中規模WEBシステムのインフラアーキテクチャ設計で パターン１とパターン２では コスト面、性能面、運用面ではどちらが適切でしょうか？

Question

中規模WEBシステムの（月間UU8万月間PV900万） インフラアーキテクチャ設計で
パターン１とパターン２では
コスト面、性能面、運用面、ではどちらが適切でしょうか？
AIに聞いたところパターン２の方がコスト面と性能面で優れていると回答が来ました。
これは正しいでしょうか？AIではなく実学としてのプロのご意見伺いたいです。

また、将来的にユーザ数が増えることを想定した場合の意見もいただきたいです。→ 月間UU16万月間PV1800万　→月間UU: 数百万以上

パターン1: Application Gateway + WAF

パターン2: Azure Load Balancer(L4負荷分散) + Cloudflare WAF + Nginx + Cloudflare Page Rules + Cloudflare SSL

「AI回答」
将来的にトラフィックが大幅に増加することを想定した場合（月間UU: 数百万以上、月間PV: 数億以上）、コスト、性能、運用の観点から、パターン1（Application Gateway + WAF）とパターン2（L4負荷分散 + Cloudflare WAF + Nginx + Cloudflare Page Rules + Cloudflare SSL）を比較します。

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1. コスト面での比較

パターン1: Application Gateway + WAF

• Application Gateway + WAFのコストはトラフィック量に比例して増加します。

  • 固定費用: $300/月（Standard_v2 SKU、1インスタンス）
  • トラフィック費用: $0.025/GB
    • 月間PV 1800万（18,000GB）の場合: 18,000GB * $0.025/GB = $450
    • 月間PV 数億（100,000GB）の場合: 100,000GB * $0.025/GB = $2,500
  • 合計:
    • 月間PV 1800万: $300 + $450 = $750/月
    • 月間PV 数億: $300 + $2,500 = $2,800/月

• スケーリング: Application Gatewayは自動スケーリング可能ですが、インスタンス数を増やすと固定費用が増加します（例: 2インスタンスで$600/月）。

パターン2: L4負荷分散 + Cloudflare WAF + Nginx + Cloudflare Page Rules + Cloudflare SSL

• Azure Load Balancer (ALB):

  • 固定費用: $25/月
  • トラフィック費用: $0.005/GB
    • 月間PV 1800万（18,000GB）の場合: 18,000GB * $0.005/GB = $90
    • 月間PV 数億（100,000GB）の場合: 100,000GB * $0.005/GB = $500
  • 合計:
    • 月間PV 1800万: $25 + $90 = $115/月
    • 月間PV 数億: $25 + $500 = $525/月

• Cloudflare WAF:

  • Cloudflare Proプラン: $20/月
  • WAFルール追加費用: $5/月
  • 合計: $25/月

• Nginx (Azure VM or AKS):

  • Azure VM (B2sサイズ): $40/月
  • トラフィック費用: $0.01/GB
    • 月間PV 1800万（18,000GB）の場合: 18,000GB * $0.01/GB = $180
    • 月間PV 数億（100,000GB）の場合: 100,000GB * $0.01/GB = $1,000
  • 合計:
    • 月間PV 1800万: $40 + $180 = $220/月
    • 月間PV 数億: $40 + $1,000 = $1,040/月

• Cloudflare Page Rules & SSL:

  • 無料プランで利用可能: $0/月

• 合計:

  • 月間PV 1800万: $115 (ALB) + $25 (Cloudflare WAF) + $220 (Nginx) = $360/月
  • 月間PV 数億: $525 (ALB) + $25 (Cloudflare WAF) + $1,040 (Nginx) = $1,590/月

コスト面の結論:

• パターン2の方がコスト効率が良いです。
• 特にトラフィックが増加しても、パターン1に比べてコストの増加が緩やかです。

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2. 性能面での比較

パターン1: Application Gateway + WAF

• メリット:
  • Azureネイティブの統合されたソリューションであり、パフォーマンスと信頼性が高い。
  • WAF機能が内蔵されており、セキュリティとパフォーマンスのバランスが良い。
  • 自動スケーリングに対応しており、トラフィック増加に柔軟に対応可能。
• デメリット:
  • トラフィック量に応じてコストが直線的に増加する。
  • 大規模なトラフィック（数億PV以上）では、コストが高くなる可能性がある。

パターン2: L4負荷分散 + Cloudflare WAF + Nginx + Cloudflare Page Rules + Cloudflare SSL

• メリット:
  • CloudflareのグローバルCDNとWAFにより、大規模トラフィックにも対応可能。
  • NginxやTraefikなどのリバースプロキシはカスタマイズ性が高く、柔軟な構成が可能。
  • Cloudflareのキャッシュ機能により、オリジンサーバーの負荷を軽減できる。
• デメリット:
  • 複数のコンポーネントを組み合わせるため、構成や管理が複雑。
  • Nginxのスケーリングには追加の手間やコストがかかる（例: AKSへの移行やVMのスケールアウト）。

性能面の結論:

• 大規模トラフィックに対応する場合、パターン2の方が柔軟性と拡張性が高いです。
• Cloudflareのグローバルネットワークを活用することで、パフォーマンスと可用性を確保できます。

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3. 運用面での比較

パターン1: Application Gateway + WAF

• メリット:
  • Azureの管理画面で一元管理できるため、運用がシンプル。
  • 自動スケーリングやメンテナンスがAzure側で行われるため、運用負荷が低い。
• デメリット:
  • カスタマイズ性が低く、特定の要件に対応できない場合がある。

パターン2: L4負荷分散 + Cloudflare WAF + Nginx + Cloudflare Page Rules + Cloudflare SSL

• メリット:
  • 各コンポーネントを自由に選択・カスタマイズできるため、柔軟性が高い。
  • Cloudflareのキャッシュやセキュリティ機能により、オリジンサーバーの負荷を軽減できる。
• デメリット:
  • 複数のコンポーネントを組み合わせるため、構成やトラブルシューティングが複雑。
  • NginxやTraefikの運用には専門知識が必要。

運用面の結論:

• シンプルな運用を求める場合はパターン1が適しています。
• カスタマイズ性や柔軟性を重視する場合はパターン2が適していますが、運用負荷が高くなります。

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総合的な結論

• コスト: パターン2が優れています（特に大規模トラフィック時）。
• 性能: パターン2が優れています（Cloudflareのグローバルネットワークとキャッシュ機能により、大規模トラフィックに対応可能）。
• 運用: パターン1が優れています（シンプルで管理が容易）。

最終的な選択肢:

• 将来的なトラフィック増加を想定し、コストと性能を優先する場合: パターン2を選択。
• 運用のシンプルさを優先し、Azureネイティブの統合ソリューションを利用する場合: パターン1を選択。

ただし、パターン2を選択する場合は、運用チームのスキルセットやリソースを考慮し、必要に応じて自動化ツール（例: Terraform、Ansible）や監視ツール（例: Prometheus、Grafana）を導入して運用負荷を軽減することが重要です。