クラウド コンピューティング テクノロジーの変化: 仮想マシンからコンテナへ

多くの素晴らしい製品は企業内から生まれます。当初、企業は自社のニーズに基づいて特定のツールを開発しましたが、後にこのツールが自社のニーズを満たすだけでなく、市場の他のユーザーのニーズも満たしていることを発見しました。そこで、同社の経営陣は、同社自身がこの製品のシードユーザーとなり、このツールを公開し、製品を開発して市場に投入することを決定しました。クラウド コンピューティングの誕生は、このような道筋に依存しています。

クラウドコンピューティングの誕生

周知のとおり、Amazon は今日の世界的なクラウド コンピューティング市場のリーダーであり、クラウド コンピューティングの先駆者でもあります。 2006 年春、AWS (Amazon Web Services) は初のクラウド ストレージ サービス (Amazon S3) を提供し、同年秋にはクラウド コンピューティング サービス (Amazon EC2) を提供しました。

Amazon は長年にわたり電子商取引分野に深く関与しており、独自の強力なソフトウェア インフラストラクチャを蓄積してきました。 Amazon は、自社のソフトウェア技術インフラストラクチャを開発者に公開すれば、開発者がインフラストラクチャの購入、構築、保守に費やす時間とコストを大幅に節約でき、巨大なエコシステムが構築されることに気づきました。そして Amazon Web Services が誕生しました。

2008年、王建博士はアリババに入社後、アリババクラウドの構築を推進し、ヤフーとIBMへのアリババの技術的依存を減らし始めました。 Alibaba Cloud の最初の数年間、プロジェクトは赤字が続き、バグが頻繁に発生し、チームメンバーが去り、エンジニアの 80% も退職しました。しかし、アリババクラウドは粘り強く努力を続け、最終的には国内パブリッククラウド市場のリーダーとなり、世界第3位のクラウドコンピューティング企業となった。

アリババクラウドは4位のグーグルとの差を徐々に広げ、マイクロソフトアジュールに迫る

クラウドコンピューティングの基礎はリソースの仮想化である

現在、クラウドコンピューティングベンダーが提供するクラウドサービスは、IaaS、PaaS、SaaSの3種類に大別できます。最も基本的なサービスはIaaS（Infrastructure as a Service）です。クラウド ベンダーが開発者に提供するものは仮想化サーバーであり、開発者はそこにオペレーティング システムとアプリケーション ランタイム環境をインストールする必要があります。

クラウドコンピューティングサービスモデル

IaaS モデルは開発者にとってまだ少し面倒なので、クラウド ベンダーが開発者に直接オペレーティング環境を提供するようになり、開発者が自分でオペレーティング システムをインストールする必要がなくなりました。

クラウド コンピューティングの基盤はリソースの仮想化であり、その中核となる技術は仮想マシンです。仮想マシンには主に 2 つの種類があります。 1 つは、下の図の左側に示すように、仮想化プログラムをハードウェアに直接インストールし、物理マシン上で複数の仮想マシンを分離する方法です (ベアメタル アーキテクチャ)。もう 1 つは、ホスト オペレーティング システムに仮想化プログラムをインストールし、複数の仮想マシン (ホスト アーキテクチャ) を分離する方法です。

2種類の仮想マシン技術

仮想マシンを生成および管理するプログラムはハイパーバイザーであり、VMM (Virtual Machine Monitor) とも呼ばれます。これは特定のプログラムではなく、プログラムの種類です。一般的な VMM プログラムには、VMware EXSi、KVM、Xen、Hyper-V などがあります。その中でも、オープンソースの KVM は、クラウド プラットフォームで最も広く使用されている VMM です。

大規模な仮想マシンを管理するには、KVM や Xen などの VMM プログラムを管理できる OpenStack などの管理プラットフォーム ソフトウェアが必要です。 OpenStack と KVM は、クラウド コンピューティングの IaaS レイヤーに属するテクノロジーです。

コンテナ: より軽量な仮想化

コンテナも仮想化技術ですが、仮想マシンよりも軽量な仮想化技術です。ご興味があれば、以前の記事「クラウド コンピューティングについてお話しましょう: 5 分でコンテナーが必要な理由を見つけましょう」もお読みください。

コンテナと仮想マシンの比較

従来の仮想マシンと比較すると、Docker には明らかな利点があります。起動は数秒で非常に速く、リソース使用率も高くなります (ホストは同時に数千の Docker コンテナを実行できます)。さらに、占有するスペースも非常に小さいです。仮想マシンでは通常、数 GB から数十 GB の容量が必要ですが、コンテナーでは MB または KB しか必要ありません。今よく話題になるDockerは、コンテナを作成するツールであり、アプリケーションコンテナエンジンです。

同様に、大規模なコンテナ クラスターの管理には、専用のコンテナ オーケストレーション ツールが必要です。一般的なコンテナ オーケストレーション ツールには、Kubernetes、Docker Compose、Docker Swarm、Apache Mesos、Marathon などがあります。その中でも、Kubernetes は最もよく使用されるコンテナ オーケストレーション ツールです。 Kubernetes の最初の文字 K と最後の文字 s の間に 8 文字あるため、Kubernetes は K8S とも呼ばれます。

K8Sとコンテナの関係

クラウドコンピューティングからクラウドネイティブへ

現在、クラウドコンピューティング技術は、VMMやOpenstackに代表される仮想マシン技術体系から、コンテナやK8Sに代表されるクラウドネイティブ技術体系へと徐々に移行しています。これは、インターネット アプリケーションの複雑さが増していることに関連しています。

従来のインターネット アプリケーションはすべてモノリシック アーキテクチャを採用しています。プログラムが複雑になるにつれて、モノリシック アーキテクチャは複数のサービスの分散アーキテクチャに分割され、その後、マイクロサービス アーキテクチャへと徐々に進化しました。

各サービスに個別にリソースを割り当てるには、異なるサービスの動作環境を分離する必要があります。分離のために仮想マシンを使用すると、コストとパフォーマンスの両方が問題になります。コンテナはリソースをほとんど占有しないため、分散アーキテクチャ システムに適しています。コンテナやK8Sに代表されるクラウドネイティブ技術がクラウドコンピューティングの主流となったのは、このためです。