Azure Batchとは？機能概要や料金、設定手順についてわかりやすく解説

クラウドコンピューティングを駆使し、大量のデータや複雑な演算タスクを高速かつ効率的に処理したい、そんなニーズに応えるサービスがMicrosoft Azureの「Azure Batch」です。
インフラの管理負担を減らし、クラウドの柔軟さを活かしたコスト効率の良い運用も可能です。

本記事では、Azure Batchの基本概念、機能、組織的な特徴から、利用の流れ、実例、利点まで、幅広く解説していきます。
金融、メディア、製造、エンジニアリング業界など、様々な分野での大規模処理が必要なシナリオにおいて効果を発揮。

Azure Batchで素早く複数のタスクをまとめて処理し、ワークロードをスマートに管理するスキルを身につけましょう。

Azure Batchとは

Azure Batchは、大規模で並列的な計算処理を自動的にスケジュールし、管理するためのサービスです。このサービスを利用することで、数千台規模の仮想マシンを使用して、大量のタスクを並列に実行することが可能になります。

主に、データ処理、シミュレーション、画像・動画のレンダリング、機械学習トレーニングなど、大規模なバッチ処理が必要な場面に適しています。

Azure Batchイメージ図　参考:Azure

企業が大規模なコンピューティングリソースを効率的に管理し、複雑な計算処理をスムーズに実行するために役立つ、そんなAzure Batchについて以下解説します。

Azure Batchの概要

まず、Azure Batchについての基本的なご紹介をします。主に以下の３つの特徴があります。

大規模なバッチ処理を効率的に実行

Azure Batchは、大量のデータ処理や計算を効率的に行うためのクラウドサービスです。
例えば、複雑で時間がかかる計算作業を複数のコンピューターに分けて実行し、処理を早く終わらせることができます。

コンピューティングノード（仮想マシン）のプールを作成・管理

ユーザーの要求に応じて自動的に仮想マシンのグループ（コンピューティングノードのプール）を作成し、管理してくれます。
そのため、ユーザーは個別の仮想マシンの設定や運用を気にする必要がなく、大量の計算を一気に処理するリソースを簡単に利用できます。

アプリケーションのインストールとジョブのスケジューリング

ユーザーが指定したアプリケーションを各コンピューティングノード（仮想マシン）に自動的にインストールし、ジョブやタスクを効率的にスケジュールしてくれます。

Azure Batchの特徴

次に、Azure Batchが得意とする作業（ワークロード）の種類や管理方法の多様性について説明します。

本質的に並列なワークロードに適している

Azure Batchは、複数のタスクを同時に並べて処理できる作業に特に向いています。

• パラメータスイープ
  同じプログラムやアルゴリズムを、少しずつ違う設定で何度も実行して結果を比較する作業。

• モンテカルロシミュレーション
  さまざまな条件で多くのシミュレーションを実行し、その結果を統計的に分析する作業。

• 画像や動画の一括処理
  たくさんの写真や動画に同じフィルターやエフェクトを適用する作業。

上記は一例ですが、同じ作業をたくさんのデータや条件で繰り返すような作業が得意です。

密接に結合したワークロードも実行可能

Azure Batchは、ノード間の通信が必要な複雑な作業（密結合ワークロード）も得意としています。

これは、Azure Batchが「MPIアプリケーション（Message Passing Interface）」や「Kubernetes」を効率的に動かすために必要な機能や設定を備えているからです。

例えば、

• 流体力学シミュレーション
  空気や水などの流れをシミュレーションし、物理現象を再現する計算。

• 分子動力学シミュレーション
  分子や原子の動きをシミュレートし、化学反応や薬剤の効果を分析する作業。

• 機械学習の分散トレーニング
  複数のマシンを使って、より効率的に機械学習モデルをトレーニングする作業。

こうした作業は、単一のコンピュータでは処理が難しいため、複数のノードが協力して計算を行うことで、効率的に実行されるものです。

管理方法の多様性

Azure Batchは、次のようなさまざまな方法で管理・操作することができます。

1. Batch API
   Azure Batchは、.NET、Python、Java、Node.jsなどのSDKを通じてプログラムから操作できます。

2. Azure CLI
   コマンドラインツールであるAzure CLIを使って、Batchジョブやタスクを管理できます。

3. Azure Portal
   グラフィカルユーザーインターフェースを提供し、直感的にBatchアカウントやジョブを管理できます。

4. Azure Batch Explorer
   詳細なジョブ管理や監視が可能なデスクトップアプリケーションです。

Azure Batchの構成要素

ここで、Azure Batchを構成する主要な要素について、それぞれの役割と関係性を解説していきます。

Batchアカウント

Batchアカウントは、Azure Batchのリソースを整理し、管理するための基本的な単位です。
このアカウントを通じて、Azure Batch内のさまざまなリソース（プール、ジョブ、タスク）を作成し、管理します。

コンピューティングノード（仮想マシン）

仮想マシン（VM）は、Azure Batchで実際の計算処理を行うコンピューティングリソースです。Azure Batchでは、ユーザーのニーズに合わせてさまざまなサイズや構成の仮想マシンを選択することができます。

また、GPUを搭載した高性能な仮想マシンも利用できるため、特にグラフィックス処理や機械学習などの高い処理能力を必要とする作業にも対応できます。

プール

プールは、同じ構成の仮想マシン（コンピューティングノード）を集めたグループのことを言います。

プールのサイズは柔軟に変更できるため、例えば、急に計算量が増えた場合には仮想マシンの数を増やし、必要がなくなった場合には減らすことができます。

ジョブ

ジョブは、1つ以上の関連するタスクの集合で、特定の目的に向けた作業単位をまとめたものです。

タスク

タスクは、Azure Batchにおける実際の計算処理の最小単位です。各タスクは、1つのコマンドラインアプリケーションを実行し、具体的な処理を行うことになります。
大規模な計算や処理は、複数のタスクに分割され、それぞれが並列で実行されます。

階層的な構成

以上のことから、Azure Batchは、階層的に組織化されていることが分かります。

ジョブは、作業を実行するためにプール（仮想マシンの集合）に割り当てられ、プール内のノード（仮想マシン）がタスクを分担し、効率的に計算を実行していきます。

階層イメージ図　参考：Azure

この階層構造により、Azure Batchは効率的で柔軟なバッチ処理システムを構築でき、さまざまな規模や性質のワークロードに対応することができるのです。

Azure Batchの設定手順

では、ここからAzure Batchの設定手順について具体的に紹介していきます。大まかな流れは以下のとおりです。

1. Azure PortalでBatchアカウント作成
   Azure Portalにログインし、「Batchアカウント」を作成します。

2. プールの設定
   アカウント作成後、計算に使用する仮想マシンのプールを設定します。

3. ジョブとタスクの作成
   プールが設定されたら、ジョブを作成し、そのジョブに関連するタスクを設定します。

4. ジョブの実行
   設定が完了したら、ジョブを実行して計算処理を開始します。

Azure PortalでBatchアカウント作成

1. Azure Portalにサインインします。
   Azureポータルにアクセスし、Azureアカウントでサインインします。

   
   Azureポータル画面

2. ①検索画面から[Batch アカウント] を検索し、②選択します。
   
   検索画面
   
   

3. [Batch アカウント] ページで、[作成] を選択します。
   
   作成ボタン
   
   

4. [新しい Batch アカウント] 画面で、次の値を入力または選択します。
   
   入力画面

   • [サブスクリプション]
   • [リソース グループ]
   • [アカウント名]
   • [場所]
   • [ストレージ アカウント] を作成または選択
     
     

5. ページの下部にある [確認と作成] を選択し、[作成] を選択します。
   
   確認と作成ボタン
   
   

6. 「デプロイが完了しました」というメッセージが表示されたら、[リソースに移動] を選択して、作成した Batch アカウントに移動します。
   
   デプロイ成功画面

プールの設定

次に、Batch アカウントに Windows コンピューティング ノードのプールを作成します。

1. Batch アカウント ページで、左側のナビゲーションから [プール] を選択します。

   
   メニューバーのプール選択
   
   

2. [プール] ページで、[追加] を選択します。
   
   追加ボタン
   
   

3. [プールの追加] ページの以下の項目にご自身の環境設定を記載し、入力したら[OK]を選択します。

   
   プールの追加入力画面

ジョブとタスクの作成

次に、プールで実行するジョブを作成します。

1. Batchアカウントの ページで、左側のナビゲーションから [ジョブ] を選択します。
   
   ジョブ選択画面
   
   

2. [ジョブ] ページで [追加] を選択します。
   
   ジョブ追加ボタン
   
   

3. [ジョブの追加] ページの [ジョブ ID] を入力し、 [プールの選択] を選択します。
   
   ジョブ入力画面
   
   

4. [プールの選択] ページで さきほど作成したプールを選択し、[選択] を選択します。
   
   作成したプールの選択画面
   
   

5. [ジョブの追加] ページで、[OK] を選びます。
   
   OKボタン

   Batch によってジョブが作成され、[ジョブ] ページに一覧表示されます。

ジョブの実行

ここからは、ジョブで 2 つの同じタスクを作成して実行するという例を作成してみます。

1. [ジョブ] ページで [myJob] を選択します。
   
   ジョブページ
   
   

2. [タスク] ページで、[追加] を選択します。
   
   タスク追加ボタン
   
   

3. [タスクの追加] ページの [タスク ID] にと入力し、[コマンド ライン] に以下のように入力します。

cmd /c "set AZ_BATCH & timeout /t 90 > NUL"

タスクの追加入力画面

4. [送信] を選択します。

   
   送信ボタン
   
   

5. 前の手順(1~4)を繰り返して 2 つ目のタスクを作成します。（[タスク ID] は「myTask2」と入力しました。）
   
   タスク表示画面
   
   

各タスクを作成すると、プールで実行するために Batch によってキューに登録されます。タスクは、プール内のノード（仮想マシン）が使用可能になったタイミングで実行されることになります。

Azure Batchの使用例

以下ではAzure Batchの具体的な活用シーンをご紹介します。

モンテカルロ法によるリスクシミュレーション

モンテカルロ法は、確率的なモデルを用いて複数のシナリオをシミュレートし、その結果を統計的に分析する手法です。金融機関では、リスク管理や価格予測に広く活用されています。

例えば、

- ポートフォリオのリスク評価 
- デリバティブの価格計算 
- 市場変動の予測

などです。

こうしたシミュレーションは、大量の独立した計算を必要とするため、Azure Batchの並列処理能力をフルに活かすことができます。

大量の画像処理

メディア・エンターテインメント業界では、大量の画像や動画ファイルを処理する作業が頻繁に発生します。

例えば、

- 動画のエンコーディングやトランスコーディング
- 画像のリサイズや色調補正 
- 3Dレンダリング

などです。

Azure Batchを活用することで、大量の画像や動画処理をスムーズに行い、制作効率を大幅に向上させることができるのです。

金融サービス、製造、エンジニアリング、メディア業界での活用

Azure Batchは、大規模な計算能力が必要とされる以下の業界でも、処理時間の短縮やコストの削減に大きく役立っています。

例えば、

- 金融サービス：信用リスク分析、詐欺検出モデルの訓練 
- 製造：製品設計のシミュレーション、品質管理分析 
- エンジニアリング：構造解析、流体力学シミュレーション 
- メディア：コンテンツ配信の最適化、視聴者行動分析

Azure Batchを活用することで、従来は数日かかっていた処理を数時間に短縮するなどの効果が得られています。

Azure Batchのメリット

最後に、Azure Batchを使うことで得られるメリットは以下の3つです。

インフラ管理の手間

Azure Batchを利用するとインフラストラクチャの管理を行う必要がありません。

• ハードウェアの調達・維持が不要:
  Azure Batchを使うと、仮想マシンやサーバーなどのハードウェアを自社で用意する必要がありません。

• スケーリングや負荷分散を自動で管理
  Azure Batchは、作業量に応じてリソースを自動的に増減（スケーリング）し、必要な負荷分散を行ってくれます。

• セキュリティとコンプライアンスの確保
  Azureのプラットフォーム上で実行されるため、セキュリティ対策やコンプライアンス対応が自動的に行われます。

つまり、ITチームはサーバーの管理や設定の手間から解放されるのです。

並列処理によるジョブの高速化

Azure Batchは、並列処理を活用することで、ジョブの実行速度を大幅に向上させます。その理由は以下のとおりです。

• 数百から数千のコンピューティングノードを同時に利用可能。
• ジョブを小さなタスクに分割し、並列実行することで処理時間を大幅に短縮。
• 処理量が急増した場合でも、Azure Batchは自動的にノード数を増やすことで、効率的に対応できる。

例えば、「従来なら1000時間かかる処理」があった場合、これを100ノードで並列に処理することで、理論上は10時間程度に短縮できるのです。

Azure Batchの料金体系

ここで、Azure Batchの料金についてもご説明します。

Azure Batch自体は無料で使用できますが、仮想マシンのコア数、メモリ量、ストレージの使用量に基づいて課金されます。

• さまざまな仮想マシンのタイプ（インスタンスタイプ）があり、用途に合わせて選択できます。
• 低コストでリソースを使用できるスポットVMも利用可能です。スポットVMは通常よりも安価ですが、需要に応じて停止される可能性があるので注意しましょう。

詳細は、Microsoftの公式ドキュメントを参照してください。

まとめ

本記事では、Azure Batchの概要、特徴、主要な構成要素、具体的な使用例、およびそのメリットについて解説しました。

Azure Batchは、大規模な並列処理や高性能計算ワークロードを効率的に実行するためのクラウドサービスであり、金融、製造、エンジニアリング、メディアなど幅広い業界で活用されています。インフラストラクチャ管理の負担軽減、処理時間の大幅な短縮、コストの最適化など、Azure Batchを使用することで多くのメリットがあり、企業のデジタルトランスフォーメーションを加速させる重要なツールとなっています。

ぜひ、Azure Batchを活用することで複雑な計算タスクの効率化とビジネス価値の創出に役立ててください。
この記事が、皆様のお役に立てたら幸いです。