クラウドサービスアーキテクチャの完全ガイド

約 16 年間の進化を経て、クラウドコンピューティングはほぼすべてのインターネットユーザーが使用するテクノロジーになりました。さまざまな企業や消費者のニーズに応えるサービスとしてご利用いただけます。そのため、クラウドコンピューティングでは、最新の要件に応じて必要なテクノロジをカスタマイズすることを目的として、複数のサービスアーキテクチャが使用されています。

地球規模の協調型コンピュータネットワークを構築するというアイデアは1960年代初頭に提案されていましたが、当時の状況を踏まえてGoogle CEOのエリック・シュミットが「クラウドコンピューティング」という用語を導入し、このアイデアが正式な概念になったのは2006年になってからでした。

クラウドコンピューティングは、世界中に広がるリモートサーバーのネットワークとして簡単に理解でき、これらのサーバーがデータを共有し、インターネットを介して連携して、企業や消費者にサービスを提供します。この定義は恣意的ですが、クラウドコンピューティングの核となる考え方が含まれています。この技術の開発を推進する主な要因は、「データの粘着性」の必要性です。これは、データ損失のリスクを軽減しながら、さまざまなデバイスからデータに簡単にアクセスできるようにすることです。ユーザー A がデータを 1 つのサーバーにのみ保存している場合、1 つのサーバーが中断されると、データが永久に失われる可能性があります。このアプローチは「すべての卵を一つのカゴに入れる」ことに等しく、特に企業や消費者にとって重要なデータを扱う場合には決して良いアプローチではありません。しかし、ユーザー A のデータを複数のサーバーにバックアップすると、主に 2 つの利点があります。1 つ目は、1 つのサーバーが中断されても、ユーザー A は引き続きデータを正常に取得できることです。 2 つ目は、クラウドサービスは、ユーザーに最も近く、負荷が最も少なく、正常に機能しているサーバーからデータを取得できることです。これにより、ユーザー A はさまざまなデバイス間でデータに迅速かつ簡単にアクセスできるようになります。

約 16 年間の開発を経て、クラウドコンピューティングは単なる写真のバックアップツールからインターネットのバックボーンへと進化しました。 Office から Asana、Todolist まで、今日のほぼすべてのアプリケーションは、クラウドコンピューティングを使用してリアルタイムアクセスとデータ共有を可能にしています。想像できるほぼすべてのアプリケーションはクラウドコンピューティングを使用しています。 Gmail、YouTube、Instagram など、あらゆるサービスでクラウドコンピューティングが利用され、高速で簡単、かつ信頼性の高いデータアクセスが実現されています。

クラウドコンピューティングサービスを提供する企業は、クラウドサービスプロバイダーと呼ばれます。 Amazon、Google、Microsoft、Salesforce、Cloud9 などは、すべて B2B および B2C 分野のクラウドサービスプロバイダーです。

初期の頃、クラウドサービスプロバイダーは通常、次の 3 種類のサービスを提供することを指していました。

サービスとしてのソフトウェア (SaaS)
サービスとしてのプラットフォーム (PaaS)
サービスとしてのインフラストラクチャ (IaaS)

しかし、業界のニーズが進化し続け、ブロックチェーンや AI などの新しいテクノロジーが登場するにつれて、クラウドサービスプロバイダーも顧客のさまざまなニーズにより適切に対応するための新しいモデルを開発してきました。この記事では、現在一般に広く使用されているクラウドコンピューティングモデルについて詳しく説明します。

クラウドアーキテクチャ

クラウドコンピューティングとは何か、そしてそれがどのようにして 4,450 億ドル規模の産業に成長したかを見てきました。次は、技術的な観点からクラウドコンピューティングを見てみましょう。通常、クラウドアーキテクチャは、フロントエンドとバックエンドの 2 つの主要コンポーネントで構成されます。

図 1: クラウドのアーキテクチャ (提供: TechVidvan)

フロントエンドには、クラウドと通信するための端末デバイスとアプリケーションプログラムインターフェイスを備えたクライアントインフラストラクチャが含まれています。現実の世界では、スマートフォンと Google ドライブが Google Cloud にアクセスするフロントエンドとなります。

バックエンドには、クラウドコンピューティングサービスを実行するために必要なすべての機器を含むクラウドインフラストラクチャが含まれます。サーバー、仮想マシン、サービス、ストレージはすべてクラウドインフラストラクチャによって提供されます。全体的な概念を理解するために、背景の各コンポーネントを見てみましょう。

アプリケーション: インターネット経由でクラウドとやり取りするユーザーまたは企業が使用するアプリケーションのバックエンド。
サービス: クラウドによって提供されるサービス指向のインフラストラクチャ。この記事では、さまざまなサービスについて詳しく説明します。
ランタイム: 仮想マシンに提供されるランタイムおよび実行システム。
ストレージ: 柔軟でスケーラブルなユーザー/エンタープライズデータの取得および管理システム。
インフラストラクチャ: クラウドを実行するために必要なハードウェアとソフトウェア。
セキュリティと管理: ユーザー/企業データを保護するセキュリティメカニズムを確立し、各クラウドサービスユニットを管理して過負荷やサービスのダウンタイムを回避します。

サービスとしてのソフトウェア (SaaS)

Software as a Service は、ソフトウェアとアプリケーションをインターネット経由でサービスとして提供するクラウドコンピューティングモデルです。 Google ドライブや Google Workspace が典型的な例です。ドキュメント、スプレッドシート、スライド、フォームなど、Google ドライブ内のすべてのアプリはブラウザを使用してアクセスでき、クラウドに自動的に保存されます。どのデバイスでも最新バージョンのファイルを入手できます。必要なのはアカウントにログインすることだけです。これが「サービスとしてのソフトウェア」モデルの優れた点です。デバイスに何かをインストールしたり、ローカルストレージスペースを使用したりする必要はありません。クラウドアプリケーションに直接アクセスでき、ローカルソフトウェアを使用する場合の多くの複雑な操作を省略できます。 SaaS は一般的に「従量課金制」のアプローチを採用しており、必要なサービスに対してのみ料金を支払います。必要に応じて、追加料金を支払ってストレージや機能を追加購入したり、プランをダウングレードしたりすることもできます。

SaaSのメリット

SaaS は、「従量課金制」の理念により、非常にスケーラブルです。必要に応じて、ストレージ容量を増減したり、機能をプログラムしたりできます。
あらゆるオペレーティングシステムを搭載したあらゆるデバイスからのリアルタイムアクセスなど、提供される機能を考慮すると、非常にお買い得です。
クライアント側での作業はほとんど必要ありません。ソフトウェアはインストールや複雑な手順なしで初期化できます。ブラウザやアプリから快適にご利用いただけます。
手動でインストールする必要はありません。ソフトウェアは自動的に更新されるため、更新中は待つ必要はありません。

サービスとしてのプラットフォーム (PaaS)

すべてのテクノロジー系スタートアップ企業が、クラウドでアプリケーションを実行するための独自のインフラストラクチャを維持するための必要なリソースを持っているわけではありません。企業 (特にスタートアップ企業) は、バックエンドインフラストラクチャを処理する必要がないように、アプリケーションをクラウドに展開することを好むことがよくあります。ここで Platform as a Service モデルが登場します。Heroku などの企業は、「Platform as a Service」に基づくクラウドソリューションを提供しており、企業や個人はハードウェアと直接やり取りすることなくアプリケーションを展開して実行できます。このモデルは、サービスとしてのソフトウェアと同様に、必要なサービスだけを選択すればよいという柔軟性を備えており、インフラストラクチャの観点からはスケーラビリティとセキュリティも提供します。

PaaSのメリット

クラウドインフラストラクチャを運用する手間が省けます。アプリケーションをクラウドでホストする会社にアウトソーシングします。これにより、アプリケーション開発ライフサイクルに集中できるようになります。
PaaS はスケーラブルです。必要に応じて、ストレージ要件を増減したり、サービスを追加したりできます。
設定するセキュリティパラメータは、独自のアプリケーション用のみです。クラウドセキュリティはクラウドサービスプロバイダーによって処理されます。
企業や個人にとって、クラウドでアプリケーションをホストすることは、時間とコストの面で費用対効果が高くなります。特に、インフラストラクチャの構築コストを負担できないスタートアップにとっては効果的です。

サービスとしてのインフラストラクチャ (IaaS)

IaaS は PaaS よりも一歩進んでおり、ユーザーにさらなる自律性を与えます。 IaaS モデルでは、クラウドサービスプロバイダーがクラウド内の基盤となるインフラストラクチャの制御を許可します。つまり、専用サーバーや仮想マシンからサーバー上で実行されるオペレーティングシステムまで、企業のニーズに基づいて独自のクラウド環境を設計できます。また、帯域幅を設定したり、独自のセキュリティプロトコルを作成したり、クラウドインフラストラクチャの作成に必要なその他の項目を設定することもできます。 Amazon AWS と Google Compute Engine (GCE) は、IaaS モデルを使用する良い例です。このモデルではユーザーがハードウェアを独自に制御することもできるため、Hardware as a Service (HaaS) とも呼ばれます。

IaaS の利点

「従量課金制」モデルによるきめ細かな柔軟性。実行する仮想マシンの数と使用期間を決定できます。時間単位でのお支払いも可能です。
「従量課金制」を基本理念としており、拡張性が非常に高いです。
社内のサーバーを保守する手間をかけずに、インフラストラクチャ内のすべてを完全に自律的に制御できます。
ほとんどの企業は、稼働時間、セキュリティ、24時間年中無休のライブテクニカルサポートを保証しており、これは企業にとって非常に重要です。

ストレージ・アズ・ア・サービス (StaaS)

Google Drive、OneDrive、Dropbox、iCloudはサービスとしてのストレージです

StaaSの利点

組み込みのバージョン管理システムを使用して、最新のデータにリアルタイムでアクセスできます。
あらゆるオペレーティングシステムを搭載したあらゆるデバイスからデータにアクセスできます。
ファイルを作成、編集、削除するときに、データをリアルタイムでバックアップします。
従量課金モデルでは、必要なストレージ容量を決定できます。

すべてをサービスとして (XaaS)

IaaS、PaaS、SaaS、StaaS のハイブリッドは、いわゆる「Anything/Everything as a Service」モデルであり、クラウドコンピューティングコミュニティで急速に普及しつつあります。顧客にはさまざまなニーズがあり、さまざまなモードが混在している場合があります。このシナリオでは、ユーザーに必要なサービスを自由に選択できるようにし、さまざまな階層からサービスを選択してカスタマイズされた「従量課金制」モデルを作成できるようにする必要があります。このアプローチの利点は、ユーザーが自分のニーズに応じて対応するクラウドサービスを自由に選択できることです。

XaaS の利点

好きなもの、好きな方法をお選びいただけます。
必要なサービスに対してのみ支払い、階層システムに基づく基本料金はありません。
インフラストラクチャ、プラットフォーム、機能の粒度レベルを選択します。
適切に使用すれば、XaaS は時間、コスト、実用性の面で非常に効果的です。

サービスとしての機能 (FaaS)

企業や個人が PaaS を必要としていても、すべての機能が必要なわけではない場合があります。たとえば、cron ジョブなどのトリガーベースのシステムでは、特定の目標を達成するために、サーバーレスシステム上でコードまたは関数を実行するだけで済みます。たとえば、ページのダウンロード量が特定の数に達したときに通知を送信する Web サイトトラフィック監視システムを作成する必要があるとします。簡単に言えば、この要件は、実行されるトリガーを継続的にチェックするコードをクラウドで実行することです。 PaaS の使用コストは高くなります。ここで Function as a Service が役立ちます。 Heroku などの多くの企業は、コードやメソッドを保存し、トリガーされたときにのみ実行される FaaS を顧客に提供しています。

FaaSのメリット

コードを実行するための料金のみお支払いいただきます。通常、計算コストが高くない限り、ホストされたコードには料金はかかりません。
PaaS を使用する際の面倒な作業をすべて省き、すべてのメリットが得られます。
いずれにしても、基盤となるインフラストラクチャについて心配する必要はありません。したがって、仮想マシンのメンテナンス関連の事項を心配する必要はなく、コードをアップロードするだけで済みます。
FaaS により、開発がよりアジャイルになり、機能的なコードが記述されるようになります。

ブロックチェーンプラットフォームサービス (BPaaS)

ブロックチェーンは近年テクノロジー業界に旋風を巻き起こしています。これは現在最も人気のあるテクノロジーの 1 つであり、これよりも人気があるのは人工知能とデータサイエンス関連のテクノロジーだけです。ブロックチェーンが非常に魅力的なのは、安全でスケーラブルかつ透明性の高いオープン台帳アーキテクチャを提供していることです。これらの機能は、銀行、選挙システム、さらにはソーシャルメディアなど、多くのアプリケーションに必要です。このような広範な採用により、このテクノロジーのニーズに合わせて特別に調整されたモデルを使用して、このような製品をクラウド上でホストできる必要があります。ここで、Blockchain Platform as a Service (BPaaS) が役立ちます。現在、Amazon AWS や Microsoft Azure を含む多くの企業が、特にクラウドでブロックチェーンベースのアプリケーションをホストしたいと考えている顧客向けに BPaaS ソリューションを提供しています。