クラウドネイティブアーキテクチャはどのように設計すればよいでしょうか?

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ACNAのコンセプト

アリババは、さまざまな業界の多数の法人顧客にアリババクラウドサービスに基づくソリューションとベストプラクティスを提供し、デジタル変革の実現を支援し、豊富な経験と教訓を蓄積してきました。 Alibaba は、企業の中核的な関心事、企業組織と IT 文化、エンジニアリング実装能力などの側面をアーキテクチャ技術と組み合わせて、Alibaba 独自のクラウドネイティブアーキテクチャ設計手法である ACNA (Alibaba Cloud Native Architecting) を形成します。このアプローチは、Alibaba Cloud が最近出版したベストセラー書籍「Alibaba Cloud Cloud Native Architecture Practice」でさらに詳しく紹介されています。

（１）ACNAの役割と目的

1) コスト、スケジュール、機能性、品質などの目標を達成するために、R&D チームの能力を強化します。
2) R&D チームを指導して、R&D および運用・保守プロセスを管理し、IT 組織構造を最適化し、より効率的なソフトウェアエンジニアリングプロセスメカニズムを作成します。
3) クラウドネイティブアーキテクチャの成熟度を判断し、クラウドネイティブ化における主要な問題を特定するプロセスにおいて、R&D チームが改善戦略を選択できるように支援します。

（２）ACNAの実施手順

1) 企業の現在のクラウドネイティブアーキテクチャの成熟度レベルを決定します。
2) 生産品質の向上とプロセスの最適化に重要な役割を果たす要因を理解する。
3) 既存の研究開発プロセスを効果的に最適化し、製品を継続的に改善するために、限られた数の主要目標に取り組みを集中します。
ACNA は「4+1」アーキテクチャ設計プロセスであり、「4」はエンタープライズ戦略の観点 (ACNA-S1)、ビジネス開発の観点 (ACNA-S2)、組織能力の観点 (ACNA-S3)、クラウドネイティブテクノロジアーキテクチャの観点 (ACNA-S4) など、アーキテクチャ設計の主要な観点を表します。「1」は、クラウドネイティブアーキテクチャ (ACNA-S5) の継続的なアーキテクチャ進化のクローズドループを表します。 4 つの主要な視点と 1 つのクローズドループ (ACNA-G1 という名前) の関係を図 1 に示します。

図1 ACNA-G1: ACNAアーキテクチャ設計プロセスの概略図

ACNA は、アーキテクチャ設計方法であることに加えて、クラウドネイティブアーキテクチャの評価システム、成熟度測定システム、業界アプリケーションのベストプラクティス、テクノロジおよび製品システム、アーキテクチャの原則、実装ガイダンスも含まれています。この本の他の章では、クラウドネイティブテクノロジーと製品システム、アーキテクチャの原則、ベストプラクティスなどの側面について詳しく説明します。ここでは主にクラウドネイティブアーキテクチャの成熟度測定システムと実装ガイダンスを紹介します。

ACNA-S1: 企業戦略の視点

どのアーキテクチャもエンタープライズ戦略に役立つ必要があり、クラウドネイティブアーキテクチャも例外ではありません。これまでのアーキテクチャのアップグレードとは異なり、クラウドネイティブアーキテクチャのアップグレードは、テクノロジーのアップグレードであるだけでなく、企業のコアビジネス生産プロセスの再構築（つまり、ソフトウェアの開発と運用を通じたデジタルビジネスの構築）でもあります。クラウドネイティブアーキテクチャのアップグレードの重要性は、産業時代において手作業のワークショップをより自動化された組立ラインに置き換えることと同じくらい重要です。

企業は、ビジネス戦略とクラウド IT 戦略の関係、つまり、クラウド IT 戦略がビジネス戦略に必要な技術的サポートに過ぎないのか、それともクラウド IT 戦略自体もビジネス戦略の一部なのかを明確にする必要があります。一般的に、ハイテク企業はクラウドコンピューティングに対する要求が高くなります。例えば、クラウドベンダーが提供するAI技術を積極的に活用してユーザーにインテリジェントなユーザーエクスペリエンスを提供したり、IoT（モノのインターネット）や音声・映像技術を活用して、ユーザーにとってより幅広く鮮明なつながりを構築したりします。

実際、今日のデジタル変革において、企業のビジネス戦略におけるテクノロジーを活用したビジネスイノベーションにおいて、クラウド IT 戦略が重要な役割を果たすべきだと考える企業が増えています。クラウド IT は「クラウドファースト」または「クラウドのみ」になり、パブリッククラウドとハイブリッドクラウドの採用戦略には若干の違いがあります。クラウド IT 戦略に基づくクラウドネイティブアーキテクチャは、企業がユビキタスアクセステクノロジーを実現し、デジタルエコシステムを構築するのに役立ちます。また、技術的な観点からデジタルビジネスの迅速な反復を保証し、ユーザーエクスペリエンス管理のためのデジタルインフラストラクチャを構築し、IT コストを継続的に最適化し、ビジネスリスクを軽減することもできます。

ACNA-S2: ビジネス開発の観点

アリババは、企業にクラウドサービスとコンサルティングを提供する過程で、デジタルビジネスの技術アーキテクチャに対する主な要求は、ビジネスの継続性、迅速なビジネス立ち上げ、ビジネスコスト管理、テクノロジーを活用したビジネスイノベーションの確保であることを発見しました。ビジネス継続性の要求は主に、デジタルサービスがユーザーに継続的にサービスを提供できなければならず、ソフトウェアやハードウェアの障害やバグによって利用できなくなることがあってはならないことを意味します。また、ハッカー攻撃、データセンターの利用不能、自然災害などの事故を防ぐことも必要です。さらに、ビジネス規模が急速に拡大した場合、企業が新規ユーザーをより効果的に拡大できるように、ソフトウェアおよびハードウェアリソースの購入と展開をタイムリーに行う必要があります。

市場は急速に変化しています。従来のビジネスと比較して、デジタルビジネスはより柔軟性が高く、企業は新規ビジネスの迅速な構築や既存ビジネスの迅速な更新など、より迅速な「ビジネスから市場への」能力を備えることが求められます。クラウドネイティブアーキテクチャは、これらの機能に対する企業の要求を深く理解し、製品、ツール、プロセスなどの複数のレベルでさまざまな程度に処理できます。これらの要求は組織構造に新たな要件をもたらし、アプリケーションを完全に再構築する必要が生じる場合があることにも留意する必要があります (マイクロサービスなど)。

クラウドコンピューティングは、企業にコスト配当をもたらし、元の CaPex モデルから OpEx モデルへの移行を支援する必要があります。つまり、大量のソフトウェアやハードウェアのリソースを事前に購入する必要はなく、使用した分だけ支払うことになります。同時に、クラウドネイティブアーキテクチャの広範な導入により、企業の開発コストや運用・保守コストも削減されます。統計によると、コンテナプラットフォームテクノロジーにより、運用および保守コストを 30% 削減できます。

従来のモデルでは、ハイテクを活用してビジネスを強化したい場合、選択、POC、パイロット、プロモーションという長いプロセスを経ることになります。ただし、クラウドベンダーやサードパーティが提供するクラウドサービスを使用することを選択すると、新しいテクノロジを適用して、より迅速に革新することができます。これらのクラウドサービスは、接続速度が速く、試行錯誤のコストが低く、さまざまなテクノロジの統合における統一されたプラットフォームと統一されたテクノロジへの依存という利点があるためです。

ACNA-S3: 組織能力の観点

クラウドネイティブアーキテクチャのアップグレードは、企業の IT アーキテクチャ全体を徹底的にアップグレードするものです。クラウドネイティブアーキテクチャのアップグレードを実行する場合、各組織は企業独自の状況に合わせてアプローチを調整する必要があります。組織能力とテクノロジースタックは同様に重要です。クラウドネイティブアーキテクチャに伴うアーキテクチャのアップグレードは、企業内の開発、テスト、運用、保守担当者に大きな影響を与えています。技術アーキテクチャのアップグレードと実装には、企業内の関連組織の積極的な参加と協力が必要です。特に、アーキテクチャが継続的に進化していく中で、クラウドネイティブの企画・実装を担い、アーキテクチャ設計と実行に乖離がないか継続的に確認・評価する「アーキテクチャガバナンス委員会」などの組織が必要になります。

さらに、クラウドネイティブアーキテクチャの設計では、組織構造の変更も考慮する必要があります。前述したように、クラウドネイティブアーキテクチャの非常に重要な原則は、サービス指向 (マイクロサービス、小規模サービスなどを含む) です。この分野の典型的な原則はコンウェイの法則であり、企業の技術アーキテクチャと通信アーキテクチャが一貫している必要があることを要求します。そうしないと、サービス指向アーキテクチャが変形し、組織内のコミュニケーションのコストが増加し、「足踏み」現象が発生することになります。

企業が考慮する必要があるもう一つの非常に重要な問題は、変化をどれだけ受け入れるか、言い換えれば、組織構造を迅速に調整し、ビジネスの安定性を維持する能力です。クラウドネイティブアーキテクチャのアップグレードには、多数の企業 IT 担当者が技術システムをアップグレードし、職務を再設計する必要があります。これにより、もともと安定して快適なゾーンにいた技術リーダーや草の根レベルの従業員が、必然的に崩壊して再構築する必要に迫られることになります。したがって、組織変更のリスクは慎重に考慮する必要があります。

ACNA-S4: クラウドネイティブテクノロジーアーキテクチャの観点

ACNA は、技術アーキテクチャの観点から、アーキテクチャの次元には以下に示す 7 つの重要な領域が含まれると考えています。

（１）サービス指向能力 マイクロサービスまたは小規模サービスを使用してビジネスを構築し、大規模ビジネスで異なるビジネス反復サイクルを持つモジュールを分離し、標準化された API を通じてモジュールを統合および調整します。サービス間のイベント駆動型統合を使用して相互依存性を軽減します。測定可能な構築を通じて、サービスの SLA (サービスレベル契約) 機能を継続的に改善します。

（２）柔軟性 クラウドリソースの特性を活かし、業務のピークやリソースの負荷状況に応じて、システム規模を自動的に拡大・縮小することができます。企業は、容量評価や従量課金制を実施する必要がなくなりました。

（３）サーバーレス度 ビジネスにおいては、サードパーティのサービスを所有するのではなく、クラウドサービスを可能な限り活用する必要があります。特に、オープンソースソフトウェアを自社で保守するモデルが重要です。アプリケーションの設計は可能な限りステートレスモードに変換し、ステートフル部分はクラウドサービスに保存する必要があります。さらに、サーバーレステクノロジーシステムを採用してアプリケーションランタイムを再構築すると、ソフトウェアの基盤となる運用と保守が徐々に「消滅」します。

（４）観測可能性
IT 設備は継続的に管理する必要があります。あらゆる IT 施設におけるハードウェアまたはソフトウェアのエラーは、ビジネスへの影響を避けるために迅速に修復できる必要があります。これには、従来のログ記録方法、監視、APM、リンク追跡、サービス品質 (QoS) 測定などの側面を含む包括的な可観測性がシステムに必要なことになります。

（５）回復力 サーキットブレーカー、電流制限、劣化、自動再試行、バックプレッシャーなど、サービス指向サービスで一般的に使用される機能に加えて、復元力機能には、高可用性、災害復旧、非同期などの機能も含まれます。

（6）自動化レベル 開発、テスト、運用・保守の3つのプロセスの俊敏性を重視します。コンテナ技術を使用してソフトウェア構築プロセスを自動化し、OAM を使用してソフトウェア配信プロセスを標準化し、IaC (Infrastructure as Code) と GitOps を使用して CI/CD パイプラインと運用・保守プロセスを自動化することをお勧めします。

（７）セキュリティ機能 当社はビジネスのデジタルセキュリティに重点を置いています。クラウドサービスを活用して業務運用環境を強化すると同時に、アプリケーションが ISO27001、PCI/DSS、レベル保護などのセキュリティ要件に準拠するように、安全なソフトウェアライフサイクル開発を採用しています。セキュリティ機能は、アーキテクチャ評価で注意を必要とする基本的な側面ですが、スコアリングには含まれません。

ACNA-S5: アーキテクチャの継続的な進化のクローズドループ

クラウドネイティブアーキテクチャの進化は反復的なプロセスです。各反復は、エンタープライズ戦略とビジネス要求からアーキテクチャの設計と実装まで、完全なクローズドループを経ます。全体的な関係（ACNA-G2 と名付けられています）を図 2 に示します。

図2 ACNA-G2: アーキテクチャの継続的な進化の閉ループ

以下では、継続的なアーキテクチャ進化のクローズドループの主要な入力と実装プロセスについて詳しく紹介します。

1. キー入力

1) エンタープライズ戦略の観点（ACNA-S1）：デジタル戦略の要求、テクノロジー戦略（特にクラウド戦略）の要求、エンタープライズアーキテクチャの要求などを含みます。イノベーション効率改善率、ITコスト削減値、リスクコスト削減値などを定量化することが推奨されます。

2) ビジネス開発の観点（ACNA-S2）：新規ビジネス（特にデジタルビジネス）の技術要件、BI/AI（ビジネスインテリジェンス/人工知能）要件、IoT（モノのインターネット）要件、ユーザーエクスペリエンス要件などが含まれます。ビジネスの反復速度の改善、ユーザーエクスペリエンスの改善率、ビジネス開発効率の改善率などを定量化することが推奨されます。

2. 主要プロセス

1) ビジネス上の問題点とアーキテクチャ上の負債を特定する (ACNA-S5-P1): ビジネス上の問題点 (クラウド内外のデプロイメントセット、エンドツーエンドの可観測性など) を特定し、定量化します。技術的負債は各企業の具体的な状況によって異なりますが、通常はコンテナ化の変革、CI/CD の改善、マイクロサービス変革、古いアプリケーションの廃止、レガシーシステム統合ソリューション、x86 以外のアーキテクチャへの移行などが含まれます。

2) アーキテクチャ反復目標を決定する (ACNA-S5-P2): 各反復は 1 年を超えないようにし、OKR (目標と主要な結果) 方式を使用して、目標にこの反復のビジネス目標を記述し、主要な結果にビジネス価値と技術的価値を定量化することが推奨されます。反復目標を決定する際には、プロジェクトが非常に成功してもビジネス側で認識されないという状況を避けるために、アーキテクチャアップグレードの関係者とその価値要求を完全に特定する必要があることに注意してください。

3) アーキテクチャリスクの評価 (ACNA-S5-P3): リスクと価値はしばしば矛盾します。リスクが高いという理由でクラウドネイティブアーキテクチャのアップグレードを避けたり、緊急にアップグレードする必要があるという理由でリスクを無視したりしないでください。リスクと価値のバランスを取ることをお勧めします。 P3 フェーズの焦点は、企業が属する業界や企業自体の特性に応じて異なるリスクカテゴリとリスクポイントを特定することです。リスクカテゴリには通常、組織リスク、市場リスク、技術リスク、設計実装リスク、実装リスク、運用および保守リスク、IT 文化リスク、財務リスク、データリスク、コンプライアンスリスクなどが含まれます。

4) クラウドネイティブテクノロジーの選択 (ACNA-S5-P4): P4 ステージでは、クラウドネイティブテクノロジースタックから、このイテレーションで採用する必要があるクラウドネイティブテクノロジーを選択する必要があり、また、このテクノロジーを採用することによって発生する可能性のあるリスクと価値に優先順位を付ける必要もあります。

5) 反復計画を作成する (ACNA-S5-P5): P5 ステージでは、各マイルストーンが関係者全員に認識されるかどうかを十分に検討する必要があります。密室で開発を行い、高価値の製品を生み出すことを期待するのは避けなければなりません。これは、クラウドネイティブアーキテクチャのアップグレードなどのプロジェクトでは、関係者全員との綿密な協力が必要であり、実装プロセス中に計画や目標が変更される可能性が高いためです。

6) アーキテクチャレビューと設計レビュー (ACNA-S5-P6): 企業の生産ライン全体を変更する重要なアーキテクチャアップグレードとして、P6 ステージでは、重要な設計が関係者全員に認識されるように、技術アーキテクチャレビューと重要な設計レビューが必要です。これは全体的なリスクを軽減するための重要な手段でもあります。

7) アーキテクチャリスク管理（ACNA-S5-P7）：P3フェーズでリスクポイントが特定された後、これらのリスクの監視方法と警告しきい値を直ちに設定し、アーキテクチャアップグレードプロセス中にこれらのしきい値の変化を継続的に監視して、リアルタイムのリスク評価と警告を実現する必要があります。全体として、実装プロセス全体を通じて、企業は「識別 - 監視 - 評価 - 早期警告 - 改善」というリスク管理の閉ループを確立する必要があります。

8) イテレーションの受け入れとレビュー (ACNA-S5-P8): クラウドネイティブアーキテクチャアップグレードの次のイテレーションを確実に成功させるには、現在のイテレーションが正常に受け入れられた場合でも、チームは、特に組織能力、プロジェクトおよび製品管理能力などのソフトスキルの観点から、このイテレーションのメリットとデメリットを客観的かつ詳細にレビューする必要があります。

クラウドネイティブアーキテクチャ成熟モデル

クラウドネイティブアーキテクチャ成熟度モデルは、企業が現在のソフトウェアアーキテクチャと成熟したクラウドネイティブアーキテクチャ間のギャップを見つけ、その後のアーキテクチャ最適化の反復で的を絞った改善を行うのに役立つ評価モデルです。 ACNA は CMM (Capability Maturity Model) の定義を参照し、主要なアーキテクチャの次元からクラウドネイティブアーキテクチャの成熟モデルを定義します。 ACNA のクラウドネイティブアーキテクチャ成熟度評価モデルは、企業が一般的な技術アーキテクチャ、アプリケーションアーキテクチャ、または情報アーキテクチャの側面から評価するのに役立たないため、実装者がアーキテクチャとアーキテクチャ配信契約のコアステークホルダーを整理するのに役立たないことに注意する必要があります。同時に、評価モデル自体は、チームの中核人材のスキルや組織のプロセス、文化、パイプライン構築を評価するのではなく、クラウドベースの最新アプリケーションの特定のソフトウェアテクノロジアーキテクチャを評価します。このような評価の範囲は比較的狭いですが、より専門的で、より実用的です。

さらに、ACNA クラウドネイティブアーキテクチャ成熟度モデルは、企業やアーキテクチャの実装者ではなく、特定のソフトウェアによって採用されたアーキテクチャに基づいて評価されます。したがって、企業にとって、一部のソフトウェアの評価結果はレベル 0 (初期レベル) になる可能性があり、一部のソフトウェアの評価結果は中間 (開発レベル) になる可能性があります。これは、各ソフトウェア自体のアーキテクチャに完全に依存します。

6つの評価軸

ACNA クラウドネイティブアーキテクチャ設計には、合計 6 つの主要なアーキテクチャディメンション (サービス + 弾力性 + サーバーレス + 可観測性 + 回復力 + 自動化、略して SESORA) が含まれています。ここでは、まず図 3 に示すように、主要なディメンションの成熟度レベルを定義します (ACNA-T1 と名付けられています)。

図 3 ACNA-T1: クラウドネイティブアーキテクチャ成熟度モデル: 主要指標の次元

クラウドネイティブアーキテクチャの 4 つの異なる成熟段階を組み合わせて、図 4 に示すように、アーキテクチャ全体の成熟モデルを定義しました。

図4 クラウドネイティブアーキテクチャ成熟モデル

評価モデルの実装ガイドとワークシート

評価モデル実装ガイド（ACNA-T2 という名称）のワークフロー全体を表 5 に示します。

表5 ACNA-T2: クラウドネイティブアーキテクチャ評価モデルの実装ガイダンスのワークフロー

ACNA 評価モデルの出力を統一するために、表 6 に示すように、ユーザーが結果を一貫して理解できるように、統一された「クラウドネイティブアーキテクチャ評価フォーム」(ACNA-T3 という名前) を提供します。

表 6 ACNA-T3: クラウドネイティブアーキテクチャ評価表

サービス能力の評価

サービス指向機能（ACNA-T4-1 と命名）の評価を表 7 に示します。

表7 ACNA-T4-1: サービス能力評価表

回復力の評価