クラウドネイティブの次の開発方向は何でしょうか?

最近、関係省庁や委員会は、デジタル変革やその他の関連業務をガイドするための文書を集中的に発行しています。クラウドネイティブアーキテクチャが再び注目を集めています。あるメーカーによると、クラウドネイティブは2.0時代に入り、クラウド移行もリソース移行からアプリケーション移行、ビジネス移行へとアップグレードされ、企業のデジタル変革とインテリジェントアップグレードが推進されているという。上記の観点を要約できるもう 1 つの鮮明な声明があります。クラウド ネイティブにより、企業のクラウド化を「クラウド上」から「クラウド内」に移行できます。

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1. アプリケーションアーキテクチャの進化の起源

ビジネス モデルによって製品の形態が決まり、製品によって R&D モデルが決まり、R&D モデルによって採用すべき技術が決まるということは、誰もが知っています。長年にわたるエンタープライズ アプリケーション アーキテクチャの発展を見ると、従来のアプリケーションの時代、インターネット アプリケーションの時代、デジタル変革アプリケーションの時代を経験してきました。時代が異なれば需要も異なり、当然ながらテクノロジーに対する要件も異なります。

従来のアプリケーション要件は比較的固定されており、通常はプロジェクトベースで運用されます。ユーザー トラフィックは予測可能で、容量は限られており、シャットダウンと起動の要件はそれほど厳しくありません。対応するアプリケーション アーキテクチャは、一般的にモノリシック アプリケーションと垂直アーキテクチャであり、統合方法は直接接続モードまたはメッシュ統合であることがほとんどです。

インターネット アプリケーションの特徴は、需要の継続的な発展、プロジェクト ベースではなく製品化、そして急激な増減を経験することが多い非線形のユーザー数です。アプリケーション アーキテクチャは主に SOA アーキテクチャであり、統合方法は一般的に ESB などのアプリケーション統合プラットフォームを介して行われます。

デジタル変革の時代において、ビジネスの境界やビジネス活動はまったく予測不可能であり、これはインターネット企業にとっても大きな課題です。迅速な試行、迅速な検出、迅速な認識が必要です。アプリケーションはサービス指向で提供されます。ビジネスの俊敏性を前提として、テクノロジー システムの継続的なリリース、分散型の大規模な同時実行、グレースケール リリース、オンライン テストはすべて基本的な要求です。ビジネスの俊敏性の継続的な解放、アプリケーション プラットフォームの弾力性の要求、ビジネス環境の変化は、クラウド ネイティブの出現の時代背景です。

2. マイクロサービスは避けられない話題

まず、概念をもう一度明確にする必要があります。マイクロサービスはテクノロジーではなく、ソフトウェア アーキテクチャのパターンと方法です。これは、アプリケーションを小さなサービスの集合として構築することをベースにしたソフトウェア開発アーキテクチャ手法です。ある意味では、マイクロサービスはモノリシック アプリケーションの反対です。本質的に、マイクロサービスとは、巨大なアプリケーションであるモノリシック アプリケーションを、複数の小さなサービスに分割し、それらのサービスが連携して、元のモノリシック アプリケーションによって提供される同等のビジネス サービスを完成させることです。モノリシック アプリケーションとリソースの間には 1 対 1 の緊密な結合関係があります。モノリシック アプリケーションのコラボレーションも内部コラボレーションであり、外部の動的な依存関係はありません。マイクロサービスに切り替えると、サービス間に依存関係が生じ、依存関係が複雑化します。

コンテナ化の出現により、マイクロサービス アーキテクチャがある程度推進されました。アーキテクチャはモノリシックアプリケーションから分散アプリケーションへ、そして分散アーキテクチャからクラウドネイティブアーキテクチャへと進化しており、その中でマイクロサービスが不可欠な役割を果たしています。

マイクロサービス システムとクラウド ネイティブ アーキテクチャのコンポーネントには、独自の部分と重複する部分があります。

まず、マイクロサービス システムにはビジネス システムが関与します。ビジネスニーズから始めて、DDD などの概念を採用し、マイクロサービスのビジネス モデルを構築します。この部分は、実際にはクラウド ネイティブ アーキテクチャ システムには存在しません。

同様に、クラウド ネイティブは新しいタイプのインフラストラクチャ上に構築されます。いわゆる新しいインフラストラクチャは、分散クラウドと不変の原則を組み合わせたものです。マイクロサービスは外部依存関係を重視し、インフラストラクチャ部分は考慮しません。

マイクロサービスとクラウド ネイティブの共通の懸念事項は、実際にはテクノロジー システムと管理システムという 2 つの部分です。テクノロジー システムには主にマイクロサービス テクノロジー アーキテクチャと統合ツールが含まれますが、クラウド ネイティブではクラウド プラットフォームとコンテナー化機能が重視されます。管理システムは、敏捷性、R&D プロセスにおける R&D 標準とメトリック、運用および保守プロセスにおける CI\CD など、ビジネスの観点からどのように管理サポートをサポートし、取得するかに重点を置いています。

マイクロサービス アーキテクチャの考え方に基づいて、マイクロサービス アーキテクチャ、DevOps、コンテナ テクノロジが自然に組み合わされ、クラウド ネイティブ アプリケーション アーキテクチャのプロトタイプが形成されます。

3. クラウドネイティブの基礎知識

1. 基本概念

クラウド ネイティブは、文字通りクラウドとネイティブの 2 つの部分に分けられます。 CNCF はクラウド ネイティブを次のように定義しています。「クラウド ネイティブ テクノロジーは、パブリック クラウド、プライベート クラウド、ハイブリッド クラウドなどの新しい動的環境で、組織が弾力的にスケーラブルなアプリケーションを構築および実行するのに役立ちます。クラウド ネイティブの代表的なテクノロジーには、コンテナー、サービス メッシュ、マイクロサービス、不変インフラストラクチャ、宣言型 API などがあります。これらのテクノロジーにより、フォールト トレラントで管理しやすく、監視しやすい疎結合システムを構築できます。信頼性の高い自動化と組み合わせることで、エンジニアはシステムに頻繁かつ予測可能な大きな変更を簡単に加えることができます。」

2. 基本機能

CNCF は、クラウド ネイティブ アプリケーションの 3 つの主要な特性を提供します。

• コンテナ化されたパッケージング: コンテナに基づいて、全体的な開発レベルが向上し、コードとコンポーネントの再利用が可能になり、クラウドネイティブ アプリケーションのメンテナンスが簡素化されます。アプリケーションとプロセスをアプリケーション展開の独立した単位としてコンテナ内で実行し、高いレベルのリソース分離を実現します。
• 動的管理: 集中型のオーケストレーションおよびスケジューリング システムによる動的管理とスケジューリング。
• マイクロサービス指向: サービス間の依存関係を明確にし、サービスを相互に分離します。

クラウド ネイティブには、企業がビジネス ソフトウェアを迅速かつ継続的に、確実に、大規模に提供できるようにする一連のアプリケーション パターンが含まれています。クラウド ネイティブは、マイクロサービス アーキテクチャ、DevOps、およびコンテナーによって表されるアジャイル インフラストラクチャで構成されます。

クラウド ネイティブは、簡単に言えば、クラウド ネイティブ = マイクロサービス + DevOps + 継続的デリバリー + コンテナ化です。

3. 進化と発展

クラウド ネイティブは誕生以来、概念の誇大宣伝の段階を過ぎてアーキテクチャ実装の段階に入り、クラウド ネイティブ 2.0 の概念が登場しました。クラウド ネイティブ 1.0 と 2.0 の最大の違いは、クラウド ネイティブ 1.0 はクラウド上に存在することです。つまり、コンテナー、マイクロサービス、DevOps などのクラウド ネイティブ機能をクラウド上にスタックすることを意味します。このアプローチは弾力性と俊敏性を実現しますが、インフラストラクチャ アーキテクチャ層の問題のみを解決します。これはリソース中心であり、リソース効率を最大化したり、最適なソリューションを実現したりすることはできません。

Cloud Native 2.0 は、アプリケーション中心の IN Cloud です。コンテナ、マイクロサービス、DevOps などの Cloud Native 1.0 の機能に加えて、リソースの割り当てにも重点が置かれています。

現在のインフラストラクチャの発展状況から判断すると、リソースクラウド移行のリソース中心の段階からアプリケーションクラウド移行のアプリケーション中心の段階へと進化しており、重点はリソースクラウド移行からアプリケーションクラウド移行に移りつつあります。最初のフェーズでは、リソースの自動化を目標に、リソース統合管理に重点を置きます。第 2 フェーズでは、アプリケーションの自動化を目標に、アジャイル アプリケーション管理に重点を置きます。

クラウド ネイティブの概念段階やクラウドへのリソース移行と比較すると、クラウド ネイティブ 2.0 の焦点は次のように変化しました。

• 効率的なリソース管理とスケジューリング: ソフトウェアとハ​​ードウェアの連携に基づいて多様なコンピューティング パワーを構築し、ロジック、仮想マシン、コンテナー、関数など、多様なコンピューティング パワーをアプリケーションに最大限に提供します。エッジクラウド連携と分散型クラウドアーキテクチャを基盤とし、マルチクラウドコンピューティングパワーの垂直統合と水平連携を実現し、分散型ユビキタスコンピューティングパワープラットフォームを形成します。アプリケーションを中心に、リソースの効率的な管理、スケジュール設定、オーケストレーションを実現し、ワンクリック展開、ワンビルド管理、インテリジェント認識を実現します。

• アジャイルなアプリケーション配信と管理: 革新的なアプリケーション開発モデルを通じて、アジャイルなアプリケーション配信と完全なライフサイクル管理をさらに実現し、企業が侵入型モードと非侵入型モードの両方を通じてアプリケーション アーキテクチャをアップグレードできるように支援します。

• インテリジェントなビジネスサポートとオープン性：主に、データの集約と統合、データ操作を適切に行い、データの資産化、データのビジネス化、ビジネスのデータ化を促進し、AIなどの新しいテクノロジーを使用してデータのビジネスへの二次エンパワーメントを実現し、ビジネスのインテリジェントなアップグレードを実現する方法についてです。

• 完全なセキュリティ、信頼性、コンプライアンス: クラウド ネイティブの統合と基本リソースの管理により、基本リソースとインフラストラクチャのセキュリティに基づいて、アプリケーション、データ、ビジネスのセキュリティをさらに強化できます。

4. 予測されるクラウドネイティブ開発のトレンド

クラウドの発展における次のステップは、上位のアプリケーションやビジネスがクラウドの存在を意識しないようにすることだという見解を私は以前にも表明しました。クラウドネイティブ開発の次のステップは、この方向に進むことです。クラウドネイティブは分散クラウドと深く統合され、コスト最適化と組織最適化を十分に考慮しながら、ビジネスの隅々までフルスタッククラウドの拡張を推進します。

既存のクラウドネイティブ インフラストラクチャは、基本的に単純な積み重ねと単純な重ね合わせの状態にあります。アプリケーションの状態に基づいたリソースの動的な認識と自動供給はまだ比較的難しい段階にあり、一般ユーザーが実行できる範囲には達していません。クラウドネイティブの次の開発目標は、ソフトウェアとハ​​ードウェアの連携とリソース利用の効率を向上させ、一般の顧客が手の届く範囲のリソースとアプリケーションの状態の相互認識を実現し、複雑なリソースのスケジューリングとオーケストレーションを実現することです。

異種テクノロジ スタックは今後も長期間存在し続け、マイクロサービス ガバナンスはエンタープライズ アプリケーション アーキテクチャ ガバナンスにおける重要なタスクとなります。サーバーレスもその価値と活力を継続的に発揮し、大手企業での実証効果を徐々に拡大していきます。

アプリケーション中心のクラウドネイティブ アーキテクチャはますます急速に発展しますが、私たちは依然として冷静な判断を下す必要があります。どのようなアーキテクチャやテクノロジーが使用されるかに関係なく、最終的な目標は効率的なビジネスサポートを実現することです。したがって、私たちは、戦略に基づいて需要を中心に据えたエンタープライズ アーキテクチャを継続的に構築することが、長期的かつ基本的なタスクであると考えています。