クラウドネイティブコンピューティングの概要
クラウドでアプリを作る基本を学ぼう。
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目次
クラウドネイティブコンピューティングは、クラウドコンピューティングモデルをフル活用してアプリケーションを構築・運用する方法だよ。このアプローチは、アプリケーションの開発とデプロイを早くすることができるんだ。クラウドネイティブを使うことで、開発者は柔軟性があり、スケーラブルで、回復力のあるアプリケーションを作れるの。
昔は、アプリケーションはモノリシックな形で構築されることが多くて、一つのユニットにパッケージ化されてた。それだと更新やスケーリングが難しかったんだ。クラウドネイティブコンピューティングは、アプリケーションをマイクロサービスって呼ばれる小さいパーツに分けることでこの問題を解決する。各マイクロサービスは独立して機能するけど、他のマイクロサービスとコミュニケーションをとって、完全なアプリケーションを提供することができる。
この記事では、クラウドネイティブコンピューティングを、主要なコンポーネント、利点、挑戦を含めて探っていくよ。
クラウドネイティブコンピューティングの主要なコンポーネント
マイクロサービス
マイクロサービスはクラウドネイティブアプリケーションの基盤だよ。各マイクロサービスはアプリケーションの特定の機能に焦点を当ててる。このアプローチのおかげで、チームはアプリケーションの異なる部分を同時に作業できるから、効率が向上するんだ。
例えば、eコマースアプリケーションでは、一つのマイクロサービスがユーザーアカウントを管理し、別のマイクロサービスがショッピングカートを扱うことができる。これらのサービスは独立して開発、デプロイ、更新できるから、全体のシステムがより機敏になるんだ。
コンテナ
コンテナはアプリケーションとその依存関係を軽量にパッケージ化する方法だよ。つまり、コンテナにはアプリケーションが動作するために必要なコードやライブラリ、設定などがすべて含まれてるんだ。コンテナを使うことで、開発環境から本番環境まで、アプリケーションが一貫して動作することが保証されるよ。
Dockerはコンテナを作成・管理するための人気のプラットフォームだよ。コンテナを使うことで、開発者は一度アプリケーションを構築して、どこでも動かせるから、互換性の問題を心配する必要がないんだ。
オーケストレーション
アプリケーションが成長すると、多くのマイクロサービスやコンテナを管理するのが複雑になってくる。そのときにオーケストレーションツールが活躍して、これらのコンテナのデプロイ、管理、スケーリングを自動化するんだ。
Kubernetesは一番広く使われているオーケストレーションプラットフォームの一つだよ。自動デプロイ、スケーリング、ロードバランシングなどの機能を提供して、開発者がコードを書くことに集中できるように、基盤となるインフラを管理してくれるんだ。
クラウドネイティブコンピューティングの利点
スケーラビリティ
クラウドネイティブコンピューティングの最大の利点の一つは、アプリケーションを簡単にスケールできることだよ。ユーザーの需要が増えると、クラウドネイティブアプリケーションはマイクロサービスを追加したり削除したりすることで素早く調整できるんだ。これにより、企業は大規模なダウンタイムや手動での介入なしに変わるニーズに応えられるんだ。
柔軟性
クラウドネイティブアプリケーションは柔軟性を重視して設計されてるんだ。チームは各マイクロサービスに最適な技術やツールを選べるから、革新や実験がしやすいんだ。この柔軟性があるおかげで、新しい技術が出たときにすぐに取り入れやすくなるよ。
回復力
クラウドネイティブアーキテクチャは回復力を促進するんだ。もし一つのマイクロサービスが失敗しても、全体のアプリケーションには影響しないんだ。他のマイクロサービスは機能し続けるから、アプリケーションは継続的に運用されることが保証されるんだ。この回復力は、顧客にサービスを提供し続けることを求められるビジネスにとっては非常に重要だよ。
市場投入までの時間の短縮
クラウドネイティブコンピューティングを使うことで、開発チームはアプリケーションをもっと早く提供できるんだ。マイクロサービスとコンテナを使うことで並行開発が可能になるから、異なるチームがアプリケーションの異なる部分に同時に取り組むことができる。これにより、市場に商品を投入する時間が短縮され、企業は顧客のニーズにより迅速に対応できるようになるんだ。
クラウドネイティブコンピューティングの課題
複雑さ
クラウドネイティブコンピューティングは多くの利点があるけど、同時に複雑さも持ち込むんだ。複数のマイクロサービスやコンテナを管理するのは難しいことがあるから、特にアプリケーションが成長するにつれて困難になるんだ。チームはこの複雑さを効果的に乗り越えるために、オーケストレーションツールやクラウド技術に精通している必要があるんだ。
セキュリティ
マイクロサービスが分散されることで、セキュリティが優先事項になるんだ。それぞれのマイクロサービスには独自のセキュリティ脆弱性があるかもしれないし、すべてのコンポーネントが安全であることを確保するには常に注意が必要だよ。開発者は開発ライフサイクル全体でセキュリティのベストプラクティスを実施しなきゃならないんだ。
モニタリングとトラブルシューティング
クラウドネイティブアプリケーションは、従来のアプリケーションと比べてモニタリングやトラブルシューティングが難しい場合があるんだ。複数のサービスが独立して動いているから、問題の根本原因を特定するのが難しいこともある。企業は、アプリケーションの健康状態やパフォーマンスを追跡するために、強力なモニタリングツールが必要になるんだ。
クラウドネイティブアプリケーションのライフサイクル
ビルディング
クラウドネイティブアプリケーションを作成する最初のフェーズはビルディングだよ。これには、モノリシックかマイクロサービスベースの適切なアーキテクチャを選ぶことが含まれるんだ。ほとんどのモダンアプリケーションでは、柔軟性とスケーラビリティの理由からマイクロサービスアーキテクチャが好まれるんだ。
アーキテクチャが決まったら、開発者はコーディングを始めて、各マイクロサービスのためにコンテナイメージを作成するんだ。これらのコンテナイメージはレジストリに公開されて、デプロイのためにアクセスできるようになるんだよ。
オーケストレーション
マイクロサービスをビルドしたら、次のステージはオーケストレーションだよ。これは、コンテナのデプロイ、スケーリング、運用を自動的に管理することを含むんだ。Kubernetesのようなオーケストレーションツールがこのプロセスをスムーズにしてくれるから、すべてのサービスがシームレスに連携することができるんだ。
オーケストレーション中に、アプリケーションはクラウド環境にデプロイされて、必要なリソースが割り当てられるんだ。オーケストレーションツールは、健康チェックやロードバランシングのようなタスクも管理してくれるから、最適なパフォーマンスを確保できるよ。
オペレーション
アプリケーションが稼働し始めると、オペレーションフェーズに入るんだ。これには、アプリケーションのパフォーマンスを監視したり、負荷をバランスさせたり、需要に応じてリソースをスケールさせたりすることが含まれるんだ。開発者はアプリケーションが信頼性が高く効率的に運用されることを確保しなきゃならないんだ。
何か問題が発生した場合、オペレーションチームが問題を診断して、パフォーマンスのボトルネックを解消するためにサービスを別のコンテナやサーバーに移行する必要があるかもしれないんだ。
メンテナンス
アプリケーションライフサイクルの最終フェーズはメンテナンスだよ。これにはマイクロサービスの更新や新機能のデプロイ、セキュリティパッチの適用が含まれるんだ。定期的なメンテナンスを行うことで、アプリケーションが常に関連性を保ち、ユーザーのニーズに応え続けることができるんだよ。
結論
クラウドネイティブコンピューティングは、アプリケーションの開発とデプロイの方法を変えているんだ。マイクロサービス、コンテナ、オーケストレーションツールを活用することで、組織はスケーラブルで柔軟性があり、回復力のあるアプリケーションを作れるようになるんだ。
複雑さやセキュリティの懸念といった課題があるけど、クラウドネイティブコンピューティングの利点は大きいよ。このアプローチを取り入れる企業は、市場の需要により迅速に対応し、より良いユーザー体験を提供できるようになるんだ。
クラウドネイティブコンピューティングが進化し続ける中で、技術の風景を再構築し、新たなイノベーションの機会を生み出すことになるんだ。このパラダイムを受け入れることは、競争が激しいデジタル世界で成功を収めたい組織には必須だよ。
タイトル: Cloud-Native Computing: A Survey from the Perspective of Services
概要: The development of cloud computing delivery models inspires the emergence of cloud-native computing. Cloud-native computing, as the most influential development principle for web applications, has already attracted increasingly more attention in both industry and academia. Despite the momentum in the cloud-native industrial community, a clear research roadmap on this topic is still missing. As a contribution to this knowledge, this paper surveys key issues during the life-cycle of cloud-native applications, from the perspective of services. Specifically, we elaborate the research domains by decoupling the life-cycle of cloud-native applications into four states: building, orchestration, operate, and maintenance. We also discuss the fundamental necessities and summarize the key performance metrics that play critical roles during the development and management of cloud-native applications. We highlight the key implications and limitations of existing works in each state. The challenges, future directions, and research opportunities are also discussed.
著者: Shuiguang Deng, Hailiang Zhao, Binbin Huang, Cheng Zhang, Feiyi Chen, Yinuo Deng, Jianwei Yin, Schahram Dustdar, Albert Y. Zomaya
最終更新: 2023-06-25 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://arxiv.org/abs/2306.14402
ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2306.14402
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた arxiv に感謝します。
参照リンク
- https://www.cncf.io/about/who-we-are/
- https://github.com/cncf/toc/blob/main/DEFINITION.md
- https://kubernetes.io/docs/concepts/architecture/nodes/
- https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/components/
- https://helm.sh/
- https://istio.io/
- https://www.envoyproxy.io/
- https://prometheus.io
- https://grafana.com
- https://www.elastic.co/kibana/
- https://kubeedge.io/en/
- https://kubeedge.io/en/docs/kubeedge/
- https://kubernetes-csi.github.io/docs/
- https://kubernetes.io/docs/reference/access-authn-authz/rbac/
- https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/secret/
- https://github.com/coreos/flannel
- https://github.com/projectcalico/cni-plugin
- https://www.weave.works/oss/net/
- https://www.nginx.com/blog/what-is-a-service-mesh/
- https://www.jenkins.io/
- https://github.com/kubernetes/community/tree/master/sig-multicluster
- https://kubernetes.io/blog/2018/12/12/kubernetes-federation-evolution/
- https://karmada.io/