AWS Lambda SnapStart - コールドスタートを最大90%短縮

Lambda SnapStartとは

AWS Lambda SnapStartは、関数の初期化済みスナップショットを保存し、コールドスタート時にそれを復元することで、起動時間を大幅に短縮する機能です。

対応言語

仕組み

通常のコールドスタート:
1. コンテナ起動
2. ランタイム初期化
3. 関数コード読み込み
4. 初期化コード実行
5. ハンドラー実行
→ 合計: 2-10秒（Javaの場合）

SnapStart:
1. キャッシュされたスナップショットを復元
2. ハンドラー実行
→ 合計: 200-500ms

スナップショットのライフサイクル

flowchart TB
    subgraph FirstDeploy["初回デプロイ時"]
        F1["1. 関数を初期化"]
        F2["2. 初期化後のメモリ状態をスナップショット"]
        F3["3. スナップショットをキャッシュに保存"]
        F1 --> F2 --> F3
    end

    subgraph LaterStart["以降の起動時"]
        L1["1. キャッシュからスナップショットを復元"]
        L2["2. afterRestore フックを実行"]
        L3["3. ハンドラーを実行"]
        L1 --> L2 --> L3
    end

    FirstDeploy --> LaterStart

設定方法

AWS Console

Lambda > 関数 > 設定 > 一般設定 > SnapStart
→ "PublishedVersions" を選択

AWS SAM

# template.yaml
Resources:
  MyFunction:
    Type: AWS::Serverless::Function
    Properties:
      Runtime: java21
      Handler: com.example.Handler::handleRequest
      SnapStart:
        ApplyOn: PublishedVersions
      AutoPublishAlias: live

Terraform

resource "aws_lambda_function" "example" {
  function_name = "my-function"
  runtime       = "java21"
  handler       = "com.example.Handler::handleRequest"

  snap_start {
    apply_on = "PublishedVersions"
  }
}

resource "aws_lambda_alias" "live" {
  name             = "live"
  function_name    = aws_lambda_function.example.function_name
  function_version = aws_lambda_function.example.version
}

ランタイムフック

Java (CRaC)

import org.crac.Context;
import org.crac.Core;
import org.crac.Resource;

public class Handler implements RequestHandler<APIGatewayProxyRequestEvent, APIGatewayProxyResponseEvent>, Resource {

    private Connection dbConnection;

    public Handler() {
        // 初期化時に登録
        Core.getGlobalContext().register(this);
        // DB接続を確立
        this.dbConnection = createConnection();
    }

    @Override
    public void beforeCheckpoint(Context<? extends Resource> context) {
        // スナップショット前にDB接続をクローズ
        dbConnection.close();
    }

    @Override
    public void afterRestore(Context<? extends Resource> context) {
        // 復元後にDB接続を再確立
        this.dbConnection = createConnection();
    }

    @Override
    public APIGatewayProxyResponseEvent handleRequest(
            APIGatewayProxyRequestEvent event,
            Context context) {
        // ハンドラーロジック
    }
}

Python

import boto3
from aws_lambda_powertools import Logger

logger = Logger()

# グローバル変数（スナップショットに含まれる）
db_client = None

def init_db():
    global db_client
    db_client = boto3.client('dynamodb')

# 初期化フェーズで実行
init_db()

# 復元後に再初期化が必要な場合
def on_restore():
    global db_client
    # 接続をリフレッシュ
    db_client = boto3.client('dynamodb')

def handler(event, context):
    # スナップショットから復元されたdb_clientを使用
    return db_client.get_item(...)

注意点

一意性の確保

// 悪い例: スナップショット時の値が使い回される
private final String uniqueId = UUID.randomUUID().toString();

// 良い例: リクエストごとに生成
public APIGatewayProxyResponseEvent handleRequest(...) {
    String uniqueId = UUID.randomUUID().toString();
    // ...
}

ネットワーク接続

// スナップショット前に接続を閉じる
@Override
public void beforeCheckpoint(Context<? extends Resource> context) {
    httpClient.close();
    dbConnection.close();
}

// 復元後に再接続
@Override
public void afterRestore(Context<? extends Resource> context) {
    httpClient = HttpClient.newHttpClient();
    dbConnection = dataSource.getConnection();
}

パフォーマンス比較

Spring Boot (Java 17):
- 通常: 6,000ms
- SnapStart: 400ms (93%削減)

Quarkus (Java 17):
- 通常: 1,500ms
- SnapStart: 200ms (87%削減)

Python:
- 通常: 800ms
- SnapStart: 150ms (81%削減)

料金

追加料金なし
- SnapStart自体は無料
- 通常のLambda料金のみ
- スナップショットストレージも無料

ベストプラクティス

✓ 初期化コードを最適化（重い処理は初期化時に）
✓ beforeCheckpoint/afterRestoreフックを適切に実装
✓ 一意性が必要な値はリクエストごとに生成
✓ 接続プールは復元後にリフレッシュ
✓ バージョン/エイリアスを使用

まとめ

Lambda SnapStartは、コールドスタートの問題を劇的に改善する機能です。特にJavaなど起動時間が長いランタイムで効果が大きく、追加料金なしで利用できます。適切なランタイムフックの実装により、本番環境で安全に活用できます。