クラウドコンピューティングとは何ですか?理解するための1つの記事

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「クラウド」という概念は私たちの生活の隅々まで浸透しています。

2021年の春節には多くの人が自宅で新年を迎え、家族の愛情は映像を通じてのみ伝えられると言われており、これを「雲の再会」と呼びます。

猫好きの中には、自分で猫を飼うことができず、インターネット上で他人が撮影した猫の動画を見てうっとりすることしかできない人もいる。これを「クラウド猫抱っこ」と呼ぶ。

さらに独創的なのが「クラウドスペアタイヤ」です。ここで言及されているスペアタイヤは車とは何の関係もありませんが、女神がリソースを管理および使用する方法、つまり、多数のスペアタイヤを「クラウド」にネットワーク化し、いつでも展開して他の女神と共有できる方法であることに注意してください。

上記は冗談ですが、誰もが思い浮かべる「クラウド」は、ネットワーク、帯域幅、共有などの言葉に関連しているはずだということを暗示しています。

次に、本格的な「クラウド」アプリケーションをいくつか見てみましょう。

クラウド ストレージ: 個人向けサービスはクラウド ディスクまたはネットワーク ディスクとも呼ばれ、プライベート ファイルを「クラウド」に保存することを意味します。携帯電話、タブレット、コンピューターなどの複数のデバイス間で同期できるため、失われることがなく、簡単に共有できます。

クラウドオフィス：社内の文書編集、保管、コラボレーション、コミュニケーション、モバイルオフィス、ワークフローなどはすべて「クラウド」上で行われます。ローカルには表示のみがあり、情報は保存されません。

クラウド ゲーム: ユーザーは携帯電話でゲームを楽しんでいますが、実際にはゲームは「クラウド」上で実行されています。携帯電話は、ネットワークから送信されたゲーム画像を受信するだけのディスプレイです。

檻の中のヒョウを一目見れば、大体の見当がつくだろう。上記の例から、「クラウド」には一般的に次のような特徴があることがわかります。

ネットワーク：「クラウド」はインターネットに接続して利用する必要があり、必要なネットワーク帯域幅、待ち時間などは小さくありません。

機能：「クラウド」は、保存、計算、分析が可能な万能のスーパーコンピュータのようなものです。

共有: 「クラウド」スーパーコンピュータは複数のユーザー (企業) で共有されます。各ユーザーは必要に応じてレンタルし、作業量に応じて料金を支払います。

クラウドはリソースを取得するための新しい方法になりました。

クラウドコンピューティングとは何ですか?
インテルの創設者ゴードン・ムーア氏はかつてこう語った。「集積回路に収容できるトランジスタの数は、およそ2年ごとに倍増するだろう。」

言い換えれば、プロセッサのパフォーマンスは 2 年ごとに 2 倍になります。このような急速な発展により、ハードウェアのコストはますます低下し、単一の企業が多数のサーバーを購入できるようになりました。

多くの大企業では、ビジネスのピーク時には大量のハードウェア リソースが必要になりますが、平均負荷は高くありません。ただし、サーバーは依然として最大需要に応じて割り当てる必要があり、割り当ては非常に柔軟性に欠けるため、リソースの無駄につながります。

これらのサーバーの未使用容量をリソースプールに統合し、他の企業に貸し出すことができれば、廃棄物を宝に変えるだけでなく、新しいビジネスモデルを切り開くこともできます。

つまり、各自が個別にサーバーを購入するとコストがかかるだけでなく、利用率が低い、容量拡張が難しいといった問題もあります。大量のサーバーを購入し、大きなプールを形成して、それをオンデマンドで全員にレンタルするのはどうでしょうか?

誰もが自分で購入して使用するという考え方から、1 つの企業が共同で購入して他の企業がレンタルするという考え方の変化が、クラウド コンピューティングの誕生につながりました。

そこで、2006 年に Google は Search Engine Conference で「クラウド コンピューティング」の概念を正式に提案しました。アマゾンは行動力のある人です。同社は、Google がこのコンセプトを提案する 5 か月前に商用の「Elastic Compute Cloud」サービスを開始した。

これら 2 つの画期的な出来事は、クラウド コンピューティング時代の到来を正式に発表し、インターネットの発展が新しい時代に入ったことを意味しました。

クラウドコンピューティングを実現するには？

クラウド コンピューティングには、次の基本的な特性があります。

リソース プーリング: サービス プロバイダーは物理サーバーを直接レンタルしません。代わりに、複数のサーバーの CPU、メモリ、ハードディスク、ネットワーク カードを、コンピューティング、ストレージ、ネットワークという 3 つの主要なリソース プールに仮想化します。これらは小さなブロックに分割され、柔軟に組み合わせられてユーザーに貸し出されます。

各ユーザーが使用するリソースは、物理的には複数のサーバーに分散され、複数のユーザーによって共有されますが、論理的には独立して分離されています。

サービスの定量化: コンピューティング、ストレージ、ネットワークの 3 つの主要リソースのリースの粒度と、ユーザーが使用した量を明確に計算する必要があります。このようにして、取引の両当事者はお互いを信頼し、双方に利益のある状況を実現できます。

迅速なスケーリング: 各ユーザーが利用できる容量は、物理サーバーによって制限されなくなりました。需要が増加すると、容量は自動的に迅速に拡張されます。需要が減少すると、一部のリソースが解放されます。このようなサービスは、柔軟で拡張可能な容量を備えた風船のようなものです。

セルフサービス：ユーザーは、サーバーのレンタル、システムのインストール、クラウドオフィス、クラウドストレージ、クラウドゲームなどのサービスの有効化を希望する場合、自分で直接申請し、自動的に有効化し、自分で支払うことができます。無人スーパーマーケットのように、顧客サービスとの非効率的なコミュニケーションを省きます。

ブロードバンド アクセス: インターネットはユーザーとクラウドを結ぶ唯一の架け橋です。さまざまなサービスは頻繁なデータのアップロードとダウンロードに基づいています。したがって、アクセス ネットワークの帯域幅と遅延は非常に重要です。一部のサービスでは、伝送の極めて高い信頼性も求められます。

上記の最初の 4 つの特性は、仮想化の基盤の上に構築する必要があります。

仮想化の従来の考え方は、物理サーバー上の CPU、メモリ、ハードディスク、ネットワーク カードなどのリソースをリソース プールに仮想化し、それを複数の仮想サーバーに分割するというものです。ただし、このリソース プールは単一の物理サーバーの容量によって制限されます。

多数のサーバーを集めて極めて大規模なリソースプールを形成し、さらにいつでもサーバーを追加して容量を拡張することができれば、冒頭で述べた「スーパーコンピュータ」が実現します。

これには、「部分を全体に変える」ことができるクラウド オペレーティング システムが必要です。分散した物理リソースを統合して仮想リソース プールを形成し、上位層アプリケーションで使用するためにデバイス間でスケジュールすることができます。

上図からわかるように、クラウドオペレーティングシステムは主に仮想化ユニットと管理ユニットで構成されています。

仮想化とは、前述のハイパーバイザーのことです。仮想化ユニットは、各サーバーの物理リソースを仮想化および抽象化する役割を担います。

管理ユニットは、各サーバーの仮想化リソースを統合して大規模な仮想化リソース プールを形成し、上位レベルのアプリケーションに割り当てます。

クラウド コンピューティングはどのようなサービスを提供できますか?

仮想化されたリソース プールをサービス プロバイダーはどのように貸し出せばよいのでしょうか?

リソースリースは本質的にはサービスです。ユーザーによってニーズが異なるため、必要なサービス レベルも当然異なります。クラウドコンピューティングが提供するサービスを3つのレベルに分けてみましょう。

最初のレベル: 仮想化後の 3 つの主要なリソース (コンピューティング、ストレージ、ネットワーク) を単にレンタルし、これらの種類のリソースを仮想サーバーに組み合わせます。ユーザーがどのようなシステムをインストールするか、どのようなソフトウェアを開発するか、どのようなビジネスを運営するかは、すべてユーザー次第です。

このレベルのサービスはIaaSと呼ばれます。この略語はかなり神秘的であるようです。実際、その正式名称は Infrastructure as a Service で、「サービスとしてのインフラストラクチャ」を意味し、「ベーシック クラウド」とも呼ばれます。

これは、土地を直接貸し出すのと同じです。ユーザーがどんな家を建てるか、どんな花や野菜を育てるか、どんなペットを育てるか、すべてユーザーが完全に計画し、実行します。

第 2 レベル: ソフトウェアなしで仮想サーバーを直接レンタルします。柔軟性は最高ですが、一部のユーザーにとっては使いにくいです。そのため、当社はオペレーティングシステム、データベース、ソフトウェア開発環境などをインストールする、より包括的なサービスを提供しています。つまり、ユーザーが開発プラットフォームを構築するのを支援します。

このレベルのサービスはPaaSと呼ばれ、正式名称は Platform as a Service です。意味は自明で、「Platform as a Service」を意味します。

先ほどの例えを続けると、今回は土地を直接貸し出すわけではありません。代わりに、私たちは利用者が家を建てるのを手伝い、水、電気、天然ガスを提供しています。部屋をどのように装飾し、配置するかはユーザーが決めることになります。

レベル 3 : ユーザーによっては、ソフトウェアを開発する時間、エネルギー、または意欲がない場合があります。そのため、既製のソフトウェアを楽しむのが最善です。そのため、ホームサービスを提供したり、さまざまなソフトウェアをクラウド プラットフォームに直接インストールしたりする必要もあります。これはあなたのアカウントであり、いつでもログインして使用できます。

このレベルのサービスはSaaSと呼ばれ、正式名称は Software as a Service で、当然「サービスとしてのソフトウェア」を意味します。

先ほどの例えを続けると、私たちは土地を直接貸し出すことはありません。私たちは家を建てるだけでなく、水、電気、天然ガスも供給します。また、家を美しく装飾し、家具や家電をすべて備え付けます。荷物を持って入居するだけです。

これら 3 つのサービス レベルに対応して、クラウド サービス プロバイダーはますます多くのことを実行し、ユーザーが心配する必要はますます少なくなっています。

では、これら 3 つのサービス レベルに基づいて、この記事の冒頭に挙げた個々のアプリケーション以外に、「クラウド」では何ができるのでしょうか。下の表からわかるように、ほぼすべてを網羅しています。

本当に全て揃っています。思いついたらできないことはない。最も基本的な IaaS に加えて、最も複雑で難しいプラットフォームとソフトウェアには、クラウド上の PaaS および SaaS サービスとしてパッケージ化できる専門的なソリューションがあります。一般ユーザーはレンタル料のみをお支払いいただきます。

クラウドサービスは当然のことです。水を貯めたり、水を流したり、水を浄化したりするためにダムを建設する必要がないのと同じように、水を得るには料金を払って蛇口をひねるだけでよいのです。電気を発電して送電網を構築するために石炭を燃やす必要はなく、料金を支払うだけで電気を使えるようになります。

「クラウド」は情報化時代の水や電気になったとも言えます。