クラウドコンピューティングPaaS技術の難しさの分析

近年、VMwareなどの従来の仮想化からIaaSへの移行を実現する企業が増えており、PaaSプラットフォームを構築中または既に構築している企業も増えています。では、プロジェクト開発の観点から見ると、PaaS 製品の主なシステム機能は何であり、アプリケーション開発者にどのようなメリットをもたらすのでしょうか。この記事は、コミュニティ活動での共有と交換に基づいて、クラウド コンピューティングの専門家であるブライアンがまとめたものです。

1. PaaS 提案の重要性と、それが企業にもたらす価値は何ですか?

1. アプリケーションの動作環境を標準化し、配信速度を向上: コンテナ イメージ テクノロジーにより、開発、テスト、および本番環境の標準化が保証され、一貫性のないアプリケーションの動作環境によって発生するさまざまな障害や問題を回避できます。同時に、サービス オーケストレーションを使用することで、運用と保守の自動化、および運用環境の迅速な配信が実現され、従来の方法における複雑なアプリケーション システム運用と長い配信サイクルの問題が回避されます。

2. 運用保守プロセスの高度な自動化を実現し、運用保守コストを削減: PaaS プラットフォームは、アプリケーション クラスター システムを管理するためのさまざまな自動化された運用保守ツールを提供します。たとえば、インテリジェント ロードは、クラスター ノードの変更をリアルタイムで監視し、ルーティング構成をインテリジェントに変更できます。自動スケーリングにより、さまざまなビジネス負荷に応じてクラスター サイズを自動的に調整できます。各種管理機能を自動化することで、手作業による運用・保守の負担が軽減され、運用・保守コストが削減されます。

3. 基本リソースの管理レベルとハードウェア利用効率を効果的に向上: PaaS プラットフォーム リソースのコンテナーは、オペレーティング システムの仮想化に基づいており、IaaS 基本環境から分離されています。プラットフォーム独自の実装のほとんどは、広く使用されている開発フレームワークと標準 API であり、リソース管理のレベルを効果的に向上させ、ベンダーの制約を効果的に回避できます。同時に、単一のオペレーティングシステム上でコンテナ密度を効果的に展開することで、リソースの使用率を向上させ、ハードウェア調達コストを削減することができます。

4. ソフトウェア開発の技術ルートを効果的に統一し、開発品質を管理します。運用環境の標準化により、会社全体の技術ルートを細かく管理し、さまざまなプロジェクト チームの技術開発ルートを統一することができます。デプロイメント ツールの統一により、CI/CD コンセプトを効果的に実装し、ソフトウェア開発プロセスの品質管理レベルを効果的に向上できます。

5. 企業の IT アーキテクチャ ガバナンスを効果的に改善: 従来の開発および運用保守モデルと比較して、PaaS は DevOps の考え方を効果的に実装し、企業の IT プロセスと人員構成のコーポレート ガバナンスを促進し、IT 部門の各 R&D チームの全体的な技術レベルを向上させて、ビジネス ニーズにより適切に対応できます。

[[205424]]

2. PaaSの主な技術は何ですか?企業はどのようにそれを構築するのでしょうか?

PaaS は主にコンテナベースのテクノロジーに依存するコンテナ クラウドの形式で実装されます。現在、最も一般的な 2 つのタイプは Docker と garden です。 BAT、JD.com、Huawei、NetEase などのインターネット企業や、一部の大手商業銀行は、Docker テクノロジーを好んでいます。もちろん、ガーデンの成功例もありますが、docker の成功例に比べると相対的に少ないです。

一本の木だけでは森は作れません。コンテナがクラウド コンピューティングの形でサービスを提供するには、複数のコンテナのクラスターを形成する必要があります。このとき、クラスターをどのように管理し、スケジュールするかが重要なタスクになります。このタスクはオーケストレーション エンジンによって実装されます。現在、人気があるのは kubernetes や swarm などです。したがって、「コンテナ技術 + オーケストレーション エンジン」がコンテナ クラウドの初期のフレームワークを構成します。もちろん、エンタープライズレベルのアプリケーションを実現するには、よりエンタープライズレベルの機能が必要になるため、OpenShift、Alibaba FeiTian、Huaweiなど、オープンソースソフトウェア上に構築されたさまざまな製品があります。

したがって、企業はクラウドを構築する際にいくつかの問題を考慮する必要があります。

• コンテナ テクノロジの選択: 人気のあるオープン ソース コミュニティと十分に開発されたエコシステムを持つテクノロジを選択するようにしてください。オーケストレーション エンジン フレームワークの選択にも同じ原則が適用されます。
• 構築モード: 1 つの方法は、企業全体のカスタマイズ用に製品を購入することであり、もう 1 つの方法は、オープン ソース フレームワークに基づいて開発することです。どちらの方法もそれぞれ長所と短所があり、企業自身の特性と合わせて総合的に検討する必要があります。
• 構築計画: PaaS の構築には多くの側面があり、エンタープライズ プロセスとエンタープライズ IT アーキテクチャの編成と調整も必要です。そのため、大企業や中堅企業が一夜にしてそれを実現することは不可能です。段階的なプロセスが必要であり、企業の発展やその技術的特性にも関連しています。

3. コンテナ クラウドの負荷分散を選択するにはどうすればよいですか?

ソフトウェア負荷には、ハードウェア F5 とソフトウェア HAProxy、nginx などが含まれます。F5 は、価格が高く、パフォーマンスが優れているのが特徴です。通常、物理マシンおよび仮想マシンの LB として使用されます。 Nginx は、7 層の負荷分散機能を提供できる HTTP サーバーおよびリバース プロキシ サーバーです。主な適用シナリオには、Web サーバー、リバース プロキシ、負荷分散などがあります。

HAProxy は、4/7 層の負荷分散を提供できるプロフェッショナルな負荷分散ソフトウェアです。 nginx よりも負荷分散パフォーマンスが優れており、同時実行性の点でも nginx よりも優れています。負荷分散の選択は、企業自身の特性と特定のビジネス シナリオに関連している必要があります。 HAproxy は、PaaS エンタープライズ レベルの製品でよく選択されます。

4. PaaS ログと監視をどのように処理しますか?

PaaS プラットフォームのログ記録と監視と、従来のアーキテクチャの管理方法の間には本質的な違いはありません。ログは、エージェントをインストールするか、ツールを使用してエクスポートすることで取得できます。業界にはすでに、学ぶべき成熟した製品や事例が数多く存在します。監視は 2 つの部分に分かれています。まず、「監視」の問題を解決する必要がありますが、これには情報を取得するためのツールの使用も必要です。次に、自動化された運用および保守モデルまたは手動モデルのいずれかを使用して、「制御」の問題を解決します。目的は実は同じですが、違いはコスト管理にあります。

PaaS は、システム、ネットワーク、サービス、アプリケーションの監視という 4 つのレベルから開始できます。

1. システムとは、主にディスク、CPU、ハードウェア、IaaSなどの基盤となる基本リソースを指します。

2. ネットワークは一般的に SDN を使用して実装されており、監視は主に接続性、トラフィック、7 層ステータス コードなど、比較的複雑です。

3. サービスとは、主にデータベース サービス、キャッシュ サービス、Web アプリケーション サービスなど、PaaS 内のさまざまなミドルウェア サービスを指します。

4. アプリケーション監視は最上位レベルであり、アプリケーション サービスの品質、応答時間、要求の成功率など、非常に重要です。

5. PaaSでCI/CDをより適切に実装し、アジャイルアプリケーション開発を実現するには

PaaS プラットフォームの中心的な概念は、アプリケーションにさまざまな基本的なミドルウェア サービスを提供して、アプリケーション クラスターを管理することです。 DevOps は、プロジェクト開発のライフサイクル全体を実装するソフトウェア開発理論です。従来の研究開発部門と運用保守部門の明確な区分を打ち破り、研究開発と運用保守をチームで統合するモデルの実現を目指します。この概念を実装するには、特定のツールの助けが必要です。 CI は継続的インテグレーションの略で、コードの静的チェック、動的チェック、セキュリティ チェック、単体テスト、統合テストなどの機能を自動化し、コードの統合を最速かつ早期に実現し、後で問題が発見される可能性を減らし、プロジェクトのリスクを軽減します。 CD は継続的デプロイメントまたは継続的リリースの略です。この継続的デプロイメントでは自動化ツールが使用され、システム環境のデプロイメント効率と、アップグレードおよび更新中のビジネスの継続性を効果的に向上させることができます。

Jenkins は、一方ではユーザーがさまざまなプラグインをカスタマイズでき、他方ではすべてのタスクをプロセスベースの形式 (パイプライン) で接続できるプラットフォームと見なすことができます。このように、Jenkins の実装を通じて CI/CD の概念を実装できます。同時に、CI/CD にはさまざまな自動化管理機能があり、PaaS やプロジェクト開発プロセスで使用される環境における関連システムの展開や更新、アップグレードを自動化できるため、両者をうまく連携させることができます。

DevOps コンセプトの実装は、jinkins で自動化された CI/CD プロセスを構成することによって実現できます。このプロセスは PaaS と深く統合でき、ソフトウェア開発の効率と品質を向上させることができます。詳細はリンク先をご覧ください

6. PaaS の研究プロセスにおける重要な技術的ポイントと困難点は何ですか?一般市場はどのように選ばれるのでしょうか?

総合的なプラットフォームである PaaS には、「コンテナ + オーケストレーション エンジン」をベースとした重要な技術的ポイントや難しさが数多くあります。この記事では、主にオープンソース フレームワークといくつかの市販製品を参考にして、重要なポイントの実装について説明します。

1. コンテナ技術の選択: コンテナ技術は、Web 開発時に開発言語を選択するのと同じように、プラットフォーム全体の基礎となります。現在、主流のテクノロジーは Docker と Garden の 2 つです。自社開発のテクノロジーを選択するときは、比較的成熟しており、エンタープライズアプリケーション事例が比較的多く、テクノロジーエコシステムがより発達しているテクノロジーを選択するようにしてください。一般的には Docker を選択することをお勧めします。 Huawei の PaaS 製品は当初 Garden を選択しましたが、現在は Docker に移行しています。 Docker は事実上の標準になりました。

2. オーケストレーション エンジンの選択: オーケストレーション エンジンの選択は、通常、コンテナ テクノロジ ルートの選択によって異なります。たとえば、Docker コンテナでは Kubernetes や Swarm などのフレームワークを選択でき、Garden では Cloud Foundry のみを選択できます。 BAT、Huawei、JD.com などのインターネット企業では、Docker 製品の中でも Kubernetes がより人気があります。これは、このフレームワークが Google によって作成されたためかもしれません。

3. メタデータ ストレージ フレームワークの選択: PaaS 全体のメタデータには、サービス検出や共有メタデータ構成の関連メタデータ情報として使用するための高可用性のストレージ構造が必要です。 Zookeeper のパフォーマンスと複雑さを考慮すると、etcd フレームワークがより頻繁に使用されます。 OpenShift、Alibaba などの製品はすべてこのフレームワークを使用しています。

4. PaaS コンテナ ネットワークの選択: コンテナ ネットワークの分離は、PaaS リソースの分離の重要な部分です。各コンテナのネットワークは主に内部 SDN ネットワークを使用します。 SDN ネットワークの実装技術はさまざまです。一般的に、主な考慮事項は、ネットワークのパフォーマンスとネットワーク変更の柔軟性です。オープンソースの kubernetes は flannel フレームワークを使用し、openshift 製品はネットワークパフォーマンスを考慮してオープン vswitch を使用し、JD.com はさまざまな調査を経て BGP ルーティングに基づく Calico を使用しています。

5. CI/CD ツールの選択: 近年、Microsoft が Docker テクノロジのサポートを強化しているため、Window Server 2016 や TFS などのさまざまな製品で Docker のサポートが徐々に実装されています。 TFS (Team Foundation Server) の製品の位置付けは Jenkins と似ています。そのため、CI/CD 技術を導入する過程では、TFS と Jenkins のどちらを選択するかは自由ですが、Jenkins の方が広く利用されており、R&D 能力のある人がある程度プラグインを開発し、カスタマイズすることになります。

6. ログ フレームワークの選択: クラスター環境内の異なるノードのログをどのように管理するかは重要な問題であり、現在、成熟したソリューションがいくつか存在します。 ElasticSearch+Logstash+Kinana (ELK) は普遍的なソリューションになりました

7. 負荷分散: 負荷分散では、コンテナ クラスターのコンテナ メンバーに変更が発生したときに、ルーティング ポリシーを自動的に検知して変更できる必要があります。ハードウェア F5 とソフト ロード HAProxy および Nginx はすべて、負荷分散に使用できます。 HAProxy の柔軟性を考慮して、より多くの製品や企業が HAProxy を選択しています。

8. ドメイン名の使用: コンテナ クラスター内のアプリケーションは、外部に提供されるサービスと見なすことができます。 IP を使用する場合、覚えるのが容易ではなく、IP が変更される可能性があります。そのため、PaaS 製品では、主にワイルドカード ドメイン名を使用して、外部にサービスを提供する IP アドレスとドメイン名を関連付け、外部にサービスを提供する IP アドレス (フロントエンド) と内部クラスター IP アドレス (バックエンド) を記録するルートを提供します。このようにして、外部ドメイン名から内部クラスター IP アドレスへのアクセスが可能になります。

PaaS プラットフォームの推奨は、継続的な反復的な最適化を必要とする長いプロセスです。 PaaS 上で実行されるアプリケーション システムの増加と使用経験の継続的な充実により、PaaS プラットフォームに対する理解と経験がさらに深まります。したがって、この分野の研究と実践に携わるフォーラムの仲間たちが、より多くの技術交流を行い、技術に対する理解を深め、PaaS が企業内でその価値と利点をよりよく発揮できるようになることも望んでいます。