クラウドネイティブの開発動向について簡単に解説

クラウド アーキテクチャの人気の高まりに伴い、「将来のソフトウェアはクラウド上で成長する必要がある」という概念がますます多くの人々に受け入れられるようになりました。クラウドは、エンタープライズ アプリケーションにオンデマンドのリソース割り当てのモデルを提供し、新しい効率的な方法でアプリケーションを展開します。企業は、従来のアプリケーションをクラウドに移行することを期待して、クラウドへの移行を開始しています。

[[357554]]

仮想化はクラウドコンピューティングの基盤となりますが、動作モードを変更せず、仮想マシンを単に物理マシンとして使用するだけでは、クラウドプラットフォームの利点を真に活用することはできません。アプリケーション アーキテクチャをアップグレードおよび変換することによってのみ、「クラウド アプリケーション」になることができます。

クラウドアーキテクチャの特性に基づいて、アプリケーションがクラウドの機能を最大限に活用し、クラウドの価値を発揮できる最適なパスを定義することが業界の緊急のニーズとなり、「クラウドネイティブ」が誕生しました。

時代の要請によりクラウドネイティブが登場し、技術範囲は徐々にシステム化されていった。

組織によってクラウド ネイティブに対する理解や定義は異なります。技術的な観点から見ると、クラウド ネイティブは、弾力的にスケーリングしやすいアプリケーションを構築できるテクノロジの種類を表す一般的な用語と考えることができます。ビジネスの観点から見ると、クラウド ネイティブは、ビジネス対応速度の向上と需要の効率的な実現をもたらします。クラウド ネイティブは、アプリケーションの配信サイクルを効果的に短縮できるため、需要をより迅速にコードに変換し、コードをより迅速にオンライン アプリケーションに変換できます。その結果、ユーザーにサービスを提供して、「市場投入までの時間」を短縮することで具体的なビジネス価値をもたらすことができます。

より抽象的な指導理念の観点から見ると、クラウド ネイティブは、ソフトウェア開発の将来の成長に向けた管理と実践の考え方を表しています。つまり、ソフトウェアはクラウド上で生成および展開され、新しいソフトウェア開発、リリース、運用および保守モデルに従うことで、ソフトウェアがクラウドの機能を最大限に活用できるようにします。

2013年、Pivo​​tal（米国のクラウドソフトウェア開発ツールおよびサービス企業）のMatt Stine氏は、長年のアーキテクチャとコンサルティングの経験に基づいてアイデア集をまとめ、開発と改善を続けてきました。これらには、DevOps、継続的デリバリー、マイクロサービス、アジャイル インフラストラクチャ、12 の要素など、いくつかの主要なトピックが含まれます。ビジネス能力に基づいた企業文化や組織構造の再編・構築だけでなく、方法論や原則、具体的な運用ツールも含まれます。クラウドネイティブのテクノロジーと管理方法を採用することで、ビジネスをクラウドで立ち上げたり、クラウド プラットフォームに移行したりすることが可能になり、クラウドの効率的で継続的なサービス機能を活用できるようになります。これにより、「クラウド ネイティブ」という比較的完全なカテゴリが形成されました。

商用アプリケーションの観点から見ると、クラウド ネイティブにはいくつかの重要な開発ノードがあります。2013 年には Docker プロジェクトが正式にリリースされました。 2014 年、Google と Redhat は共同で、より便利で迅速なコンテナ管理を実現する Kubernetes をリリースしました。 2015 年、Google、Redhat、Microsoft などの大手クラウド コンピューティング ベンダーといくつかのオープン ソース企業が共同で Cloud Native Foundation (CNCF) を設立しました。非営利団体 CNCF の本来の目的は、クラウドネイティブ コンピューティングの持続可能な開発を促進し、クラウドネイティブ テクノロジの開発者が優れた製品を迅速に構築できるように支援するなど、クラウドネイティブ関連テクノロジを促進、育成、標準化することです。その後、CNCF は急速に発展し、徐々に完全な一連のテクノロジを構築しました。

現在、クラウドネイティブテクノロジーの範囲には、次の 6 つの側面が含まれます。

まず、アプリケーションの定義とイメージの作成、CI/CD 構成、メッセージングとストリーミング、データベースを含むクラウド アプリケーションの定義と開発プロセスです。

2 番目は、アプリケーションのオーケストレーションとスケジューリング、サービス検出ガバナンス、リモート呼び出し、API ゲートウェイ、サービス メッシュなど、クラウド アプリケーションのオーケストレーションと管理プロセスです。

3番目は、監視と観測可能性です。この部分では、クラウド アプリケーションを監視、ログを収集、トレースする方法と、クラウド上で破壊テストを実行する方法について重点的に説明します。

4 番目は、コンテナ ランタイム、クラウド ネイティブ ストレージ テクノロジー、クラウド ネイティブ ネットワーク テクノロジーなどのクラウド ネイティブ基盤テクノロジーです。

5番目は、クラウド ネイティブ ツールセットです。上記のコアテクノロジーに加えて、プロセス自動化と構成管理、コンテナイメージリポジトリ、クラウドネイティブセキュリティテクノロジー、クラウドパスワード管理など、使用する必要があるサポートエコシステムや周辺ツールが多数あります。

6 番目に、PaaS の特殊な形式である Serverless は、より「極めて抽象的な」アプリケーション記述方法を定義します。

コンテナクラウドがビジネスデリバリーの効率を加速

クラウド ネイティブには 2 つの重要な考え方があります。1 つ目は、現在コンテナー イメージを通じて実現されているアジャイル不変インフラストラクチャです。つまり、アプリケーション インフラストラクチャは不変、自己完結型、自己記述型であり、さまざまな環境に完全に移行可能である必要があります。 2つ目はクラウドアプリケーションのオーケストレーション理論であり、現在の実装方法はKubernetesの「コンテナ設計パターン」です。

クラウド アーキテクチャの 3 層モデルで実装されるアジャイル不変インフラストラクチャは、コンピューティング、ネットワーク、ストレージなどの基本リソースを提供するために使用される IaaS 層に似ています。これらのリソースはプログラム可能かつ不変であり、API を通じて外部に直接サービスを提供できます。クラウド アプリケーションのオーケストレーションは、PaaS サービスをさまざまなビジネス機能に組み合わせることで実現され、サービス機能の再利用を実現します。 SaaS 機能とは、クラウド リソース上で直接展開および適用できる機能であり、顧客はクラウド ネイティブ アプリケーションを直接利用できるようになります。

実際には、コンテナ クラウド PaaS プラットフォームはアプリケーションに実装されており、徐々に商業的成熟段階に入りつつあります。 PaaS は本質的にはクラウド コンピューティング モデルの機能レイヤーです。企業がビジネス提供の効率を向上させ、企業コストを削減するのに役立ちます。クラウド ネイティブ テクノロジーに基づくコンテナ クラウド PaaS は、エンタープライズ IT インフラストラクチャの重要な部分になっています。

コンテナ クラウド PaaS インフラストラクチャ レイヤーは、仮想マシン、物理マシン、パブリック クラウド環境にデプロイできます。プラットフォーム アーキテクチャ レイヤーには、コンテナ オーケストレーションとスケジューリング、コンテナ ネットワーク、コンテナ ストレージが含まれます。 Container Cloud PaaS でサポートされる機能には、コンテナ アプリケーション管理、マイクロサービス、DevOps、メッセージ キュー、ビッグ データ、機械学習トレーニング プラットフォームなどのミドルウェア PaaS コンポーネントが含まれます。

コンテナ クラウド以前は、PaaS はアプリケーション操作をサポートするアプリケーション エンジンの提供に重点を置いていました。一方、コンテナ クラウド PaaS は DevOps とマイクロサービスを統合してアプリケーションの完全なライフサイクル管理の問題を解決し、それによって、エンタープライズ ビジネスの配信効率を加速し、より高い弾力性とスケーラビリティを実現するという前述の目標を達成します。

クラウドネイティブは徐々に成熟し、エコシステムはエッジに拡大している

クラウドネイティブの開発状況から判断すると、この分野の発展には注目に値するいくつかの特徴が見られます。

まず、クラウドネイティブはビジネス環境に徐々に適用され、改善されつつあります。サイバーセキュリティ企業 Stackrox の調査によると、2019 年は Kubernetes がコンテナ オーケストレーションで優位に立った年でした。回答者の 86% がオーケストレーションに Kubernetes を使用しており、2018 年の 57% から増加しています。「2018 年と比べると、コンテナ管理がエンタープライズ IT の主流になりつつあることは明らかです」と、エンタープライズ Kubernetes プラットフォームの Diamanti は述べています。

第二に、Kubernetes はセキュリティの面で大きなプレッシャーにさらされています。より高いセキュリティ要件を持つ顧客の場合、初期のセキュリティ レベルが低いプロジェクトでは良好なパフォーマンスを発揮したサイバー セキュリティが課題に直面します。同時に、アジャイル開発と DevOps によってもたらされるコードのリリースとデプロイメントの高頻度化により、セキュリティ要件も高まります。

最後に、クラウドからエッジへのアプリケーションの拡大に伴い、エッジ コンピューティングの分野でもクラウド ネイティブが開発および実装され、クラウド ネイティブの応用領域がさらに拡大しました。2018 年、KubeCon は新しい Kubernetes ベースのエコシステム KubeEdge を正式に発表し、Kubernetes エコシステムをクラウドからエッジに拡張しました。 KubeEdge は Kubernetes アーキテクチャ システムをベースとしており、オフライン操作やエッジ クラウド コラボレーションなど、エッジ シナリオ向けのさまざまな特殊機能をサポートします。クラウドネイティブのエコシステムと開発エクスペリエンスをエッジに拡張し、開発者に統合された開発、展開、管理ビューを提供し、エッジとクラウドの違いを隠します。

クラウド ネイティブ テクノロジーのシステムと方法論全体は、クラウド化プロセスにおいてアイデアと方法を統一し、クラウド戦略を実装する役割を果たすことができます。今後のデジタル変革において重要な役割を果たすことが予想されます。このパスでは、一連のベスト プラクティスとサポート ツールのサポートにより、クラウド機能、エンタープライズ管理機能、ビジネス開発機能を統合することができ、組織のクラウド戦略の実現においてより重要な役割を果たすことができます。