ハイブリッドクラウドアーキテクチャ：オンプレミスの制御とパブリッククラウドの力でレガシーシステムをモダナイズ

ハイブリッドクラウドアーキテクチャは、厳密に制御されたオンプレミスインフラストラクチャとパブリッククラウドサービスの力を組み合わせることを可能にします。高い柔軟性により、ハイブリッドクラウドソリューションは既存およびレガシーアプリケーションのモダナイズにおける定番の選択肢となっています。

この記事はハイブリッドクラウドアーキテクチャの入門ガイドです。企業がハイブリッドシステムを構築し、パブリックまたはプライベートクラウド単独よりも効果的に技術的・ビジネス目標を達成する方法を学びます。

ハイブリッドクラウドアーキテクチャの解説

ハイブリッドクラウドアーキテクチャは、2つ以上の異なるタイプのインフラストラクチャ（パブリック、プライベート、コミュニティクラウド、ベアメタルなど）を、ワークロードとデータの完全な移植性を持つ単一システムに統合したものです。これらのアーキテクチャはビジネスニーズによって異なりますが、最も一般的な組み合わせは以下の通りです：

• オンプレミスシステム（ベアメタルまたはプライベートクラウド）とパブリッククラウド
• パブリッククラウド、プライベートクラウド、ベアメタルインフラストラクチャ
• 2つ以上のプライベートクラウド
• 2つ以上のパブリッククラウド

パブリッククラウドとプライベートクラウドの比較では、この2つの最も一般的なクラウド導入の主な違いを強調しています。

具体的なセットアップに関わらず、すべてのハイブリッドクラウドアーキテクチャには共通する4つの特徴があります：

• ネットワーク接続： ハイブリッドクラウドの異なる環境は、プライベートネットワーク内またはインターネット経由で同じ接続を共有します。
• 完全な統合： データとワークロードの同期が、ハイブリッドクラウドのすべてのコンポーネント間で発生します。
• 統合管理： チームは単一のツールでハイブリッドセットアップを管理し、各環境は同じオペレーティングシステムを使用します。
• 迅速なリソースプロビジョニング： ハイブリッドクラウドは、通常サードパーティのパブリッククラウドを通じて、新しいリソースを迅速にプロビジョニングできます。

異なるコンポーネント間の接続はハイブリッドクラウドの主要機能です。ハイブリッドは、管理者が環境間でサービスを移動できる統合クラウドコンピューティングシステムを提供します。

コンポーネント間に統合がない場合、その企業はハイブリッドシステムを持っていません。代わりに、セットアップはいくつかのクラウドを並列で実行しており、マルチクラウドの一形態である可能性が高いです。

ハイブリッドアーキテクチャの設計における3つの主要な側面は、接続性、アプリモダナイゼーション、クラウドセキュリティです。

接続性

接続性と相互運用性は、ハイブリッドクラウドアーキテクチャの核心概念です。この機能により以下が可能になります：

• ワークロードの自由な移動
• 管理の統合
• プロセスのオーケストレーション

接続性のレベルは、ハイブリッドクラウドがどの程度うまく機能するかに直接影響します。ハイブリッド環境における相互接続性の重要性を理解するため、株取引と保管のためのアプリケーションを例に説明します。以下の図に示すように、このアプリはプライベートクラウドとパブリッククラウドに依存しています。

ユーザーがこのサンプルアプリにアクセスすると、プライベートクラウドのエンドポイントに到達し、オンプレミスのKubernetesクラスターに流れ込みます。クラスターには多数のサービスが含まれます：

• アプリのフロントエンド（UI）
• メッセージキューイング機能を可能にするMQサービス
• ユーザーが投資を管理できるポートフォリオサービス

ポートフォリオはプライベートクラウドで操作を実行しますが、このサービスはパブリッククラウドのタスクにも依存しています。パブリッククラウドの中央サービスは、Investors Exchange（IEX）から株価を取得します。

MQサービスはユーザーのロイヤルティレベルを追跡します。このサービスもパブリッククラウドへのアクセスを必要とし、ロイヤルティステータスやポートフォリオの変更についてユーザーにリアルタイムで通知します。

このアプリは、プライベートクラウドとパブリッククラウド間の高い相互接続性を必要とします。ワークロードが環境間を流れ、システム全体が単一のエンティティとして動作します。プライベートクラウドとパブリッククラウドの接続は不可欠で、VPN、WAN、またはAPIで接続できます。

アプリケーションのモダナイゼーション

モノリシックアプリをモダナイズしてクラウドに移行することは、ハイブリッドクラウド導入における最大の課題の1つです。

株取引アプリがモノリシックなオンプレミスシステムとして始まったと仮定します。このアプリはJavaベースで、上記のパブリック・プライベートクラウドセットアップと同じサービスを持っていました：

• UI
• ポートフォリオサービス
• MQサービス
• IEXへの接続
• オンプレミスデータベース

ある時点で、アーキテクトはユーザーレイテンシーを防ぐためにこの架空のアプリを分解し、クラウドにデプロイする必要がありました。

アプリの分解は、モノリスからどのピースを切り出してクラウドにデプロイするかを決めることから始まります。一部のコンポーネントは他より適しています。この例では、ポートフォリオをクラウドにデプロイすると多くの不要なネットワークホップが発生し、さらに悪いレイテンシーを招きます。

UIをクラウドに移行するのは良い選択です。レイテンシーが主な問題であるため、アプリのフロントエンドを複数の場所にデプロイすることで、より良いユーザー体験につながります。

クラウドに移行するピースが決まったら、次のステップはリファクタリングです。アーキテクトは、アプリがサービス間の通信経路を維持できるようにグルーコードを作成する必要があります。UIをリファクタリングしたら、そのサービスをパブリッククラウドにデプロイできます。新しいフローをテストしながら、わずかな割合のユーザーのみをクラウドに誘導します。

パブリッククラウドのセットアップがエラーなしで完了したら、古いUI部分を非推奨とし、すべてのトラフィックでクラウドを使用開始できます。これで、他にどのサービスを移行できるか、ハイブリッドクラウドアーキテクチャをどう拡張できるかを検討できます。

ハイブリッドクラウドセキュリティ

ハイブリッドシステムでのクラウドセキュリティは、チームが異なる環境とそれらの間を移動するデータを保護する必要があるため、困難です。ハイブリッドクラウドアーキテクチャの設計における2つの主要なセキュリティ懸念は：

• 潜在的なデータ漏洩
• GDPR、HIPAA、PCIなどの厳格なプライバシー法

出発点は、南北および東西のネットワークトラフィックに伴うクラウドセキュリティリスクを特定することです。南北トラフィックは、エンドユーザーからデータセンターやクラウド環境へ向かうあらゆる活動です。東西トラフィックは、ハイブリッドクラウドコンポーネント間を流れるデータです。

オンプレミスコンポーネントを持つハイブリッドクラウドアーキテクチャでは、境界セキュリティが不可欠です。ベアメタルデータセンターまたはプライベートクラウドを運用している場合、境界に以下を確保してください：

• ファイアウォール
• 安全なAPIゲートウェイによるエンドポイントセキュリティ
• ゼロトラストセキュリティ

パブリッククラウドのセキュリティは主にプロバイダーの責任ですが、クライアントも役割を果たします。例えば、クラウドに複数のサービスを持つKubernetesワーカーがある場合、そのコンポーネントのエンドポイントセキュリティとリクエスト認証の調整はクライアントの責任です。

ハイブリッドクラウドアーキテクチャでの東西トラフィックの保護には、環境間の安全な通信を確保する必要があります。ネットワークセグメンテーションは、東西トラフィックを保護する良い戦術です。ユーザー、管理者、プロセスがアクセスできるセグメントを制限する厳格なポリシーを作成します。

Kubernetes環境では、マイクロセグメンテーションのために、マイクロサービス間のリクエストにTLS証明書を設定する必要があります。リクエストとデータ（インフライトとアットレストの両方）をライフサイクルの早い段階で暗号化します。もう一つのKubernetesベストプラクティスは、初期認証後にさらなる検証レベルを追加するアドミッションコントローラーを設定することです。

ハイブリッドクラウドアーキテクチャのタイプ

プライベートクラウドはそれぞれ独自であり、すべてのパブリッククラウドプロバイダーが異なるサービスを提供しているため、万能のハイブリッドソリューションは存在しません。しかし、すべてのハイブリッドクラウドは、伝統的ハイブリッドクラウドアーキテクチャとモダンハイブリッドクラウドアーキテクチャという2つの主要タイプのいずれかに該当します。

伝統的ハイブリッドクラウドアーキテクチャ

伝統的ハイブリッドクラウドアーキテクチャは、データセンターをプライベートクラウドに変換することに焦点を当てます。オンプレミスセットアップの準備が整ったら、チームはパブリッククラウドとの接続を設計し、シームレスなワークロードとデータフローを作成します。この統合ITインフラストラクチャは以下の場合に最適です：

• 組織が規制上の懸念から機密データをプライベートクラウドに保管する必要がある
• 企業がレガシーアプリの強化とパフォーマンス向上のためにクラウド移行を望む
• チームが既存のオンプレミスワークロードをリフト＆シフトでパブリッククラウドに移行し、データセンターのフットプリントを削減したい
• ビジネスが不定期なワークロードをパブリッククラウドに移行したい
• チームがDevOpsチームに不可欠な開発・テストリソースをパブリッククラウドで迅速にスピンアップしたい

通常、伝統的ハイブリッドクラウドアーキテクチャは、環境間でクラウドリソースを統合するパッケージソリューションやエンタープライズグレードのミドルウェアに依存します。中央コンソールと統合クラウド監視ツールでセットアップを健全に保ちます。

モダンハイブリッドクラウドアーキテクチャ

モダンハイブリッドクラウドアーキテクチャは、コンポーネント間の接続性よりもワークロードの移植性に焦点を当てます。これにより、システムはあらゆるタスクに最適な環境をシームレスに使用できます。

このタイプのハイブリッドクラウドアーキテクチャでは、組織がクラウドネイティブテクノロジーを活用し、マイクロサービスを使用してアプリをより小さく再利用可能なコンポーネントに分割できます。マイクロサービスは、異なるクラウドとベンダー間で一貫性のある信頼性の高いデプロイ、管理、パフォーマンスを保証します。

モダンハイブリッドクラウドアーキテクチャでは、パブリッククラウドとプライベートクラウドの境界が曖昧になります。多くのプロバイダーが、クライアントのオンプレミスデータセンターで実行されるパブリッククラウドサービスを提供しています。伝統的にオンプレミスで実行されてきたプライベートクラウドは、現在では以下で運用可能です：

• オフプレミスのデータセンター
• 仮想プライベートネットワーク（VPN）
• 仮想プライベートクラウド（VPC）

Infrastructure-as-Code（IaC）は、モダンハイブリッドクラウドアーキテクチャの重要な側面です。IaCにより、開発者は新しい環境を迅速かつオンデマンドでスピンアップできます。

ハイブリッドクラウドアーキテクチャの設計と構築

ハイブリッドクラウドアーキテクチャを設計する前に、以下のチェックリストを考慮して、計画が落とし穴に陥らないようにしてください。

よりシンプルで低コストな導入モデルを検討する

ハイブリッドクラウドは異なる環境間の複雑な統合に依存するため、ハイボリュームワークロードと分散システムに最適です。アプリに激しいワークロードがなく、フローオーバーラップが不要な場合、よりシンプルなクラウドモデルの導入が適している可能性があります。

アプリとユーザーベースが成長したら、パフォーマンスレベルを維持するためにハイブリッドクラウドへの拡張を検討してください。

ワークロードの詳細な計画を立てる

各ワークロードがどのように、どこで実行されるかを決定することからアーキテクチャ設計を開始します。この計画には、以下の微妙なバランスが必要です：

• 社内アクセシビリティのニーズ
• コンプライアンス要件
• アプリケーションのニーズ

各ワークロードにどの環境を使用するか計画する際、以下の要素を考慮してください：

• セキュリティレベル
• 法的義務
• サービス価格
• アクセシビリティ
• アプリ要件
• ユーザーの所在地

機密データを処理する場合、その情報をどこに保存し、どのシステムが貴重なデータにアクセスできるかを計画してください。また、一部のレガシーシステムがクラウド環境で正しく動作できない可能性も考慮してください。

ベンダーロックインに注意する

ワークロードを処理できないプラットフォームでハイブリッドクラウドを構築すると、将来的に高コストな問題を生む可能性があります。

SaaSパートナーを探しているチームにはより大きなエラー許容範囲がありますが、PaaSやIaaSプロバイダーを通じてアプリを構築したい企業は、深刻なベンダーロックイン問題を避けるため、最初から正しい選択をする必要があります。クラウドサービスプロバイダーを選ぶ際は、以下を考慮してください：

• サービスコスト
• 使用技術
• 管理ツール
• データセンターの物理的な場所
• サービスレベル契約（SLA）
• ベアメタルとプライベートクラウド環境のサポート
• セキュリティ、ガバナンス、ビジネスポリシー
• サービス依存関係

適切なクラウドOSを選ぶ

クラウドオペレーティングシステムは、チームが単一のツールセットでハイブリッド環境を監視・管理できるようにします。クラウドOSは管理を簡素化し、アジリティを付与するため、開発者のニーズに合ったソフトウェアを選択してください。最も人気のあるオプションには：

• Kubernetes
• VMware Cloud
• OpenStack
• Nutanix

適切なデータ管理アプローチを提供するツールに基づいてクラウドOSを選択してください。理想的には、ITスタッフ全員を再教育する必要のないOSを選ぶべきです。

ハイブリッドクラウドアーキテクチャにセキュリティを組み込む

セキュリティコントロールとポリシーを、ハイブリッドクラウドアーキテクチャの基本的な構成要素として扱ってください。セキュリティを後回しにせず、適切な保護レベルがすべての環境のビルディングブロックとなるようにしてください。

設計プロセスのできるだけ早い段階でサイバーセキュリティリスクについて考え始めてください。クラウドシステム構築時にゼロからセキュリティを考慮したい場合、DevSecOpsは良いアプローチです。

アプリケーションモダナイゼーションに最適なクラウドオプション

ハイブリッドクラウドアーキテクチャは、クラウドを既存のITインフラストラクチャに接続することで、企業がアプリをモダナイズすることを可能にします。このアプローチにより、ハイブリッドクラウドはクラウドコンピューティングを活用しながらITセットアップを厳密に制御したいあらゆる企業にとって理想的なオプションとなります。