クラウド・コンピューティングにおけるクラウド・アーキテクチャ：主要要素と戦略
クラウドアーキテクチャは、今日の継続的なデジタル変革の中核であり、企業がイノベーションを起こし、競争に打ち勝つための一助となっています。しかし、特定のニーズや目標に適合するクラウド・インフラストラクチャを設計することは、複雑な作業になる可能性があります。クラウドには、スケーラビリティ、コスト削減、柔軟性、俊敏性といった素晴らしいメリットがありますが、これらは自動的に実現するものではありません。
クラウドの恩恵を真に享受するには、スマートなアーキテクチャの決定、堅実な計画、そしてクラウドツールとサービスを最大限に活用する方法についての十分な理解が必要です。基本的なリフト・アンド・シフトの移行にとどまらず、成長、効率化、長期的な成功を促進するクラウドの可能性を完全に活用するソリューションの構築に注力する必要がある。
しかし、クラウド・アーキテクチャーとは一体何なのか？私たちは、あなたが尋ねてくれたことをうれしく思う。
クラウド・コンピューティングにおけるクラウド・アーキテクチャとは何か？
クラウドアーキテクチャ とは、コンピューティング・リソース、ストレージ、ネットワーキング、データベース、ソフトウェアなど、さまざまなテクノロジー・コンポーネントが組み合わさって、完全なクラウド・コンピューティング・ソリューションを構築する方法のことです。この技術計画は、組織がどのようにテクノロジーを利用して価値を提供し、オペレーションを簡素化し、イノベーションを推進するかについての戦略的アプローチを提供します。
クラウドアーキテクチャは、デジタル高層ビルの基礎だと考えてください。物理的な構造物が、安定性、拡張性、効率性を確保するために入念な計画を必要とするように、クラウドアーキテクチャも、将来の成長に備えつつ、現在のニーズを満たすための思慮深い設計が必要です。よく設計されたアーキテクチャは、現在のアプリやサービスを円滑に稼働させるだけでなく、組織の進化に伴う革新や成長を容易にします。
このセットアップには、アプリケーションの構築方法やシステム間のデータの移動方法から、需要を満たすためのリソースの管理方法まで、多くのことが含まれる。アーキテクチャの構築は、セキュリティ、コスト、パフォーマンスに関する意思決定も意味する。しかし、クラウドアーキテクチャの核心は、ユーザーに価値を提供することであり、ユーザーのニーズを満たす、信頼性が高く、パフォーマンスの高いサービスを確実に提供することである。例えば、強力なクラウド・アーキテクチャーを備えた小売店向けアプリケーションでは、繁忙期により迅速なチェックアウトを実現できる。これにより、会計の遅延、顧客の不満、ひいては売上の損失を防ぐことができる。今日、強力なクラウド・アーキテクチャーを持つことは、競争力を維持し、順応性を高め、次に何が来ても対応できるようにするための必須条件である。
クラウドアーキテクチャの4つの主要コンポーネント
A よく設計されたクラウドアーキテクチャは、調和して機能する複数のコンポーネントから構成される：
フロントエンド・コンポーネント
フロントエンドは、クラウドのセットアップにおいてユーザーと接する部分であり、ユーザーをバックエンドシステムに接続します。優れた設計のフロントエンドは、スムーズでユーザーフレンドリーなエクスペリエンスを保証する。結局のところ、強力なバックエンドがあっても、エンドユーザーがその恩恵に簡単にアクセスできなければ意味がない。このコンポーネントの内容は以下の通りです：
- ウェブインターフェースとモバイルアプリ：ブラウザやモバイルアプリを問わず、ユーザーが御社のサービスとやり取りできるようにします。
- クライアント側の処理：ユーザーのデバイス上でコードを実行し、ビジュアルのレンダリングや基本機能の管理など、スムーズなインタラクションを実現する。
- ユーザーエクスペリエンス（UX）要素：直感的なナビゲーションを提供し、すべてのユーザーのアクセシビリティを確保します。
- データ表示のためのAPI統合：フロントエンドがバックエンドシステムからリアルタイムのデータを取得し、ダイナミックな体験を提供します。
バックエンドコンポーネント
バックエンドは、拡張性を維持しながら、アプリケーションのスムーズで効率的かつ安全な実行を保証します。バックエンドの処理
- ビジネスロジックとアプリの処理コア機能を管理し、データを確実に処理します。
- API管理とオーケストレーション：アプリと他のサービス間のシームレスな通信を保証します。
- 認証と認可：ユーザーの身元を確認し、権限を管理することで、アプリを保護します。
- リソース管理とスケーリング：需要に応じてリソースを調整し、パフォーマンスを維持し、コストをコントロールする。
クラウドベースのデリバリー・モデル
デリバリーモデルは、ユーザーのニーズに合わせて、クラウドサービスがどのように提供され、アクセスされるかを定義する：
- サービスとしてのインフラストラクチャー（IaaS）：仮想マシン、ストレージ、ネットワークなどの基本的な機能をオンデマンドで提供し、ITセットアップをコントロールできるようにします。
- サービスとしてのプラットフォーム（PaaS）：アプリの開発とデプロイのための環境を提供し、開発者はハードウェアやソフトウェアの心配から解放される。
- サービスとしてのソフトウェア（SaaS）：電子メールやCRMツールのような）完全に機能するアプリケーションをオンラインで提供し、アップデートやメンテナンスはプロバイダーが行う。
- ファンクション・アズ・ア・サービス（FaaS）：サーバーレス・コンピューティングを可能にし、開発者はトリガー時に特定の関数やコードを実行できるため、スケーラブルでイベント駆動型のアプリに最適。
ネットワーク・アーキテクチャ
ネットワーク・レイヤーは、システムのあらゆる部分を接続し、安全で効率的な通信を保証する。データの共有やリソースへのアクセスを可能にし、すべてをスムーズに動かす。主なコンポーネントは以下の通り：
- 仮想ネットワークとサブネットトラフィックフローを整理し、セキュリティを強化し、全体的な効率を向上させます。
- ロードバランサーとトラフィック管理：サーバー間でトラフィックを分散して過負荷を防ぎ、信頼性を確保する。
- セキュリティグループとネットワークポリシーアクセスルールを定義し、不正行為から保護し、コンプライアンスを確保します。
- コンテンツ・デリバリー・ネットワーク（CDN）：サーバーのネットワークを利用してコンテンツ配信を高速化し、遅延を減らしてユーザー体験を向上させる。
クラウドアーキテクチャの仕組み
クラウドアーキテクチャは、相互に接続されたさまざまなサービスやコンポーネントを調整することで機能し、それぞれがアプリケーションやサービスを効率的にユーザーに提供する上で重要な役割を果たします。以下がその仕組みだ：
リクエスト処理
- ユーザーがウェブブラウザやモバイルアプリ、その他のプラットフォームを通じてリクエストを行うと、それらがクラウドシステムへの入り口となる。
- ロードバランサーは、複数のサーバーにトラフィックを分散させることで、ワークロードを均等にし、サーバーに負担がかからないようにし、システムの信頼性を維持します。
- ファイアウォール、侵入検知、認証プロトコルのようなセキュリティ対策は、ユーザーのリクエストを検証して妥当性を確認し、許可されたユーザーだけがアクセスできるようにする。
サービス・オーケストレーション
- マイクロサービス小さな独立した機能単位である「SaaS」は、ユーザーのリクエストを効率的に処理するために連携します。これらは単独で簡単に展開でき、スケーラブルに設計されています。
- API（アプリケーション・プログラミング・インターフェース）は、これらのマイクロサービスをスムーズに通信させ、緊密に接続されることなくデータを交換し、タスクを実行させる。
- キャッシュシステムは、頻繁にアクセスされるデータを一時的に保存することで、応答時間を短縮し、データベースへの問い合わせや重い計算を繰り返す必要性を減らす。
資源管理
- オートスケーリングは、リアルタイムの需要に基づいてリソースを自動的に調整し、混雑時にはリソースを増やし、使用量が減少したときにはリソースを縮小してコストを削減します。
- プラットフォーム Kubernetesなどのプラットフォームは、コンテナ化されたアプリケーションを扱い、クラウド・インフラ全体へのデプロイ、監視、スケーリングを管理する。
- リソース最適化ツールは、システム使用量とパフォーマンスを監視し、すべてがコスト効率よく実行されるようにすることで、無駄を最小限に抑え、ROIを向上させます。
クラウドアーキテクチャの種類
クラウド・アーキテクチャ・モデルはいくつかあり、それぞれに明確な利点と考慮点がある。重要なのは、ビジネス目標、セキュリティ要件、および運用上のビジネス・ニーズに最も合致するモデル（またはモデルの組み合わせ）を選択することである。
パブリッククラウド
パブリッククラウドは、Amazon Web Services（AWS）、Google Cloud、Microsoft Azureなどのプロバイダーを通じて、インターネット経由でコンピューティングパワーを提供する。ほとんどの企業にとってスケーラブルで費用対効果が高く、次のようなメリットがある：
- 迅速な展開と容易なスケーリング
- 従量課金によるコスト管理
- 幅広い地理的カバー
- 運用の手間を軽減するマネージド・サービス
プライベートクラウド
プライベート・クラウドは、オンサイトまたはサードパーティがホストする専用インフラを提供し、企業が完全にコントロールできるようにします。厳しい規制やセキュリティが必要な業界に最適です。以下のようなメリットがあります：
- セキュリティとコンプライアンスの強化
- データとインフラを完全にコントロール
- カスタマイズ可能なハードウェアとソフトウェア
- 一貫したパフォーマンスとリソースの可用性
ハイブリッド・クラウド
ハイブリッド・クラウド技術は、パブリック環境とプライベート環境を融合し、ワークロードの実行場所を最適化する柔軟性を提供します。企業は次のことが可能です：
- 機密データをプライベート・クラウドに保管し、重要でないタスクにはパブリック・クラウドを使用する。
- コアシステムを私的に維持しながら、公的リソースで迅速に拡張。
- 環境間で堅牢なディザスタリカバリ戦略を使用する
- パフォーマンス、セキュリティ、コストのバランス
例えば、医療業界ではハイブリッド・クラウドを利用することが多い。機密性の高い 患者情報 はプライベート・クラウドに保存され、安全性が保たれる一方、パブリック・クラウドのリソースは予約スケジューリングや分析などを処理する。ハイブリッド・クラウドのセットアップにより、医療業界ではHIPAAなどの規制に準拠しながら、スケーラビリティと効率性のメリットを享受することができる。
マルチクラウド
マルチクラウドは、複数のパブリッククラウドプロバイダーのサービスを利用することで、単一ベンダーへの依存を避け、各プロバイダーの強みを生かすことができる。利点は以下の通り：
- さまざまなプロバイダーのトップ・サービスへのアクセス
- 信頼性を高めるプロバイダーの冗長性
- ベンダーとの交渉力強化
- 場所に応じて最適化されたサービス
クラウドアーキテクチャの12のメリット
クラウド環境を効果的に導入すれば、あらゆる規模の企業に幅広い強力なメリットをもたらすことができる：
- 新機能の市場投入までの時間を短縮： クラウドプラットフォームの柔軟性と拡張性を活用することで、新製品や新サービスを迅速に立ち上げることができます。開発者はより効率的に作業でき、開発サイクルを短縮できる。
- 顧客体験の向上：クラウド・ソリューションにより、ロード時間の短縮、シームレスなインタラクション、高度にパーソナライズされたサービスを実現し、お客様にスムーズで満足のいく体験を提供します。
- ビジネスの俊敏性の向上：迅速な拡張と調整が可能なクラウドシステムの柔軟性により、市場や顧客の需要の変化に容易に対応できる。
- 運用コストの削減：コストのかかるオンプレミスのハードウェアやメンテナンスが不要になり、ビジネスで実際に使用するクラウドリソースの料金のみを支払うことで、経費を削減できます。
- お客様とともに成長するスケーラブルなインフラ：ビジネスの成長に合わせてインフラを拡張できます。小規模なビジネスでも、グローバルに事業を拡大する場合でも、クラウドはお客様の需要に合わせて調整します。
- 信頼性と冗長性の向上：クラウドプラットフォームには、フェイルオーバーメカニズムと分散システムが組み込まれています。
- より強力なセキュリティ機能：高度なセキュリティプロトコル、暗号化、定期的なアップデートにより、進化する脅威からデータとシステムを保護します。
- アップデートとメンテナンスの自動化：クラウドサービスプロバイダーがアップデート、メンテナンス、パッチを自動的に処理するため、システム管理に費やす時間が短縮され、システムのスムーズな稼動が維持されます。
- グローバルなリーチとアクセシビリティ：世界中のどこからでもアプリケーションやデータにアクセスできるため、チームや顧客は場所を問わずに作業や接続が可能です。
- イノベーションを推進するプラットフォーム：クラウドを基盤として、AI、機械学習、モノのインターネット化（Internet Things: ICT）などの新しいテクノロジーを実験的に導入することができます。 モノのインターネット（IoT）創造性とイノベーションを育む
- 競争力を高める：クラウドツールを活用して効率を最適化し、コストを削減し、競合他社よりも迅速に独自のサービスを提供することで、業界をリードし続けます。
- 将来を見据えたインフラストラクチャ柔軟性、拡張性、信頼性に優れたインフラストラクチャにより、お客様のビジネスを将来にわたってサポートします。
クラウドアーキテクチャ設計のベストプラクティス
効果的なクラウドアーキテクチャを構築するには、チェックリスト以上のものが必要だ。ここでは、ベストプラクティスを実践するためのアイデアを紹介する。
クラウドアーキテクチャを理解する
クラウドアーキテクチャはすぐに複雑になる可能性があります。だからこそ、可視性が物事を円滑に進めるための鍵となります。 DoiTクラウドダイアグラムはチームを支援します：
- 明確で詳細なビジュアルで、クラウドのセットアップ全体をマップします。
- 特定のサービスやアプリにズームインして、コスト、使用状況、パフォーマンスを監視する。
- 経年変化を追跡し、アーキテクチャの進化を確認する
- 高度なグラフ作成ツールで経費削減のチャンスを見つける
- ほぼリアルタイムのアップデートで重要な問題やパフォーマンスの不調をキャッチ
- 複数のクラウドプラットフォームにまたがるオペレーションを容易に管理
デザインによるセキュリティ
セキュリティは、クラウドアーキテクチャのあらゆる部分に最初から組み込まれている必要があります。以下の対策は、強固な保護を確保するのに役立つ：
ゼロ・トラスト・セキュリティ
セットアップ ゼロトラスト・セキュリティ ネットワーク・セグメンテーションとマイクロセグメンテーションを使用する。クラウド・プロバイダーのセキュリティ・グループを利用して、厳密なアクセス制御と詳細なセキュリティ・ゾーンを作成する。すべてのサービスにおいて最小特権の原則を守り、明確なアクセス・パターンを文書化する。
データの保護
- 休息時プロバイダーが管理する鍵か 鍵の持ち込み（BYOK）お客様のコンプライアンスと管理ニーズに合わせてお選びください。
- トランジットで最新の トランスポート・レイヤー・セキュリティ（TLS）プロトコルを使用し、証明書管理を自動化する。
- アプリケーション層：機密データにはフィールドレベルの暗号化を使用し、他のレイヤーが侵害されても安全性を保つ。
セキュリティに目を光らせる
- 特に大きな更新や変更の後には、自動脆弱性スキャンをスケジュールする。
- クラウド・プロバイダーのサービスを利用して、リアルタイムの脅威検知を有効にする。
- サーバーレス機能で一般的な脅威への対応を自動化し、迅速で手間のかからないアクションを実現。
スケーラビリティ計画
CPU使用率、メモリ、リクエスト数などのメトリクスに基づいて自動スケーリングポリシーを設定します。過去のデータを使用してスマートなスケーリングしきい値を設定し、ウォームアップ期間とクールダウン期間を含めることで、絶え間ないスケールアップとスケールダウンを防止します。
コスト最適化
スマートな戦略と実用的なツールでコストを抑制。クラウドツールを使用して、使用されていないリソースを検出し、異常な使用に対するアラートを設定します。フェイルオーバープランと組み合わせて、手頃なワークロード用のスポットインスタンスを活用する。
ドイト・フレックスセーブ は、コスト削減の機会を特定することでクラウド支出を自動的に最適化し、クラウド予算を最大限に活用できるようにします。その一方で スポット・スケーリングスポット・インスタンスをコンピュート・ワークロードに効率的に利用することで、コストを抑えながらパフォーマンスを最大化します。
また、サービス、チーム、プロジェクト全体の支出を監視することもできます。日次または月次の予算アラートを設定し、異常があった場合の対応を自動化します。ダッシュボードを作成して、コストの傾向を追跡し、節約の機会を見つけることができます。
パフォーマンスの最適化
頻繁なクエリにインメモリ・キャッシングを使用し、明確なキャッシュ無効化ルールを設定することで、複数のアーキテクチャ・レイヤーにわたってパフォーマンスを最適化します。あなたの コンテンツ・デリバリー・ネットワーク（CDN）コンテンツの種類や更新頻度に応じたキャッシュ、オリジンシールドによるサーバー負荷の軽減。
クエリ・パフォーマンスを監視し、インデックスを最適化し、コネクション・プーリングを使用する。大規模なデータセットの場合は、読み取り負荷の高いワークロード用に読み取りレプリカを実装し、データを効率的に分散するためにシャーディングを行う。
クラウドアーキテクチャに共通する課題
クラウドアーキテクチャは多くの利点を提供する一方で、組織は以下のようないくつかの課題に直面する可能性がある：
- 多様なサービスの統合： データの流れと機能を維持しながら、異なるクラウドサービスとレガシーシステムを接続する。
- 依存関係の管理： 接続されているサービスを管理し、更新や変更がシステム全体を混乱させないようにする。
- ドキュメンテーションの維持：クラウドインフラストラクチャの進化に伴い、技術文書を正確かつ最新の状態に保つ。
- 知識の伝達とトレーニング： チームメンバーが、変化するクラウド技術やベストプラクティスを常に把握できるようにする。
- クラウドの価格モデルを理解する 複雑な価格体系を理解し、さまざまなクラウドサービスや利用パターンにおけるコストを予測する。
- リソース利用率の管理：プロビジョニングの過不足を回避しながら、パフォーマンスニーズとコスト効率のバランスをとる
- シャドーITの管理 セキュリティ・リスクや予期せぬコストを生む不正なクラウドサービスの利用を防ぐ
- クラウド費用の最適化パフォーマンスと可用性の要件を維持しながら、無駄を特定して排除する
- データ保護とコンプライアンス： 分散クラウド環境における規制要件への対応と機密データの保護
- アイデンティティとアクセス管理運用効率を維持しながら認証と認可を導入する
- セキュリティ監視と対応： 複雑なクラウド環境全体のセキュリティ脅威をリアルタイムで検知し、対応する。
- マルチクラウドのセキュリティ調整： 異なるクラウドプロバイダー間で一貫したセキュリティポリシーと制御を維持する
- 遅延管理：遅延を最小化し、さまざまな場所にいるユーザーに最適なパフォーマンスを提供
- リソースの割り当て： ビジネスの優先順位に基づいて、サービスやアプリケーションにコンピューティングリソースを効果的に配分する。
- データベースの最適化データ量と複雑さの増大に伴うデータベースのパフォーマンスと信頼性の維持
- ネットワークのパフォーマンス： クラウドサービスやユーザー拠点間の信頼性の高い接続性と十分な帯域幅の確保
クラウドアーキテクチャ戦略の推進
成功するクラウドアーキテクチャを構築するには、技術的なノウハウだけでは不十分だ。技術的な決断をビジネスゴールやユースケースに結びつける戦略的なアプローチを取ることだ。表面的な指標だけに注目するのではなく、大局的な視点と長期的な影響について考えることが重要です。
最新のクラウド管理ツールと専門家のサポートがあれば、現在のニーズを満たすだけでなく、将来の成功に向けた確立されたフレームワークを構築することができる。戦略上、クラウドアーキテクチャで最も重要な検討事項は、コスト、運用の最適化、セキュリティ、パフォーマンスである。重要なのは、クラウドアーキテクチャを単なる一過性のプロジェクトではなく、継続的な改善プロセスとして扱うことである。
クラウドアーキテクチャを次のレベルに引き上げたいですか？どのように DoiTのクラウド管理製品群は、コストを削減し、効率を高め、最高のパフォーマンスを維持するのに役立ちます。
