クラウドバーストの定義と応用

今日、パブリック クラウドは、IT インフラストラクチャを構築するための簡単で手間のかからない方法に急速に成長しました。

企業にすでにオンプレミス システムがある場合、ある時点でオンプレミス システムとオフプレミス システムを統合することが必要になる場合があります。これを実現する方法の 1 つはクラウド バーストですが、クラウド バーストとは正確には何でしょうか?では、「クラウドが破裂する」とはどういう意味でしょうか?

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「クラウド バースト」という用語は新しいものではなく、過去 10 年間にわたって企業の IT 部門で議論されてきました。

クラウド バーストとは、企業がオンプレミスのワークロードを拡張し、その運用の一部 (またはすべて) をパブリック クラウドに移行することを意味します。これは、ピーク需要への対応など、作業負荷の急激な増加を緩和するためによく行われます。

クラウド バーストは、アップグレードや置き換えの際にオンプレミス ツールキットの負荷を軽減するために、アプリケーションがクラウドに部分的または完全に移行される場合のワークロード移行を支援するツールとしても使用できます。

クラウド バーストの「オンデマンド」モデルは、未使用の高価な機器を大量にオンサイトに保持することなく、ワークロード需要の急増やピークに対応する機能を提供します。

ウェブサイトのトラフィック

たとえば、ウェブサイトのトラフィックのピークが年に 3 ～ 4 回しか発生しない場合は、ピーク時にオンデマンドでのみ使用されるインフラストラクチャを使用して、それらの需要を満たすのが合理的です。

需要が減少すると、クラウド コンピューティング リソースがシャットダウンされる可能性があります。これにより、オンプレミスのデータセンターと比較して大幅なコスト削減が実現します。

さらに、クラウド バーストを使用すると、企業がオンプレミスのデータ センターを拡張する必要性を軽減できます。

コンピューティングのニーズが増大し、データセンターの構築やオンプレミスのデータセンターの拡張が必要になると想像してください。企業が設備投資を削減するために、一部のワークロードをパブリック クラウドに移行するのは理にかなっています。

この状況は、正確にはクラウド バーストのシナリオではありません。定義上、バーストとは、ワークロードが一定期間クラウドに移動され、最終的にオンプレミスに戻されることを意味するためです。ただし、既存のデータセンターをアップグレードする際の一時的なソリューションとして使用することはできます。

クラウドバーストに関する誤解

クラウドバーストは良いアイデアのように思えるかもしれませんが、実際には非常に困難です。多くのアプリケーションは、本質的に「モノリシック」であるため、2 つ (またはそれ以上) のコンピューティング環境に同時に分散されるようには設計されていません。

たとえば、大規模なリレーショナル データベース上に構築されたシステムを考えてみましょう。クラウドに移行するということは、アプリケーション全体を移動することを意味します。アプリケーション層を分離できる場合でも (たとえば、Web 層をアプリケーション ロジックおよびデータベースから分離する)、クラウド プラットフォームによってこれらの層間に生じる遅延により、クラウド バーストが課題となる可能性があります。

そのため、多くの組織がクラウド バーストに関心を持っているかもしれませんが、そのプロセスを真に動的な方法で実装している組織はほとんどありません。実際、多くのクラウド バースト プロジェクトは、アプリケーション全体またはアプリケーション グループをシームレスにパブリック クラウドに移動することに重点を置いています。

クラウドバーストとストレージ

クラウドバーストのシナリオでデータストレージを実装するにはどうすればよいでしょうか?

まず、ストレージは、アプリケーションをパブリック クラウドに出入りできるようにする上で重要な役割を果たします。アプリケーションをパブリック クラウドにバーストするプロセスは、通常、アプリケーションとデータを一緒に移動するか、既存の別のアプリケーション インスタンスにデータを移動することに基づいています。

たとえば、今日のほとんどのアプリケーションは仮想マシンとしてパッケージ化されています。 Velostrata（Google が買収）、Zerto、Racemi などのベンダーはすべて、仮想マシン全体をクラウドに移行する機能を提供しています。

クラウド コンピューティング プロバイダーにも独自のソリューションがあります。これらのツールの中には、仮想マシン全体を 1 回限りのプロセスで移動することに重点を置いているものもあります。しかし、たとえば Velostrata は、アクティブなデータを移動し、VM の更新を真に動的な方法でオンプレミスに戻す機能を提供します。

この機能は、アプリケーションとデータの同期を維持するという、このタイプの移行における主な問題の 1 つを浮き彫りにします。

複数の仮想マシン (または仮想マシンのグループ) をネットワーク経由で移動すると、コストがかかり、時間がかかります。これは、仮想マシンをオンプレミスに戻す場合に特に当てはまります。ハイパースケール クラウド コンピューティング プロバイダーはデータ送信に対して料金を請求するため、ユーザーがアプリケーションとデータをクラウドからオンプレミスに戻すことは不可能です。

考慮すべき遅延もあります。多くの場合、パブリック クラウド プラットフォーム間を移動するとアプリケーションが使用できなくなるため、問題が発生する可能性があります。停止が長引くとユーザー エクスペリエンスに影響するため、可能な限り対処する必要があります。

ストレージ中心のクラウドバースト

データをパブリッククラウドに移動するにはどうすればよいでしょうか?パブリック クラウドをオンプレミス ストレージの拡張として使用するという単純な方法は、以前から存在しています。バックアップ ベンダーやプライマリおよびセカンダリ ストレージ ソリューション ベンダーは、データをアーカイブとしてパブリック クラウドにプッシュする機能を提供しています。

非アクティブなデータのコスト管理の観点からは、これはすべて良いことですが、アクティブなアプリケーションについてはどうでしょうか?アクティブ ストレージ クラウド バーストを実用的にするには、考慮すべき点がいくつかあります。

最初の問題は、データ ビューの一貫性です。これは、データに関連付けられたメタデータを管理することを意味します。ブロック ストレージの場合、個々のブロックの最新バージョンを追跡してアクセスできるようにする必要があります。ファイルおよびオブジェクトのストレージの場合、これはファイルまたはオブジェクトの最新バージョンを知ることを意味します。

新しいファイルの情報であれ、既存のファイルの更新であれ、すべてのデータ更新によってメタデータが変更されるため、メタデータの一貫性は課題となります。これらの変更は、データのすべてのエンドポイントに可能な限り迅速かつ効率的に配布する必要があります。これにより、メタデータ管理における別の問題、つまりロックが発生します。

2 つの場所が同時に同じコンテンツを更新しないようにするために、どちらか一方の場所でデータのロックを取得し、もう一方の場所は待機する必要があります。

このロック プロセスにより、重大な問題 (許容できない遅延など) が発生する可能性があります。もう 1 つの解決策は、ロックを発生させないようにする (1 つのレプリカを読み取り専用にする) か、オブジェクト ストアで見られるように、最後の更新がデータの現在のコピーとして効果的に反映される「最後の書き込みが優先される」プロセスを採用することです。

「最初の書き込みが勝つ」という方法は、オブジェクト ストレージなどのストレージ プラットフォームでは許容できるソリューションですが、すべての読み取りと書き込みが時系列で正確に反映されることでデータの一貫性が決定されるブロック ベースのストレージ ソリューションではまったく実用的ではありません。

データ保護

分散ストレージとアプリケーション アーキテクチャを構築する際の最後の考慮事項は、障害から回復する方法を理解することです。

オンプレミス サーバーに障害が発生した場合はどうなりますか?クラウド プロバイダーのサービスが停止するとどうなりますか?データが複数の場所に存在する場合、プラットフォームの 1 つがダウンすると、データの最も一貫性のあるコピーがどこに存在するかを知ることが困難になります。データの損失を回避するには、障害シナリオを十分に理解する必要があります。

クラウドバーストストレージソリューション

ベンダーはストレージクラウドバーストにどのように対応していますか?主要なクラウド コンピューティング プロバイダーは、早い段階でこの要件を認識しました。 AWS には、オンプレミスのデータセンターに仮想マシンとしてデプロイし、iSCSI LUN としてローカルアプリケーションに公開できるストレージゲートウェイ製品があります。データを AWS クラウド プラットフォームにアーカイブし、リモートからアクセスできるようにします。 AWS Storage Gateway は、ファイル形式と仮想テープ形式の両方に対応するようになりました。

数年前、Microsoft は StorSimple を買収し、AWS Storage Gateway に同様の iSCSI 機能を提供しました。同社は最近、オンプレミスのファイルシステムをパブリッククラウドに拡張できる Avere Systems の vFXT テクノロジーを買収しました。

NetApp (Data Fabric)、Scality (Zenko)、Elastifile (CloudTier)、Cloudian (HyperFile/HyperStore) などのストレージ ベンダーはすべて、オンプレミスとパブリック クラウド間でオンデマンドでデータを移動する機能を提供しています。業界全体で同様のソリューションの例が数多くあります。

人々の期待

将来的には、アプリケーションが複数のパブリック クラウドとオンプレミスの場所に分散されるように書き換えられるようになるでしょう。この場合、クラウドバーストはその設計の固有の特徴になります。

同時に、ストレージ ベンダーは、よりリアルタイムな分散データ エコシステムへの移行を進めていますが、一部の企業では依然として独自のソリューションを使用しています。