クラウドネイティブ実現に必要な7つの技術要素を紹介

近年、テレワークの増加に伴い、クラウドサービスの利用も増加しています。
働き方にも変化があり、その状況に合わせて知識を吸収することは、非常に大切です。そんな現在、注目されている「クラウドネイティブ」とは、一体どのようなものなのでしょうか。
「クラウドファーストと似ているが、具体的にはどんな違いがあるのか知りたい」という方は、ぜひこの記事を参考にしてください。
今回は、クラウドネイティブを実現する上で、必要な7つの技術要素を紹介します。

クラウドネイティブとは？クラウドファーストとの違いも解説

クラウドネイティブとは、「最初から、クラウドで運用されるために作られたシステム」のことを指します。
システムをクラウドの環境へ移しただけでは、クラウドネイティブとは言えません。クラウドで実行されるアプリケーションのことまで考え、最適化されているのです。

似ている言葉で「クラウドファースト」がありますが、意味は違います。
クラウドファーストは、「システムの構築をするときに、クラウドサービスの利用を優先して検討する」ということです。クラウドファーストは「クラウドの利用を推奨」しており、クラウドネイティブは、「クラウドに最適化する」ことです。
つまり基本的には、クラウドネイティブの方がクラウドファーストよりも、実現させるハードルは高くなります。

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クラウドネイティブ実現に必要な7つの技術要素

クラウドネイティブ実現に必要な技術要素は、以下の7つです。

コンテナ
コンテナ・オーケストレーター
マイクロサービス
サービスメッシュ
分散トレーシング
モニタリング・ロギング
宣言的API

ここでは各要素について紹介していきます。

コンテナ

コンテナは、一般的なソフトウェア手法の一部で、1つのOS上で、複数のコンテナを直接実行します。これにより、軽量な環境が実現でき、起動も早く、メモリの容量も少なくてすむのです。

現在、もっとも利用されているのは、Dockerコンテナとなります。
サーバー環境に依存しておらず、別のサーバー上の環境へ移動することも簡単にできますそのため、「開発」「テスト」「本番」のどの環境でも、アプリケーションを稼働させていけます。

コンテナを使うことにより、サーバーとクラウド間の開発などの過程を短縮できるため、非常に便利となります。コンテナのソフトウェアインフラストラクチャは、優秀なデベロッパーが関わっており、たくさんグループが支援をしているのです。

コンテナ・オーケストレーター

コンテナ・オーケストレーターとは、複数のコンテナの統合管理を行うための技術を指します。
1つのコンテナの運用には、あまり手間はかからないのですが、複数の場合には「どのコンテナをどこに動作させよう」などのスケジュール管理やストレージ管理が必要です。そこで、コンテナ・オーケストレーターが統合管理を行います。

メリットとしては、以下が挙げられます。

アプリケーションのバージョンアップにも迅速に対応できる
コンテナの管理が手間をかけずにできる
仮想マシンよりも高速な動作が可能

現在、さまざまなコンテナ・オーケストレーターが開発されています。
Kubernetesをはじめ、国内でも少しずつ普及してきているのです。

マイクロサービス

マイクロサービスは、アーキテクチャ（構築されたシステムの構造）です。複数の小さいサービスを連携し、管理や運営を行うソフトウェアの構造を指します。

各機能を独立して構築しているため、それぞれのサービスが通常通り機能しなくても、全体的に悪影響が及ぶことはありません。それぞれのサービスごとに、影響を確認することもできるのです。

マイクロサービスのメリットとして、以下が挙げられます。

サービスが独立しているため、耐障害性が高い
従来よりも、更新やデプロイメントが早く行える
開発者は、多言語APIにより言語とテクノロジーを機能の最適化のために選択できる
柔軟性に優れていて、ニーズの高いサービスに対応できる

サービスメッシュ

サービスメッシュで、マイクロサービスを導入したときに、複雑化した運用への課題の対処を行います。
つまり、マイクロサービスの運用には、大切な手法なのです。

サービスメッシュのメリットとして、以下が挙げられます。

相互運用性の向上とともに、アプリケーションの潜在的機能を高める
リアルタイムでネットワークアクティビティの監視や分析ができる
マイクロサービスの検出機能が強化し、ネットワークの管理なども優れている
クラウドで複数のコンテナの調整を、同時に行うことができる

分散トレーシング

分散トレーシングとは、サービスメッシュとともに利用されます。
マイクロサービスで、構築されたアプリケーションの監視をして、原因を特定する手法です。主に利用される場面は、障害が起きたときやパフォーマンスが低下したときに利用されます。

分散トレーシングのメリットとして、以下が挙げられます。

分散しているシステムに、統一性を持たせることができる
アプリケーションやプログラミング言語への対応が柔軟で、さまざまなマイクロサービスシステムに組み込むことが可能
チーム同士の効率的な連携
時間を短縮して、生産性を上げることができる

トレーシングツールの種類としては、以下の3つがあります。

プログラムトレース
データトレーシング
コードトレーシング

モニタリング・ロギング

モニタリング・ロギングは、それぞれのコンテナに設定するわけではなく、集中して管理を行います。
モニタリングのシステムは、コンテナ・オーケストレーターにより情報を取得することが可能です。自社での運用を望まない企業のために、モニタリングのシステムは複数で提供もされています。

提供方法は、例として具体的には、以下の2つがあります。

クラウドでのSaaS型サービス
OSSとしてインストール

ログの情報を取得する方法は、以下の2つです。

サイドカーを利用する
コンテナ・オーケストレーター経由

2つとも、アプリケーションの情報消失のリスクはありません。

宣言的API

宣言的APIとは、サービスがどうのようであるべきかという状態を指示できるAPIを指します。
マイクロサービスの複数のサービス同士は、それぞれが公開しているAPIを通して原則行われているのです。

「命令型API」は、アプリケーションの実行させたいコマンドを命令して、実行させることができます。しかし、コマンドの実行に失敗をする場合もあり、得たい結果が必ず出るとは限りません。
これに対して、「宣言型API」は、「最終的な結果はこうあるべき」と宣言をするため、求めている結果を得ることができます。宣言を基に、コンテナの削除などを行い、足りないところは自律的に調整されるのです。ユーザーが、状況に応じて改めて命令を行う必要もないため、宣言的APIは高い利便性を持っていると言えるでしょう。