンドなデータ処理を大規模に構築することができます。分散マップ状態は、S3 との連携に最適化されています。ワークフローの入力として、フィルタ条件を設定した S3 バケット、S3 マニフェストファイル、JSON コレクション、S3 に保存された CSV ファイルを指定することが可能です。また、分散マップの実行出力に S3 バケットを指定することができます。

HTTPS リクエストがお客様定義の API メソッドに送信される際にこれらの API が状態マシンを呼び出すよう、Step Functions API を Amazon API Gateway に関連付けることができます。

API Gateway API を使用して、分散型バックエンドアプリケーションのコンポーネントの調整のほか、承認リクエストおよび応答といったアプリケーションの各ステップに対する人間アクティビティタスクの統合を行う Step Functions 状態マシンを開始することができます。

アプリケーションで使用するサービスの API に対するサーバーレス非同期呼び出しも可能です。詳細については、「API Gateway を使用して Step Functions API を作成する」のチュートリアルをお試しください。

コレグラフィとオーケストレーションは、分散サービスが互いに通信する方法に関する 2 つの異なるモデルです。オーケストレーションでは、通信はより厳密に制御され、オーケストレーションサービスである Step Functions がサービスの相互作用と呼び出しの順番を調整します。

コレオグラフィは、厳密な制御を行わずに通信を実現します。Amazon EventBridge を使えば、イベントは集中的に調整されることなく、サービス間を流れます。多くのアプリケーションは、異なるユースケースに対してコレオグラフィとオーケストレーションの両方を使用します。 

Step Functions と EventBridge を併用する例としては、EventBridge Scheduler でスケジュールを作成またはイベントを送信して AWS Step Functions ワークフローを起動し、ワークフローの異なるステップでイベントを発信することが挙げられます。

AWS Step Functions は、アプリケーションのモニタリングのため、Amazon CloudWatch および AWS CloudTrail にメトリクスを送信します。Amazon CloudWatch によって、メトリクスの収集と追跡、アラームの設定が実行され、AWS Step Functions の変更にも自動的に反応します。

CloudTrail は Step Functions コンソールからのコール、およびコードコールから Step Functions API へのコールも含む、すべての Step Functions の API コールを事象として取り込みます。Step Functions はまた、ワークフロー内の統合された各サービス向けに CloudWatch Events マネージドルールもサポートし、必要時に AWS アカウントの CloudWatch Events ルールを作成および管理します。

詳細については、Step Functions デベロッパーガイド「モニタリングとログ記録」をご覧ください。

デフォルトでは、エクスプレスワークフローは、ワークフローの入力、出力、完了したステップを含むすべての結果を CloudWatch Logs にレポートします。異なるレベルのログ記録を選択してエラーをログすることができ、また入出力をログしないように選択できます。再試行回数を使いつくしたか、管理対象でない例外をもつワークフローは、最初から再実行する必要があります。

Step Functions は Amazon Bedrock との統合が最適化されています。自然言語を使用して、Bedrock の基礎モデルを Step Functions のワークフローから直接呼び出すことができます。これにより、次のことが可能になります。   

• Step Functions によって処理されたデータを生成型 AI 機能で強化し、テキストの要約、画像生成、パーソナライズなどのデータ処理の複雑さを軽減します。
• 最新の製品価格やユーザーパーソナライゼーションデータなどの情報をデータベースから取得し、Step Functions の組み込み関数を使用してプロンプトに挿入します。これにより、LLM が最新のデータを使用して応答の精度を向上させることができます。
• Step Functions でドキュメントを調べ、データを抽出し、ドキュメントをチャンク化して、データをデジタルテキストから埋め込みに変換することで、埋め込みを生成します。これは複数のステップからなるプロセスです。これは定期的なプロセスとしてスケジュールできます。
• プロンプトチェイニングには Step Function ワークフローを使用してください。複数の LLM 呼び出しをオーケストレーションし、チェーンの各段階に最適なモデルを選択することで、カスタマイズされた処理段階のチェーンを形成し、基礎モデルからコンテキストに即した正確な応答を抽出できます。
• ジェネレーティブ AI ワークフローでヒューマンインザループ (HITL) インタラクションを構築して、解答をモデレートして幻覚を避けたり、基礎モデルでサポートされていない応答を処理するロジックを組み込んだりできます。