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クラウド アーキテクチャとは?

クラウド アーキテクチャとは何か、そのしくみ、ビジネスにどのように役立つのか、およびそれを使用するためのベスト プラクティスについて説明します。
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クラウド アーキテクチャの定義

クラウド アーキテクチャとは、クラウド サービスの配信方法の設計と構造を指します。これには、サーバー、ストレージ、ネットワーク、ソフトウェアなど、インターネット経由でアプリケーションを実行するために連携するコンポーネントが含まれています。適切に設計されたクラウド アーキテクチャは、組織がセキュリティと信頼性を維持しながら、スケーラビリティ、パフォーマンス、コスト効率を向上するのに役立ちます。

重要なポイント

  • クラウド アーキテクチャとは、クラウド サービスの配信方法の設計と構造を指します。これには、サーバー、ストレージ、ネットワーク、ソフトウェアが含まれます。 
  • クラウド アーキテクチャは、組織がアプリをより迅速に構築し、システムをより効率的に管理し、市場の変化に迅速に対応するのに役立ちます。
  • クラウド アーキテクチャはリモート作業と分散作業をサポートしており、チームはどこからでも共同作業やツールへのアクセスを行うことができます。
  • クラウド アーキテクチャのデプロイ モデルには、パブリック クラウド、プライベート クラウド、ハイブリッド クラウド、マルチクラウドが含まれます。 
  • 組織は、ビジネス、パフォーマンス、コンプライアンス、財務上の優先事項に対応するために、クラウド アーキテクチャをカスタマイズできます。
  • クラウド アーキテクチャの利点には、スケーラビリティ、柔軟性、コスト効率、信頼性、可用性、迅速なイノベーションが含まれます。
  • クラウド アーキテクチャの新たなトレンドには、AI 統合、エッジ コンピューティング、持続可能なコンピューティングが含まれます。

クラウド アーキテクチャとは

組織はオンプレミスのインフラストラクチャを使用するのではなく、 クラウド サービスを使用して、オンデマンドでリソースにアクセスします。これにより、スケーラビリティが向上し、運用の複雑さが軽減され、コストが最適化されます。

 

クラウド アーキテクチャは クラウド コンピューティングの単なる技術フレームワークではありません。これは、組織がイノベーションを起こし、リソースを最適化し、変化する市場の状況に適応できるようにする戦略的資産です。インフラストラクチャを物理的な制限から切り離すことで、開発者はアプリをより迅速に構築でき、IT チームはシステムをより効率的に管理でき、企業は大規模な資本投資なしで市場の変化に対応できます。また、リモート作業と分散作業もサポートしています。これにより、チームは異なるタイム ゾーン間で共同作業を行い、任意の場所から同じツールにアクセスできます。

クラウド アーキテクチャのしくみ

クラウド コンピューティング アーキテクチャの核心的要素は、柔軟でスケーラブルなシステムにさまざまなテクノロジとサービスを組み合わせられるということです。これらのシステムは、多くの場合、データ センター間で分散され、サードパーティ プロバイダーによって管理されます。ただし、統合されたプラットフォームとして動作するように設計されています。

クラウド アーキテクチャのしくみの概要を次に示します:

  • デプロイ。組織は、セキュリティ、制御、コンプライアンスなどのニーズに基づいて、クラウド環境 (パブリック、プライベート、ハイブリッド、マルチクラウド) を選択します。たとえば、金融サービス会社は、ハイブリッド クラウドを使用して、顧客向けアプリをパブリック クラウドで実行しながら、機密データをオンプレミスに保持する場合があります。
  • リソースのプロビジョニング。組織は、クラウド プロバイダーの Web ポータルまたは API を使用して、コンピューティング、ストレージ、およびネットワーク リソースをプロビジョニングおよび構成します。これにより、物理ハードウェアを購入して構成する必要がなくなります。
  • アプリケーションのホスティング。組織は、仮想マシン、コンテナー、またはサーバーレス機能を使用してクラウド インフラストラクチャにアプリケーションをデプロイします。開発者は数分でテスト環境を立ち上げ、必要に応じて運用環境にスケーリングできます。
  • スケーリングと最適化。クラウド サービスはリアルタイムでパフォーマンスを監視し、需要に合わせて容量を自動的に調整します。たとえば、医療機関の患者ポータルは、インフルエンザの流行期や公衆衛生イベントの間は自動的にスケールアップし、トラフィック レベルが正常に戻るとスケールダウンすることができます。 
  • 監視と管理。IT チームは、多くの場合、一元化されたダッシュボードを通じて、パフォーマンスの監視、セキュリティ ポリシーの適用、コストの制御にクラウドネイティブ ツールを利用しています。

利点とユース ケース

最新のワークロードでは、スピード、柔軟性、スケールが求められます。クラウド アプリケーション アーキテクチャを使用すると、このすべてを実現できます。

 

クラウド アーキテクチャは高度にカスタマイズ可能です。組織は、独自のビジネス モデルをサポートし、パフォーマンス、コンプライアンス、予算の優先事項に対応するようにクラウド アーキテクチャを設計できます。

クラウド アーキテクチャが企業を支援する方法

クラウド アーキテクチャの主な利点についてもう少し詳しく見て、いくつかの実用例を見てみましょう:  

  • 拡張性。クラウド サービスは、組織の使用状況に基づいて自動的にスケールアップまたはスケールダウンできます。ホリデー シーズンの繁忙期の真っ只中にある e コマース企業は、受け取る追加の注文に対応するために容量を迅速に増やし、季節的な急増が終わったらベースラインに戻ることができます。さらに、この企業は、年間を通して、必要に応じて自動的にスケールアップおよびスケールダウンでき、未使用のリソースに対して料金を支払う必要はありません。
  • 柔軟性。組織とチームは、ニーズに合わせた、また開発者の好みに合わせた最適なプログラミング言語、フレームワーク、ツールを使用することができます。たとえば、メディア企業はクラウド API を使用して、従来の動画システムと AI を利用した文字起こしサービスを接続し、キャプション生成を自動化し、視聴者のアクセシビリティを向上させることができます。
  • パフォーマンス。クラウド プラットフォームは、負荷分散、自動スケーリング、グローバル コンテンツ配信ネットワークなどの機能を通じてパフォーマンスを最適化します。これにより、組織は、運用効率を向上しながら、より高速で信頼性の高いエクスペリエンスをユーザーに提供できます。たとえば、ゲーム会社は、待ち時間を最小限に抑え、世界規模のトーナメント中にスムーズなゲームプレイを確保するために、複数のリージョンにトラフィックを分散できます。
  • コスト効率。クラウドの料金体系は通常、従量課金制です。つまり、組織は実際に使用したクラウド サービスに対してのみ料金を支払います。また、多くのクラウド プロバイダーは、クラウド支出の追跡と最適化に使用できるツールを顧客に提供しています。たとえば、非営利団体は、アイドル状態のリソースを特定し、ワークロードをよりコスト効率の高いサービス レベルに移行することで、クラウドのコストを削減できます。  
  • 信頼性と可用性。 冗長システム、自動フェールオーバー、グローバル リージョンは、クラウドのアップタイムを維持するのに役立ちます。たとえば、報道会社は、ニュース速報や主要なスポーツ イベントなどのトラフィックの多い期間中にオンライン状態を維持することを保証するために、タイム ゾーン間でサービスをレプリケートする場合があります
  • より迅速なイノベーション。開発者は、時間のかかる物理インフラストラクチャの変更を待たずに、アイデアのテスト、プロトタイプのデプロイ、更新プログラムのリリースを行うことができます。これにより、企業は製品をより迅速に市場に投入し、競争力を維持することができます。たとえば、フィンテックのスタートアップ企業は、クラウドでホストされる継続的インテグレーションと継続的デリバリー (CI/CD) パイプラインとマネージド サービスを使用して、毎日新機能をリリースできます。

クラウド アーキテクチャの種類

クラウド アーキテクチャの強みの 1 つは、さまざまなニーズや環境への高い適応能力です。万能のセットアップはありません。代わりに、いくつかの異なるデプロイ モデルにより、組織はリソースとデータを柔軟に管理できます:  

  • パブリック クラウド。サービスはパブリック インターネット経由で共有され、Azure などのサード パーティのクラウド プロバイダーによって提供されます。パブリック クラウドのデプロイ モデルは、最小限のオーバーヘッドで迅速に移行したいスタートアップ企業や成長企業に最適です。たとえば、新しいタイトルを立ち上げるゲーム会社は、パブリック クラウドを使用して、トラフィックに基づいてリアルタイムでマルチプレイヤー サーバーをスケーリングできます。
  • プライベート クラウド。このクラウド モデルでは、インフラストラクチャは 1 つの組織専用です。この種のクラウド アーキテクチャにより、組織はデータ、セキュリティ、規制コンプライアンスをより細かく制御できます。たとえば、医療提供者は、厳格なプライバシー規制を満たすために、プライベート クラウドで電子医療記録システムを実行する場合があります。
  • ハイブリッド クラウド。このクラウド モデルは、オンプレミスまたはプライベート システムとパブリック クラウド サービスを組み合わせて、より高い柔軟性、スケーラビリティ、および制御を提供します。多くの場合、組織は、パブリック クラウドのスケーラビリティとイノベーションを活用しながら、プライベート環境で機密データや重要な操作を保持する必要がある場合に、ハイブリッド クラウド アプローチを選択します。たとえば、物流会社は、より厳しいセキュリティとコンプライアンスを維持するために、在庫管理やルーティング アルゴリズムなどの内部運用をプライベート クラウドに保持し、パブリック クラウドを使用して顧客向けのアプリと高度な分析を実行し、スケーラビリティとグローバル アクセスを強化する必要がある場合があります。
  • マルチクラウド。この種のクラウド アーキテクチャは、複数のクラウド プロバイダーのサービスを使用します。このアプローチは、組織が単一のクラウド ベンダーの使用に制限されることなく、市場の中からクラス最高のツールを選択できるようになります。たとえば、グローバルな製造業者は Azure Machine Learning を使用して予測分析を強化すると同時に、別のプロバイダーのクラウド サービスに依存してサプライ チェーンの可視性を向上させ、両方を広範な運用に統合することができます。 

クラウドベースのアーキテクチャのコンポーネント

すべてのクラウドベース アーキテクチャには、ユーザーにサービスを提供するために相互に連携する複数の構成要素が含まれています: 

 

  • フロントエンド プラットフォーム。 これは、Web アプリ、モバイル アプリ、API クライアントなど、ユーザーまたは開発者が操作するものです。一部のフロントエンドはビジュアル インターフェイスですが、API などのフロントエンドは、システムや開発者がバックエンドに要求を送信し、結果を受信するために使用できます。たとえば、ライドシェア アプリでは、フロントエンド インターフェイスを介して、ユーザーはドライバーを追跡したり、支払いを行ったりすることができます。 

  • バックエンド プラットフォーム。 これには、サーバー、データベース、ストレージ、アプリ ロジックなどの要求を処理するインフラストラクチャが含まれます。たとえば、ユーザーがコラボレーション プラットフォームにログインすると、バックエンドは資格情報を検証し、プロジェクト データをフェッチしてインターフェイスに返します。 
  • ネットワーク。 これにより、ユーザー、サービス、データ ソースを含むすべてのコンポーネントが接続されます。これは、パブリック インターネット、仮想プライベート ネットワーク (VPN)、または専用接続である可能性があります。たとえば、グローバルな e コマース サイトでは、コンテンツ配信ネットワークを使用して、さまざまな国で高速な読み込み時間を確保できます。

さらに、 クラウド サービス プロバイダー は、主に次の 3 つようなクラウド配信モデルを提供しています:

   

  • サービスとしてのインフラストラクチャ。 IaaS  は仮想マシン、ストレージ、ネットワークを提供します。たとえば、データ サイエンス チームは IaaS を使用して、強力な GPU を備えた仮想マシンをすばやく作成し、物理ハードウェアに投資することなく、機械学習モデルをトレーニングできます。
  • サービスとしてのプラットフォーム。 PaaS  は、物理インフラストラクチャを管理せずにアプリをビルドしてデプロイするためのツールです。たとえば、スタートアップ企業は PaaS を使用して、データベースと認証のサポートが組み込まれた顧客向け Web アプリをデプロイできます。 
  • サービスとしてのソフトウェア。 SaaS  は、インターネット経由で完全なアプリケーションを提供します。たとえば、マーケティング チームは SaaS メール プラットフォームを使用して、メンテナンスやアップグレードを気にすることなくキャンペーンを実行できます。
プラットフォーム、ネットワーク、クラウド モデルを組み合わせることで、家での映画や音楽ストリーミングや、仕事でのオンライン グローバル ビジネスの運営など、現代の生活や消費活動において私たちが頼るようになった柔軟なデジタル システムが作成されます。

クラウド アーキテクチャのベスト プラクティス

クラウドで構築する場合、これらのベスト プラクティスは、適切に動作し、迅速に復旧する、セキュリティで保護されたスケーラブルで持続可能なシステムを設計するのに役立ちます:

 

  • まずセキュリティを検討してください。暗号化を使用して転送中および保存中のデータを保護し、ID とアクセス制御を適用し、業界のコンプライアンス要件を満たします。Microsoft Defender for Cloud などのツールは、セキュリティ監視を一元化し、脅威にリアルタイムで対応するのに役立ちます。
  • スケーリングのために設計。ステートレス サービスやコンテナーを使用して、リージョン間でスケーリングするアプリを構築します。Kubernetes などのオーケストレーション プラットフォームを使用すると、チームは複雑なワークロードを効率的にデプロイおよび管理できます。
  • ディザスター リカバリーと回復性をサポート。自動フェールオーバー、地理的に冗長なバックアップ、定期的なテストを使用して、予期しないイベントに備えます。リージョン間でデータベースをレプリケートすると、ダウンタイムを減らし、データ損失を回避するのにも役立ちます。
  • コストとパフォーマンスを最適化。監視ツールを使用してワークロードを監視し、リソースの使用を調整し、デプロイを実際の需要と一致させます。プロジェクトまたは部門別にリソースをタグ付けすると、アカウンタビリティとコストの透明性に役立ちます。 
  • 持続可能なアーキテクチャを採用できます。エネルギー効率の高いデータ センターと炭素排出量報告ツールは、組織が環境への影響を軽減するのに役立ちます。多くのクラウド プロバイダーは、再生可能エネルギー、高度な冷却システム、電力使用量の最適化も使用しています。たとえば、テクノロジー企業は Microsoft Sustainability Manager を使用して、クラウドの排出量を追跡し、ワークロードを影響の少ないリージョンに移行し、処理の最適化を行うことができます。

クラウド アーキテクチャの未来

組織がクラウド アーキテクチャを設計および使用する方法を再構築しているいくつかの新しいトレンドがあります:

 

  • AI 統合。 クラウド サービス プロバイダーは現在、提供するクラウド サービスとソリューションに AI 機能を直接埋め込んでいます。この AI 機能には、監視性、セキュリティ、コンテンツ生成、アプリのパーソナル化などが含まれます。たとえば、小売業者はクラウド ソリューションに組み込まれている AI ツールを使用して、顧客にインテリジェントな商品のおすすめを提供したり、顧客の行動の異常を検出したりできます。

  • エッジ コンピューティング。 生成される場所に近い場所でデータを処理すると、待機時間と帯域幅の使用量を減らすことができます。たとえば、スマート ファクトリーでは、クラウドにデータを送信することなく、エッジ AI モデルを実行して、生産ラインの欠陥をリアルタイムで検出できます。
  • 持続可能なコンピューティング。 持続可能性がビジネス上不可欠になるにつれて、クラウド プロバイダーは環境への影響の測定と削減に役立つツールを導入しています。カーボン アウェアネスに対応したスケジュール設定、エネルギー効率ダッシュボード、およびより持続可能な設計パターンが、今後のクラウドの意思決定においてより大きな役割を果たすようになるでしょう。
クラウド アーキテクチャは、単なる技術的なトピックではなくなりました。これは、ビジネスの運営、イノベーション、成長の方法に影響を与える戦略に関わるものです。クラウド アーキテクチャのコンポーネント、ユース ケース、ベスト プラクティスを理解することで、将来発生する機会や課題に備えたシステムを構築する準備が整います。
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FAQ

よくあるご質問

  • クラウド アーキテクチャの作成は、ビジネス目標の理解と、それらをサポートするための適切なクラウド環境を選択することから始まります。クラウド モデルを選択したら、コンピューティング、ストレージ、ネットワーク、セキュリティのニーズを満たすサービスを選択する必要があります。これらのコンポーネントは、スケーラビリティ、パフォーマンス、コスト効率をサポートするために統合されています。強力なクラウド アーキテクチャは成長に対応できます。物理的なインフラストラクチャに依存することなく、ビジネスの柔軟性を維持するのに役立ちます。

  • クラウド アーキテクチャには、通常、次の 4 つのデプロイ モデルが含まれます:

     

    1. パブリック クラウド は、インターネット経由でサード パーティ プロバイダーによって管理されます。リソースは複数の組織間で共有されます。

    2. プライベート クラウドは、単一の組織専用です。これにより、データ、セキュリティ、コンプライアンスをより細かく制御できます。
    3. ハイブリッド クラウドは、パブリック クラウドとプライベート クラウドを組み合わせたものです。これにより、データとワークロードの管理方法が柔軟になります。 
    4. マルチクラウドでは、複数のクラウド プロバイダーのサービスが使用されます。これにより、冗長性と、多様なニーズを満たす幅広いツールが提供されます。
  • クラウド アーキテクチャのこれら 6 つの柱は、システムが効率的で回復性があり、安全であることを保証するのに役立ちます: 
     
    1. オペレーショナル エクセレンス。自動化、監視、反復プロセスを通じて運用を継続的に改善します。
    2. セキュリティ。暗号化、ID とアクセスの制御、脅威検出を使用してデータとシステムを保護します。
    3. 信頼性。障害から迅速に回復し、ストレス下でも利用可能なシステムを設計します。
    4. パフォーマンス。コンピューティング リソースを効率的に使用して需要を満たし、変化する要件に適応します。
    5. コストの最適化。使用状況を監視し、ニーズに応じてリソースを調整することで、不要な支出を回避します。
    6. 持続可能性。エネルギー効率の高い設計、使用状況の追跡、カーボン アウェアネスに対応した決定により、環境への影響を最小限に抑えます。
  • まず、ネットワーク、仮想化、ストレージなどの主要な概念の基盤を構築します。Azure などのクラウド プラットフォームでは、Azure ソリューション アーキテクトなど、基礎と高度なトピックの両方をカバーするトレーニング パスと認定が提供されます。ハンズオン エクスペリエンスが重要であるため、サンドボックス環境や Free レベルで実際のシナリオを試してみてください。クラウド ブログ、業界ニュース、ドキュメントの最新情報をフォローして、最新情報を入手できます。
  • クラウド アーキテクトは、ビジネス目標に合わせて組織のクラウド インフラストラクチャを設計および管理します。 クラウド サービスを選択し、システム アーキテクチャを定義し、スケーラビリティ、セキュリティ、コスト効率を確保します。この役割には、サービスの統合、技術的な問題の解決、パフォーマンスの最適化も含まれます。クラウド アーキテクトは、エンジニアリング、セキュリティ、ビジネス チームと協力して、ソリューションが運用、コンプライアンス、戦略的なニーズを満たしていることを確認します。