Application serverless

11 月 3 日、2022 年 Hangzhou Yunqi Conference において、Alibaba Cloud 総裁の Zhang Jianfeng 氏は、クラウドをコアとする新たなコンピューティングシステムが形になりつつあり、ソフトウェアの研究開発パラダイムに新たな変化が起きていると述べました。サーバーレスはその最も重要なトレンドの一つです。Alibaba Cloud はコアプロダクトの完全なサーバーレス化を推進し続け、お客様のアジイルなイノベーションの実現を支援します。

11 月 5 日、アプリケーション構築の新たなパラダイムが始動しました。Cloud Native Summit は再びサーバーレスにフォーカスし、Alibaba Cloud のコアプロダクトの完全なサーバーレス化が持つ意義をさらに深く解説するとともに、サーバーレスランタイムのメジャーアップグレードを発表し、クラウド上でのアプリケーション構築をより簡単にしました。

AliCloud スマートオブザーバビリティ＆サーバーレス責任者 Si Tufang 氏による基調講演

サーバーレスが次世代アプリケーションアーキテクチャをリードする

サーバーレスアーキテクチャの適用について語るには、まずクラウドプロダクトのホスティングの進化プロセスからサーバーレスを理解する必要があります。

「インフラストラクチャホスティング」は最も基本的な形態です。プロダクトはコンピューティング、ストレージ、ネットワークなどのクラウドリソースを提供します。ユーザーはアプリケーションソフトウェアとビジネスロジックのクラウドへのデプロイとメンテナンスだけでなく、ソフトウェア運用で発生しうるさまざまな問題にも対処する必要があります。

「アプリケーションホスティング」は「インフラストラクチャホスティング」の上位拡張です。お客様は引き続き「数コア、数 GB のサーバー」という形でクラウドリソースを購入しますが、プロダクト側で一般的なアプリケーション (MySQL など) の運用の一部を提供します。

サーバーレスフルホスティングはさらなる進化形です。お客様はサーバーを意識する必要がなくなります。サーバーはクラウドプロダクトが完全に管理し、二つの重要な特徴を備えています。第一に、実際の使用量に応じて課金されることで、「グリッド」モデルに近い形になります。たとえば、リクエスト数に応じた課金や、実際のデータストレージ量に応じた課金です。第二に、適応型の伸縮性と運用保守不要です。使用量に応じてクラウドプロダクトが自動的に基盤リソースをスケーリングします。お客様が事前にリソースを確保する必要はなく、使い切ったら解放されます。

サーバーレスフルホスティングの登場は、アプリケーション技術アーキテクチャに深い影響を与え、変革をもたらしています。エンタープライズアプリケーションアーキテクチャからインターネット分散アーキテクチャに至るまで、サービス指向、スケーラブル、疎結合といった概念は深く浸透していますが、分散技術の実装複雑度は上昇を続けています。サーバーレスの自己適応性とメンテナンス不要の特性により、複雑さを大幅に削減でき、その高い伸縮性がクラウドの利点を最大限に発揮します。サーバーレスフルマネージドプロダクトを活用することで、ビジネス機能とクラウドサービス機能を柔軟で汎用的なモジュールとして抽象化できます。ユーザーは必要に応じてモジュールを選択し、自由に調整して組み合わせ、独自のアプリケーションを構築できるため、研究開発効率が大幅に向上します。

リソースからサービスへ、Alibaba Cloud のコアプロダクトがすべてサーバーレスに

サーバーレスはサーバーを使わないということではありません。代わりに、サーバーの管理をクラウドベンダーに全面的に任せ、ビジネストラフィックの規模に応じて自動的にスケーリングします。すぐに使える状態で提供され、メンテナンスコストを排除し、使用量に基づいて課金されます。ユーザーは基盤となる IT リソースを気にせず管理する必要がなく、ビジネスコードに集中し、実際のリクエストに応じてビジネスを処理するだけです。

ユーザーがサーバーレスをうまく活用するには、アプリケーションランタイムレベルでサーバーレスを実現するだけでは不十分です。アプリケーションが依存する下流のデータベースやその他のシステムに十分な伸縮性がなければ、システム全体のボトルネックとなります。チェーン上のすべてのシステムが高い弾力性と信頼性を備えて初めて、サーバーレスはその価値を最大化できます。

現在、Alibaba Cloud では 20 以上のコアプロダクトがサーバーレス形態を提供しており、スケーリング速度と課金モデルの面でお客様が基盤コンピューティングパワーをより良く制御し、コストを削減できるように支援しています。同時に、サーバーレスアーキテクチャプロダクト間の緊密な連携を中心に、プロダクト統合や連携スケーリングなどの課題に取り組み、ビジネスにさらにスムーズなフルリンクサーバーレス体験を提供します。

サーバーレスの普及に伴い、Alibaba Cloud はサーバーレスツールチェーンとサーバーレスアプリケーションセンターを立ち上げ、開発者のサーバーレスアプリケーションのエンドツーエンドのオンライン生産性向上を支援しています。同時に、Alibaba Cloud はさまざまな業界向けに豊富なサーバーレスソリューション事例を蓄積してきました。

2020 年、Alibaba Cloud のオープンソース Serverless Devs は、主流のサーバーレスサービスや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。同年、Serverless Devs は中国情報通信研究院の「サーバーレスアーキテクチャに基づくツールチェーンの能力要件」規格の策定に深く関与し、9 月に CNCF Sandbox に正式入選しました。業界初のサーバーレスツールプロジェクトとして選出されました。

Alibaba Cloud のサーバーレスコンピューティングプロダクト

Alibaba Cloud は中国で初めてサーバーレスコンピューティングサービスを提供したクラウドベンダーであり、そのプロダクトマトリックスも非常に豊富です。抽象化レベルに応じて、Elastic Container Instance ECI、Serverless K8s ASK、Serverless App Engine SAE、Function Compute FC が、それぞれコンテナ、クラスター、アプリケーション、関数レベルの抽象化に対応しています。

Elastic Container Instance ECI。このプロダクトはコンテナインスタンスを提供します。開発者は基盤サーバーを管理する必要がなく、パッケージ化されたイメージを提供するだけでコンテナを実行できます。厳密にはサーバーレスではなく、上位層でどのくらいの負荷にどのくらいのコンテナが必要か、いつスケールアウトしいつスケールインするか、トラフィックをどうスケジューリングするかといった課題を解決する必要があります。

サーバーレスコンテナサービス ASK はコンテナオーケストレーション層に属し、ECI ノードのオーケストレーションと容量計画を実行できます。ASK はクラスターの構築を支援し、Kubernetes の利用ハードルを下げます。基盤ノードインフラストラクチャではなく、ネットワークセグメント、負荷分散、アプリケーションなどのみを管理すれば済みます。

Serverless App Engine SAE は業界初のアプリケーション指向サーバーレス PaaS プラットフォームであり、基盤 IaaS と Kubernetes の複雑さを隠蔽し、コード変更ゼロでの移行を実現し、コスト効率と運用効率に優れた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ます。サーバーレスな単体 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実現を支援します。

FaaS プロダクトである Function Compute FC は、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書いてアップロードするだけで、Function Compute が自動的にコンピューティングリソースを準備し、弾力的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ことで、開発と運用のプロセスを大幅に簡素化します。

サーバーレスランタイムアップグレード：クラウドアプリケーションの構築をより簡単に

サーバーレスアプリケーションセンター：サーバーレス開発をさらに簡単に

サーバーレスはその発展以来、クラウドコンピューティングのコア技術となりました。主流のシナリオはすべてサーバーレスで解決されています。Alibaba Cloud は完全なツールチェーンを提供し、企業がサーバーレスアーキテクチャでクラウド上にアプリケーションをより簡単に構築し、サーバーレスの恩恵を最大限に享受できるようにしています。

サーバーレスアーキテクチャの普及と利用に伴い、サーバーレスツールチェーン体系の不完全さ、更新やデプロイプロセスの複雑さ、リソースの断片化とガバナンスの難しさといった課題も浮上してきました。Alibaba Cloud は豊富なシナリオベーステンプレートを備えたサーバーレスアプリケーションセンターを立ち上げ、サーバーレスアプリケーションのライフサイクル全体の管理をより簡単にしました。サーバーレスアプリケーションセンターを利用することで、アプリケーションのデプロイ前に追加のクローン、ビルド、パッケージング、公開操作を行うことなく、迅速にアプリケーションをデプロイして管理でき、クラウド上の上下流サービスの迅速な連携とベストプラクティスの容易な蓄積を支援します。

サーバーレスアプリケーションセンターは、作成、開発、運用保守を含むサーバーレスアプリケーションのライフサイクル全体をさらにカバーし、ホワイトスクリーン体験、クラウド開発、複数環境でのアプリケーション管理、アプリケーション次元での自動リソース準備、標準化された DevOps プロセス、その他のエンタープライズレベルの機能を備えています。

アプリケーションセンターは引き続きさまざまな業界の代表的なサーバーレスアプリケーション事例テンプレートを蓄積し、ユーザーがより簡単に理解し習得できるようにします。現在、アプリケーションセンターにはイベント駆動、Web API、音声・動画処理など 9 つのシナリオに対応する 100 以上のアプリケーションテンプレートが追加されています。

Function Compute FC：柔軟で高性能、3 つのシナリオを拡大

FC はリリース以来、Web、モバイルバックエンド、音声・動画、AI 推論、バッチタスク処理など、幅広いシナリオで国内外の数万以上の企業によるモダンアプリケーションの実装を支援してきました。今年、FC は音声・動画処理、リアルタイムデータ処理、GPU の 3 つのシナリオに深く取り組み、開発者がビジネスに集中し、コスト削減と効率向上を実現できるようにしています。

音声・動画処理では、FC はすぐに使えるパノラマ録画テンプレートを追加しました。パノラマ録画の WYSIWYG モードにより、ライブインタラクション効果を簡単に再現でき、SaaS 級の音声・動画高速アクセス体験を提供すると同時に、コードレベルのカスタマイズ柔軟性も備えています。強力な伸縮性を活かして、FC は動画マルチチャンネル並列トランスコーディングのために瞬時に複数のインスタンスを作成でき、映像制作時間を大幅に短縮します。同時に、FC はリソース利用率が高くコンピューティングパワー消費が低いため、従来のスキームと比較してコストを 70% 以上削減します。

メッセージを流通させ、FC のリアルタイムデータ処理能力をさらに強化しました。FC は Kafka、RocketMQ、EventBridge のすべてのメッセージングプロダクトと公式統合し、数百のトリガーソースを内蔵して、コンソール上でのメッセージのワンクリックデータクレンジング、エンリッチメント、ダンプを可能にし、メッセージを流通させ、より大きな役割を果たせるようにしました。FC の適応型伸縮性は大量メッセージのピークと谷に効果的に対応し、毎分 1 億件のイベントスループットに達します。

GPU に代表されるハードウェアコンピューティングパワーは、従来の CPU に徐々に取って代わり、AI 推論やマルチメディア処理のコンピューティングパワー提供者となっています。テストの結果、これらのシナリオで GPU を使用すると、従来の CPU 比で数十倍から数百倍のパフォーマンス向上が得られることが確認されています。ただし、GPU の価格は安くなく、利用率は一般的に 30% を下回ります。多くの企業が「購入できない」または「使いこなせない」という状況にあります。この課題に対応するため、FC はサーバーレス GPU を導入し、最小 1/16 カードからのマルチ仕様の GPU コンピューティングパワー分割をサポートしています。同時に、準リアルタイムのコールドスタート、秒レベルの伸縮性、秒レベルの課金を提供し、GPU コンピューティングパワーをより手頃な価格にし、中堅・スタートアップにも恩恵をもたらします。

Serverless App Engine：新しいワークロード、新しいシナリオ、新しいツール

業界初のアプリケーション指向サーバーレス PaaS プロダクトとして、Serverless App Engine SAE は低障壁のマイクロサービス＋コンテナ移行、高い伸縮性、運用不要という特性により、企業のクラウド移行とクラウド利用の第一選択となっています。人気のあるオープンソースアーキテクチャのワークロードを直接サーバーレス化できるようにすることは、常に SAE のプロダクトフィロソフィーでした。現在、数万以上の企業の Spring Cloud や Dubbo マイクロサービスアプリケーションが SAE 上で稼働しており、一行のコード変更なしでサーバーレス化を完了できます。

同じコンセプトを引き続き、SAE は今年ジョブ型ワークロードを追加しました。オープンソースの K8s CronJob、XXL JOB、Apache ElasticJob のすべてをシームレスにホストできます。SAE はタスク完了後にコンピューティングリソースを迅速に解放し、コストを削減するとともに、失敗リトライ、並列処理、シャーディング、内蔵の可観測性などの追加機能を備えています。

さらに、SAE は多言語マイクロサービスのサポートも拡大しました。PHP、Python、Go のいずれでも、SAE を基盤としたサービスの登録と検出が可能です。最も一般的な多言語 gRPC プロトコルもサポートされています。業界をリードする eBPF 技術を活用し、SAE は非侵襲的な多言語アプリケーションの可観測性を提供し、コンテナインスタンス、アプリケーション、サービスなどに対する共通のメトリクスインサイトとコールトポロジービューを提供します。



ツールチェーンは企業の研究開発運用プロセスと開発者の習慣の継続性に関わります。今年、SAE はエンタープライズ共通ツールチェーンのサポートをさらに充実させました。Serverless Devs を通じたコマンドラインツールとスクリプトシステムの統合、Terraform を通じた「Infrastructure as Code」(IaC) システムの統合、Jenkins プラグインを通じた継続的インテグレーション (CI) システムの統合を実現しています。

包括的な値下げ：サーバーレスをクラウド上の水や電気のような公共インフラに

Function Compute は包括的な値下げを実施し、vCPU の単価が 11% 削減され、その他の個別課金項目の最大削減率は 37.5% に達しました。

Function Compute の FC 課金粒度は細かく、実行環境のメモリと実行時間に基づいて課金され、課金粒度はミリ秒レベルに達します。ユーザーはリクエストによって生成されたリソース消費に対してのみ支払い、最小課金ルールは 1 ミリ秒粒度の課金時間、0.05 コア vCPU、1/16 GPU カードに達します。関数仕様 vCPU、メモリ、ディスクなど各課金項目のバインディングは完全に解除されており、ユーザーは自身のアプリケーションランタイムのオーバーヘッドに応じて自由に仕様を選択でき、アイドルリソースの割合をさらに削減します。予約モードは FC のコールドスタートを完全に排除する究極の方法です。アイドル時の課金は通常料金の 1/10 であり、ビジネスが高コストの心配をせずに済みます。

チームの推定によると、クラスターのリソースの 1 日平均利用率が 30% を下回る、または明らかなアイドル廃棄がある場合、Function Compute FC の利用に適しています。FC に移行後、リソース利用率を 60% から 90% 以上に向上させることができ、包括的なコストを 15% から 70% 削減できます。

いくつかの企業利用事例を例として挙げます：

動画ライブ配信はソーシャル APP の最重要ビジネスであり、明らかなピークと谷の特徴があります。ビジネスの安定性を確保するため、タスク処理のために大量のサーバーを準備する必要があります。トラフィックの低谷期間にはサーバーリソースの大部分がアイドル状態で浪費され、一方一部の祝日によるピークはクラスターの最大容量を超えることがあります。タスクキューは一部のビジネスをダウングレードせざるを得ません。Function Compute FC の使用後、ピークと低谷期間のリソース問題は完全に解決し、リソースコスト支出を 20% 削減しました。

インターネットマーケティングプロモーションサービスプロバイダーである Yuchuan Technology は、主に Alipay ミニプログラムを基盤としており、アクセス量の変動が大きく予測困難なトラフィック急増という特徴があります。特にイベント時のアクセス急増は、ミニプログラムのバックエンドサービスの安定性と伸縮性にとって大きな試練です。予測不可能な突発的トラフィックに対応するため、Yuchuan Technology はシステム全体のサーバーレス化を実施しました。1 日わずか 200 元でデイリーアクティブ 50 万人以上のミニプログラムを支え、数万 QPS にも対応できます。

包括的な値下げにより、サーバーレスは水や電気のような普遍的なインフラとなり、イノベーティブな企業がクラウドを利用する際の第一選択となるでしょう。

さまざまな業界を支えるサーバーレスの力

多くの方にとって、サーバーレスはまだ新しい概念かもしれません。しかし、SNS に投稿したり、曲をクリックしたり、ライブ配信ルームに入ったり、スーパーで会計をしたりするとき、サーバーレスが陰で支えているかもしれません。

サーバーレスがカバーする技術シナリオは拡大を続けています。現在、サーバーレスはマイクロサービス、オンラインアプリケーション、イベント駆動、タスク処理など多くのシナリオで検証され、広く利用されています。ビジネストラフィックが予測不可能、あるいは変動がある、または明らかなアイドルリソースがあり、リソース利用率が 30% 未満の場合、サーバーレスはコスト削減と効率向上のための強力なツールとなるでしょう。