Cloud Native Activates a New Paradigm for Application Construction

11 月 5 日、2022 年杭州雲栖カンファレンスにおいて、Alibaba の研究員兼 Alibaba Cloud インテリジェントクラウドネイティブアプリケーションプラットフォーム総経理の丁宇氏が、クラウドネイティブサミットで基調講演を行いました。クラウドネイティブによるアプリケーション構築活性化の新パラダイムを提唱し、Serverless が次世代のアプリケーションアーキテクチャを牽引すると述べました。Alibaba Cloud は、コア製品の包括的なサーバーレス化を推進し、お客様の運用保守作業を最小限に抑え、アジャイルなイノベーションの実現を支援していきます。

クラウドコンピューティングの時代において、企業がクラウド移行後にアプリケーション構築で直面する課題は依然として多く、システムの柔軟性を確保しつつコスト削減と効率向上をいかに実現するか、アジャイル開発を適用して迅速なビジネスの反復をいかに実現するか、システムの安定性と業務継続性をいかに確保するかといった課題が完全には解決されていません。

クラウドネイティブは非常に人気のある技術トレンドとなっています。クラウドからクラウドネイティブへ移行することで、PaaS レベルからアプリケーション構築における一連の課題を解決できます。三つの主要なパラダイムが現実のものとなりつつあります。

第一のパラダイムは、包括的なコンテナ化です。コンテナは運用保守の標準を形成し、企業がクラウドを利用するための新たなインターフェイスとなり、開発者がアプリケーションシステムとやり取りするための新たなインターフェイスともなります。これにより、柔軟性とスケーラビリティに優れたシステムを構築し、コスト削減と効率向上を実現できます。現在、マイクロサービス、オンラインアプリケーションからデータベース、ビッグデータ、AI、ミドルウェアに至るまで、すべてのワークロードがコンテナ化されつつあります。

コンテナを通じて、標準化された運用保守と柔軟なアーキテクチャのメリットを享受でき、ソフトウェアのユビキタスなデプロイと配信、および運用保守の標準化された管理を実現できます。

第二のパラダイムは、全業界に適用されるインターネットベースのコア技術です。インターネット技術とインターネットアーキテクチャを用いてアプリケーションシステムを再構築することで、多くのメリットがもたらされます。分散スケーラビリティ、ビジネスのアジャイルな反復の支援、エラスティックアーキテクチャの構築、そしてトラフィックピークへの冷静な対応です。

たとえば、プロモーション活動や大晦日のイベントを準備する際、予測不可能なトラフィックピークが発生する可能性があります。デジタルシステムは不確実なトラフィックに対応する必要があり、その実現にはインターネットアーキテクチャを採用する必要があります。さらに、システムの高可用性と信頼性、および業務継続性を確保できることも、インターネット技術が企業にもたらすメリットです。

第三のパラダイムは、サーバーレスアプリケーションです。技術的な観点から、技術コンポーネントの階層的なデカップリングを実現し、アプリケーションのフルマネージド化と運用保守からの解放を可能にし、システムの運用性を向上させるとともにコストを削減します。優れた柔軟性によりすべてのコンポーネントをカバーでき、クラウド上でのアプリケーション構築が非常に容易になります。

従来、アプリケーションを構築するには、ECS インスタンスを購入し、オープンソースソフトウェアシステムを構築してから運用保守を行う必要があり、そのプロセスは非常に複雑で煩雑でした。トラフィック量は増減するため、スケーリングにも対応が必要でした。Serverless サービスの利用後は、これらの課題が簡素化されました。セミマネージドからフルマネージドへ移行し、すべてのサービスが API ベースで、無制限のキャパシティが完全に柔軟に提供され、組み合わせて使用でき、生産性の劇的な変化を実感できます。ソフトウェア開発のライフサイクル全体を最適化し、開発モデルをアップグレードして、開発者がビジネスに集中し、反復を加速できるようになります。

以上の三つのパラダイムは、クラウドネイティブの非常に主流な進化方向を表しています。

包括的なコンテナ化：コンテナサービスがインテリジェント時代へ

Gartner は、2022 年までに世界の組織の 75% 以上が本番環境でコンテナ化されたアプリケーションを実行するようになり、2020 年の 30% 未満から大きく増加すると予測しています。コンテナ技術はキャズムを越え、初期のインターネット業界から現在のあらゆる業界に至るまで、本番システムで使用されるようになりました。

ACK は K8s の利用しきい値を大幅に下げましたが、大規模な分散クラスターの管理と運用保守には依然として課題が山積しています。たとえば、安定性を確保しつつリソース使用率を向上させるようにアプリケーションをスケジューリングする方法、アプリケーションのコストを計画・分析・最適化する方法、問題発生時にクラスターをタイムリに特定して修復する方法などです。

インテリジェント化によりこれらの課題を解決できます。インテリジェント化はコンテナプラットフォーム発展の必然的なトレンドです。Alibaba Cloud は過去 10 年の大規模コンテナ実戦経験に基づき、データ手段とインテリジェントアルゴリズムを通じてコンテナサービス ACK のインテリジェント化を推進してきました。三つのアップグレードがあります。

第一のアップグレードは、インテリジェントハイブリッドスケジューリングです。次世代スケジューリングシステム Koordinator は、ユーザーの全体的なリソース使用率の向上を支援します。インテリジェントハイブリッドスケジューリングにより、対象アプリのリソースコストを 20% 削減できます。

第二のアップグレードは、インテリジェントなコスト管理です。コンテナサービスの FinOps スイートにより、ユーザーはクラウドコストの可視化、制御、最適化を実現でき、中国保険は FinOps スイートに基づいてリソースのアイドル率を 30% から 10% に削減しました。

第三のアップグレードは、インテリジェントな運用保守体験です。コンテナサービスの AIOps スイートにより、ユーザーはデータ駆動の診断判断を実現し、障害の予防と特定を支援します。自動診断は 90% 以上の問題をカバーでき、あるアプリ開発企業が AIOps スイートに基づいて問題を特定する時間は週単位から時間単位に短縮されました。

これらの機能アップグレードにより、コンテナ技術の利用しきい値がさらに下がり、ACK がより包括的になり、より広い顧客層にサービスを提供できます。

インターネットベースのコア技術

インターネットミドルウェア製品には三つの特徴があります。

第一に、オープンソースと完全に互換性があり、ベンダーロックインがないことです。たとえば、マイクロサービス、メッセージング、サービス登録ディスカバリ、ゲートウェイなどはすべてオープンソースと完全に互換です。

第二の特徴は、パフォーマンス、安定性、スケーラビリティなどを含む多数のエンタープライズレベルの機能を備えていることです。インターネット分散技術の先進性は、非常に過酷なシナリオで鍛えられる必要があります。Alibaba Cloud の強みは、長年にわたるダブル 11 の複雑なシナリオでの磨き込みにあります。ダブル 11 の裏付けと多数の顧客の適用に基づき、Alibaba Cloud のインターネット技術はエンタープライズレベルの機能において非常に強力な優位性を持っています。

第三の特徴は、多地域アクティビティ、アプリケーションディザスタリカバリソリューション、技術・ビジネスミッドプラットフォームソリューション、ハイブリッド、カオスエンジニアリング、フルリンクストレステストソリューションなど、豊富な技術ソリューションを提供していることです。クラウドネイティブミドルウェアは、オープンソース、自社研究、商用化の三位一体を実現し、標準的かつオープンな技術でより多くの企業のデジタルトランスフォーメーションを支援できます。

注目リリース：マイクロサービスの再アップグレード —— 新クラウドネイティブゲートウェイのオープンソース化

クラウドネイティブ時代において、マイクロサービスはパフォーマンス、高可用性、セキュリティの面で新たな要求と技術的課題に直面しています。Alibaba Cloud はクラウドネイティブゲートウェイ Higress を正式にオープンソース化しました。これは業界初の標準準拠、高統合、スケーラブル、かつホットアップデート対応のクラウドネイティブゲートウェイです。

標準準拠：K8s の普及に伴い、K8s Ingress はクラウドネイティブ時代におけるデファクトスタンダード API となっています。Higress はこの標準に完全対応し、サービスガバナンス（カナリアリリース、レート制限、プレヒート、タイムアウト、リトライを含む）において大幅な改善を加え、標準の進化方向をリードしています。

高統合：Higress はトラフィックゲートウェイ、マイクロサービスゲートウェイ、セキュリティゲートウェイを初めて統合し、高統合ゲートウェイを構築しました。エントランスに高性能かつ安全な防御ラインを確立し、バックエンドは K8s / Nacos / ECS / Serverless の複数のランタイムルーティングをサポートし、最も強力なゲートウェイ実装を実現しています。

拡張性：Higress は最も豊富なプラグイン拡張メカニズムを提供し、柔軟なルーティングとセキュリティカスタマイズの要件に対応するとともに、最も包括的な言語拡張メカニズムをサポートしています。ユーザーの利用しきい値を下げるため、デフォルトで数十のプラグインを統合し、プラグインマーケットプレイスを通じて開発者が共通機能を貢献しやすい環境を整え、好循環を生み出しています。

ホットアップデート：従来の NGINX のアップデートルールでは再読み込みが必要で、リンクジッタやトラフィック損失が発生し、リアルタイム通信、動画、IoT では許容できません。そのため、Higress のすべての証明書、ルート、セキュリティルール、プラグインにはホットアップデート機構を採用し、ミリ秒単位で有効化され、ビジネスへの影響はゼロです。

オープンソースのクラウドネイティブゲートウェイに加え、Alibaba Cloud はマイクロサービスエンジン MSE 3.0 を包括的にアップグレードしました。三つのコア機能が含まれます。

第一の機能は、レジストリ・構成センタです。Nacos などの主流オープンソースソリューションと比較してパフォーマンスが 40% 向上し、70 以上のモニタリング指標を提供し、ヘルスディテクションを備え、サービスの自律性の向上を支援します。たとえば、医療業界の SaaS 企業である荷蓮健康は、MSE のレジストリ・構成センタを通じて、オープンソースレジストリ・構成センタのパフォーマンスを 50% 向上させ、ビジネスの急速な発展におけるスケーラビリティの問題を解決し、全国 200 以上の都市にわたる 2,000 以上の病院の体験ビジネスの安定性を 99.99% 以上で保護しました。

第二の機能は、マイクロサービスガバナンスです。Alibaba の 10 年以上の実践経験を蓄積し、ユーザーのマイクロサービスガバナンスの実装期間を 30% 短縮し、開発とテストの効率を 50% 向上させ、オンラインリスクの 80% を排除しました。たとえば、繊維業界のインターネット企業である智景科技は、コードを一切変更せずに MSE のマイクロサービスガバナンス機能をすべて導入しました。マイクロサービスの実装サイクルが 30% 短縮され、開発・テスト環境の構築が数日から数分に短縮されました。

第三の機能は、クラウドネイティブゲートウェイです。Alibaba Cloud はトラフィックゲートウェイ、マイクロサービスゲートウェイ、セキュリティゲートウェイを統合し、アーキテクチャもアップグレードして、インスタンスレベルの保護からルートレベルの保護に昇格させ、従来のゲートウェイと比較して全体的なパフォーマンスを 90% 向上させました。たとえば、モバイル決済企業の渡船互動は、MSE を活用してゼロトラストアーキテクチャを構築し、ビジネスエントランスのセキュリティを大幅に向上させるとともに、ソフトウェアとハードウェアの統合による TLS オフロードでパフォーマンスを 90% 向上させ、応答時間を 50% 短縮しました。

注目リリース第二弾：可観測性の再アップグレード —— 可観測性データの価値を最大化

クラウドネイティブの時代において、システムアーキテクチャはますます複雑化しており、可観測性の向上が複雑さを軽減する唯一の方法となっています。現在、可観測性は企業の IT レベルを測る基準となっており、コストガバナンス、業務継続性、ビジネス成長のすべてに可観測性技術が必要です。そのため、Alibaba Cloud はアプリケーションモニタリングからリンクトレースに至るまで、クラウドネイティブ可観測性スイート ACOS を提供し、企業の成本管理、リスク管理、インテリジェント運用保守を実現し、デジタルビジネスの効率的かつ安定的な運用を支えます。

Alibaba Cloud のクラウドネイティブ可観測性スイート ACOS の三つのコンポーネントも、雲栖カンファレンスで重要なアップグレードを受けました。

まず、Prometheus は多くの企業にとって観測の第一選択肢となっています。Prometheus モニタリングは、コンテナ観測のデファクトスタンダードとして、Alibaba Cloud の 50 以上のクラウド製品のデフォルト観測インフラとなり、アプリケーションリアルタイムモニタリングサービス ARMS の APM 指標、eBPF 指標、OpenTelemetry 指標と接続され、観測範囲をコンテナ特化からフルスタックに拡張しました。

次に、観測インターフェイスとして、Alibaba Cloud の Grafana サービスは 9.0 の新たなアップグレードを迎えます。新しい Prometheus および Loki クエリ文ジェネレータと拡張検索 explore 機能により、ユーザーはより強力なデータクエリと分析の機能を利用できます。同時に、ますます豊富になる異種可観測性データソースに対応するため、Grafana サービスはログサービス SLS や Elasticsearch など 20 以上の可観測性ストレージサービスと統合し、企業が統合観測インターフェイスをより簡単に構築できるようにしています。セルフビルドインスタンスのワンクリックインポート / エクスポート、自動データエクスポートレポート、ワンクリックデータバックアップ、リカバリ、ユーザー操作監査などの企業向け機能がさらに強化されました。

最後に、企業のクラウドアプリケーションに多次元の観測視点を提供するため、データ収集の面で、アプリケーションリアルタイムモニタリングサービス ARMS は OpenTelemetry および Prometheus エコシステムを包括的に統合しています。OpenTelemetry の補完サービスとカスタマイズコンポーネントの埋め込みポイントを通じて、観測ディメンションを向上させるとともにベンダーロックを回避できます。また、TraceExplorer の活用により、マルチソース Trace の統一クエリを実現しています。

注目リリース第三弾：RocketMQ 5.0 包括的アップグレード —— メッセージサービスからクラウドネイティブイベントフロープラットフォームへ

メッセージキューは、これまで常に企業インターネットアーキテクチャのコアコンポーネントでした。Alibaba は 2012 年に E コマースシナリオに基づいて人気のあるメッセージミドルウェア RocketMQ を構築し、Apache コミュニティに貢献しました。10 年以上の磨き込みを経て、RocketMQ は多くの成果を上げています。

Apache RocketMQ コミュニティは非常に活発で、世界中に 700 以上のコントリビューターがいます。トップ企業の 75% 以上が RocketMQ を選択し、80% 以上の主流クラウドベンダーが RocketMQ の商用ホスティングサービスを提供しています。RocketMQ の発起者でありコアコントリビューターである Alibaba Cloud は、10 年以上にわたり、インターネット、小売、自動車など 20 以上の業界から 1,000 万以上の企業顧客にサービスを提供し、数千万の TPS と数兆のメッセージを処理しています。

現在、Alibaba Cloud RocketMQ 5.0 が正式に商用化され、コアからエコシステムへ拡張し、クラウドネイティブイベントフロープラットフォームへアップグレードして、イベント駆動とイベントフロー処理の二つのコアシナリオを開拓しています。今後、企業開発者は RocketMQ イベントフロープラットフォームに基づいてマイクロサービスやサーバーレスアプリケーションを簡単に駆動でき、また現在のストリーム処理タスクを RocketMQ に基づいて再構築し、CDC や ETL などのストリーム処理要件をより軽量でローコードな形で効率的に完了できます。

サーバーレスの特異点が到来：次世代アプリケーションアーキテクチャを牽引

企業のクラウド利用が深まるにつれ、クラウドの能力もアップグレードしています。従来、企業はクラウドでリソース、インスタンス、スペック、アプリケーションを購入していました。「クラウドコンピューティングは水、電気、石炭のようなインフラである」と言われてきましたが、これはまだ完全には実現されていません。Alibaba Cloud は、製品形態と開発手法のアップグレードを推進し、リソースの提供からサービスの提供へと移行することを目指しています。このサービスとは、プラグアンドプレイで使える能力のことです。企業は運用保守を必要とせず、自動スケーリング、運用保守からの解放、フルマネージドプラットフォーム、従量課金を実現でき、真にサービス化とモジュール化を実現します。これこそがクラウドネイティブ製品のアップグレードと進化の方向です。

サーバーレスの特異点が到来したと言えます。ここでいう特異点とは、安定成長から高速成長への転換点であり、業界での本格的な普及の始まりを示しています。現在、Alibaba Cloud は 20 種類以上の Serverless 製品を有し、コア製品の包括的な Serverless 化を推進しています。Serverless は、クラウドがサービスとして能力を提供する最善の方法であり、クラウドコンピューティングインフラがあらゆる業界で実装されるための最適なパラダイムでもあります。

Alibaba Cloud の Serverless 分野での進化を振り返ります。

2017 年に提供開始した Function Compute は FaaS 製品であり、イベント駆動型のフルマネージドコンピューティングサービスです。ユーザーはコードを記述してアップロードするだけで、Function Compute がコンピューティングリソースを自動的に準備し、エラスティックかつ信頼性の高い方法でコードを実行し、完全な可観測性を提供するため、開発と運用保守のプロセスが大幅に簡素化されます。

2018 年に提供開始した Serverless App Engine SAE は、業界初のアプリケーション指向の Serverless PaaS プラットフォームであり、基盤の IaaS と Kubernetes の複雑さを隠蔽し、ゼロコード変換でより低コストかつ高効率なアプリケーションホスティングソリューションを提供し、個々の Web アプリケーション、マイクロサービスアプリケーション、スケジュールタスクの Serverless 化を支援します。

同年、業界をリードして Serverless コンテナサービス ASK を提供開始しました。エラスティックコンテナインスタンス ECI (Elastic Container Instance) に基づき、1 分で 2,000 Pod の拡張が可能で、Kubernetes の利用しきい値を下げ、ユーザーが基盤インフラの管理ではなくアプリケーションに集中できるようにしています。

2020 年、Alibaba Cloud は Serverless Devs をオープンソース化し、主流のサーバーレスサービス / フレームワークをサポートする業界初のクラウドネイティブライフサイクル管理プラットフォームとなりました。2022 年 9 月、同プロジェクトは正式に CNCF サンドボックスに採択され、業界初の Serverless ツールプロジェクトとなりました。

製品形態の変化に加え、Serverless はソフトウェア開発パラダイムの変革ももたらしています。Alibaba Cloud がより包括的な Serverless 製品を提供するにつれ、多くのクラウド製品がモジュール化、API 化、サービス化されています。これらを組み合わせて、ドラッグアンドドロップでアプリケーションを構築できます。そのため、Serverless アーキテクチャの下では、開発手法が組み立て型開発にアップグレードされ、プロセスオーケストレーション、イベント駆動、さらには可視化を実現できます。これは従来のソフトウェア開発方法を完全に覆し、開発効率を大幅に向上させるとともに、ビジネスの課題に柔軟に対応できます。権威ある機関の調査と統計によると、組み立て型開発は従来のモデルと比較して研究開発効率を 50% 以上向上させることができます。

パンプキンムービーを例に挙げます。人気映画の影響で、パンプキンムービーのユーザーは 1 時間に 100 万人増加しました。トラフィックの急増によりウェブサイトのサービスが一時的に中断され、一時的なクラウド拡張では膨大なトラフィックにタイムリに対応できませんでした。従来のアーキテクチャではクラウド上での効率は変わりませんでした。パンプキンムービーは Serverless アーキテクチャへの移行を開始し、3 日間でコアアプリケーションの立ち上げを完了し、5 日目には 100% の切り替えを実現、6 日目から 7 日目にかけて 30 以上のコアアプリケーションを Serverless に移行しました。その結果、拡張効率が 10 倍に向上し、コストが 40% 以上削減され、研究開発効率が 70% 向上しました。これこそが Serverless の価値です。開発者を真にビジネス自体に立ち戻らせ、企業が少ない労力でより多くの成果を得られるようにします。

今後、Alibaba Cloud はクラウドネイティブ分野で標準をリードし続け、技術革新を続け、この分野と業界の急速な発展を推進していきます。