Azureのサーバーレスを解凍する

Azureサーバーレスを始めよう

サーバーレス・デプロイは、多くのクラウド環境で人気のオプションとなっている。各クラウド・プロバイダーは、サーバーレス・オファリングをカプセル化したいくつかのサービスを持っており、Microsoft Azureも同様だ。

このブログでは、Azure Functions、Azure Logic Apps、Azure Event Grid、Azure Event Hubs、Azure Container Apps、Azure Cosmos DBなど、いくつかの主要なサーバーレスサービスを取り上げます。

さらに、注文処理やイベント・ドリブン・ソリューションなど、さまざまなアーキテクチャ・フレームワークやユースケースについても触れている。

このブログでは、Azureサーバーレスアプリケーションをデプロイするためのベストプラクティスや、デプロイを容易にするツール、各サービスのコスト最適化手法なども紹介する。

さあ、荷解きを始めよう。

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Azureサーバーレス・コンピューティング入門

サーバーレス・アーキテクチャーとは何か？

サーバーレス」という用語は、サーバーを完全に排除することを意味するのではなく、開発者がコード実行に必要な基礎インフラを管理するのではなく、主にコーディングに集中できるようにするモデルを指す。このサーバーレスアプリケーションの枠組みの中で、クラウドサービスプロバイダーは、効果的なコード実行を保証するために必要なインフラの自動プロビジョニング、スケーリング、管理の責任を負う。

サーバーレス」という言葉は、2つの異なる意味を含んでいる：サービスとしてのバックエンド（BaaS）とサービスとしての機能（FaaS）だ。しかし、どちらの概念も、開発者やDevOpsエンジニアがサーバーをデプロイ、設定、管理する必要がないという基本原則を共有している。

• BaaSとは、データベースやストレージなどのバックエンド機能を提供するクラウドサービスを指す。これらのサービスはAPIを提供し、ソース・アプリケーションが直接接続できるようになっている。
• FaaSは、ファンクションがクラウド・プロバイダーのホスティング環境内で実行されるコードの一部であるというモデルである。このモデルは、ファンクションを実行する基盤となるコードとサーバーを抽象化する。

下図は、Azure Blob Storageを使用して静的コンテンツを提供するように設計されたアプリケーションのAzureアーキテクチャを示すと同時に、Azure Functionsを介してAPIを統合している。このAPIは、Azure Cosmos DBからデータを取得し、結果をWebアプリケーションに返す。

この例は、AzureにおけるBaaSとFaaSの2つの意味を示している。具体的には、Azure FunctionsによるFaaSを指し、Azure Blob StorageはBaaSの例として機能する。

サーバーレスにはメリットとデメリットがある。メリットには以下のようなものがある：

• コスト- 使用したリソースに対してのみ料金を支払うことで、ウェブサーバーやミドルウェアサーバーのようなアイドル状態のリソースに対する課金を回避し、オフピーク時の無駄を省くことができます。アクセスパターンを把握していれば、予約容量を購入することでさらにコストを削減できます。
• メンテナンスの軽減- クラウド・プロバイダーが基盤となる複雑なサーバー管理を行うため、開発者はアプリケーションや機能の構築に専念できる。
• スケーラブル- サーバーレスコンポーネントは、予測不可能なトラフィックパターンや上下するトラフィックパターンに対応できるよう、自動的にスケーリングできる。
• サポート - 大規模なサポート・コミュニティが存在し、ほとんどのクラウド・プロバイダーがサーバーレス・コンポーネントと統合した、あるいはサーバーレス・コンポーネントを利用したサービスを提供している。

サーバーレス・コンピューティングのデメリットもある：

• パフォーマンス- パフォーマンスの問題は、デカップルド・サーバーレス・アーキテクチャの様々な局面で発生する可能性があり、どのAPIやコンポーネントが速度低下の原因なのかを特定するのは難しい。さらに、ファンクションがしばらく利用されていない場合、コールドスタートに遭遇する可能性がある。コールドスタートは、サービスプロバイダがファンクションの実行にリソースを割り当てる必要があるために発生します。
• ベンダーロックイン- 一般的に、サーバーレスサービスはベンダーによって提供されるため、プラットフォームからの移行は困難でコストがかかる。
• コントロールの制限- 基礎となるインフラをコントロールできないため、顧客はアクションの制限に直面する可能性がある。アプリケーションが特定の環境構成に依存している場合、サーバーレスでは適切に機能しない可能性がある。さらに、ランタイムの実行、関数の最大数、サポートされるプログラミング言語にも制約があることが多い。
• セキュリティ- サーバーレス・サービスの基盤となるオペレーティング・システムとインフラはプロバイダーが責任を負うため、セキュリティはプロバイダーが実装する対策に大きく依存する。この状況は、各機能が攻撃のベクトルとして機能する可能性があるため、潜在的に脆弱性を生み出す可能性がある。

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サーバーレスにAzureを選ぶ理由

多くのパブリッククラウドプロバイダーがサーバーレスアーキテクチャのフレームワークを提供しているが、Azureはいくつかの理由で際立っている：

• より幅広い言語をサポート：Azureは多様なプログラミング言語に対応しており、開発者は好みの環境で作業できる。
• ローカルデバッグ機能：Visual Studioのようなツールで、Azureはローカルデバッグを容易にすることで、開発者の生産性を高める機能を提供する。
• 包括的なエコシステム：Azureは、効果的かつ効率的に連携するサービスにより、フロントエンドとバックエンド両方のアプリケーションに対応する完全なサーバーレスソリューションの作成を可能にする。Azureにより、開発者は機械学習やAIサービスのコードを簡単に統合した革新的なアプリを作成できる。

これらの利点から、Azureはサーバーレスアーキテクチャにとって魅力的な選択肢となる。

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人気のAzureサーバーレス・サービス

Azure Functions

Azure Functionsはサーバーレスアプリケーションのバックエンドロジックとして機能し、FaaS（Function as a Service）の基盤を構成する。ファンクションはスケーラビリティを提供し、イベント駆動型のアーキテクチャをサポートする。さらにファンクションは、サードパーティの支払いプロセッサーなどの外部サービスを呼び出して、トランザクションを完了させることができる。

イベントドリブントリガーとバインディングの包括的な配列が含まれており、関数を他のサービスに簡単に接続し、コードを追加する必要性を排除します。

以下は、Azure Functionsを使用する目的とユースケースの一部です：

Azure Functionsは様々な言語をサポートしており、サーバーレス・コンピューティングにとって魅力的なリソースとなっている。サポートされている言語は以下の通り：

Azure Durable Functionsは、Azure Functionsの機能を拡張し、オーケストレータパターンを使ってステートフルなワークフローと調整ロジックを作成できるようにします。この拡張機能は、長時間稼働し、スケーラブルで信頼性の高いサーバーレスアプリケーションの開発を支援します。

コスト最適化のテクニック：

• イベント駆動型のワークロードにはコンシューマプランをお選びください。詳細はこちら。
• GB秒課金を減らすためにメモリ割り当てを最適化する。ベストプラクティスです。
• デュラブル関数を賢く使い、過剰な実行を避ける。Durable Functions について読む。
• Azure Functionsプレミアムプラン：予測可能な高パフォーマンスのワークロードに使用します。プレミアムプランのコストを理解する。

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Azure Logic Apps

Azure Logic Appsは、複雑なワークロードの開発と管理のために特別に設計された、堅牢なサーバーレス・オーケストレーション・ソリューションを提供します。マイクロソフトのクラウドベースのサービスとしての統合プラットフォーム（iPaaS）として、さまざまなサービスやアプリケーションを接続するワークフローのシームレスな自動化を可能にします。

この強力なツールは統合プロセスを合理化し、業務効率の向上、手作業の削減、ビジネスニーズの変化への迅速な対応を可能にする。

事前に定義されたテンプレートとコネクタを利用することで、ユーザーは異種システムを統合する高度なワークフローを迅速に確立し、イノベーションを促進し、全体的な生産性を向上させることができます。

Azure Logic Appsをワークフロー・オーケストレーションのために検討する価値がある主な特徴は以下の通りである：

• 自動化されたビジネスプロセスやワークフローを作成するためのビジュアルデザイナー
• トリガーとアクションを備えた1,400以上の組み込み済みコネクター
• ローコード／ノーコード・アプローチ
• これらのサービスで構築されたソリューションのホスティング、スケーリング、管理、監視、保守を担当するMicrosoft Azureによってホストされる。

サーバーレス・コンピューティングでは、サービスをミックス＆マッチさせることはよくあることだ。例えば、Logic App ワークフローから関数を呼び出したり、関数から Logic App ワークフローを呼び出したりすることができる。次の表は、Azure Functions と Azure Logic Apps の主な相違点の一覧です。

コスト最適化のテクニック：

• 予測可能な価格設定のスタンダード・プランをお選びください。価格モデルを比較
• ワークフロー設計を最適化し、不要なアクションを最小限に抑える。ロジックアプリのデザインパターン
• バッチ処理を導入してアクションごとのコストを削減する。処理戦略。
• Azure Logic Appsカスタムコネクタ：APIコールの頻度を減らして実行コストを下げる。ベストプラクティス。

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Azureイベントグリッド

Azure Event Gridは、さまざまなAzureサービスやカスタムソースから、Azure Functions、Logic Apps、Webhook、または任意のHTTPエンドポイントなどのサブスクライバにイベントをルーティングすることで、イベント駆動型アプリケーションの開発を合理化するために設計されたサービスです。

スケーラビリティと包括的な管理を特徴とするこのサービスは、パブリッシュ／サブスクライブ（Pub/Sub）モデルの下で動作し、MQTT v3.1.1とv5.0の両方のプロトコルとHTTPをサポートしており、データパイプライン、アプリケーション統合、イベント駆動型のサーバーレスアーキテクチャの作成を容易にします。さらに、モノのインターネット（IoT）ソリューション向けにメッセージをパブリッシュおよびサブスクライブする機能を備えており、プッシュとプルの両方のイベント配信方法に対応しています。

さらに、Event GridはCloudEvents 1.0仕様に準拠しており、様々なシステム間の相互運用性を高めている。

以下は、Azure Event Gridの概要図である。

Azure Event Gridの核となる機能は2つある：

• MQTTメッセージングは、IoTデバイスとアプリケーションがMQTTを介して相互に通信することを可能にします。Event Gridは、MQTTを活用して、追加の分析、可視化、または保存のために、メッセージをAzureサービスまたはカスタムエンドポイントに向けることができます。

• プッシュとプルの配信モードを使ってデータを分散- データパイプラインのどのポイントでも、HTTPアプリケーションはプッシュまたはプルのAPIを使ってメッセージを消費できる。

コスト最適化のテクニック：

• 低コストのイベント・ルーティングにはベーシック・ティアをご利用ください。価格を見る。
• サブスクライバーに到達する前にイベントをフィルタリングし、処理のオーバーヘッドを削減します。イベントフィルタリングガイド
• イベント配信の試行を監視し、過剰な再試行を避ける。信頼性のベストプラクティス。

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Azure イベントハブ

Azure Event Hubsは、シンプルさ、セキュリティ、スケーラビリティを提供するフルマネージドのリアルタイムデータインジェストサービスです。AMQP、HTTPS、Apache Kafkaなどの一般的なプロトコルをサポートしています。このサービスは、毎秒数百万のイベントを取り込むことができます。

毎秒数百万件のイベントを取り込み、リアルタイムでデータを分析する機能は、即時の洞察と変化するデータパターンへの応答性を必要とするアプリケーションにとって特に有益であり、最新のクラウドベースのアーキテクチャに不可欠なコンポーネントとなっている。

他のAzureサービスとの統合はシームレスに行われ、データに対する貴重な洞察を得ることができる。

Azure Event Hubsは、Stream Analyticsとシームレスに統合する包括的なサーバーレス・ストリーミング・ソリューションの構築を可能にします。

Azureのドキュメントが提供する使用例には、以下のようなものがある：

• Azure Stream Analyticsを使用してイベントハブからのデータを処理し、リアルタイムの洞察を生成します。
• Azure Data Explorerでストリーミングデータを分析・探索。
• イベント・ハブからのストリーミング・データで動作する独自のクラウド・ネイティブ・アプリケーション、ファンクション、マイクロサービスを作成できます。
• ストリーミングデータの品質と互換性を確保するために、組み込みの Azure Schema Registry を使用してスキーマ検証を行い、イベントをストリーミングします。