サーバーレスを小学生でも分かる様に解説する試み

従来の方式が抱えていた課題

昔のシステム開発では、オンプレミスのサーバーにOSをインストールし、その上にアプリケーションやミドルウェア(Webサーバー、DBMSなど)を設定するのが一般的でした。その後、仮想化技術の普及により、EC2などのクラウド上の仮想サーバーを利用するケースが増えました。しかし、これらの方式には以下のような課題があります。

  • (オンプレミスの場合) サーバーのハードウェア調達とOSのインストールに手間と時間がかかる
  • OSやミドルウェアのインストール・設定に専門知識が必要
  • OSやミドルウェアのバージョンアップ、セキュリティパッチ適用などの保守作業が必要
  • 利用者がいない時間帯でもサーバーを起動し続ける必要があり、コストがかかり続ける
  • スケーリングのために設定変更が必要で、トラフィックの増減に柔軟に対応しづらい
  • ストレージについても、容量の見積もりや増設の作業が必要

サーバーレスの登場

こうした課題を解決するため、近年ではサーバーレスアーキテクチャが注目を集めています。主要なクラウドプロバイダーは以下のようなサーバーレス関数サービスを提供しています。

  • AWS Lambda
  • Google Cloud Functions
  • Microsoft Azure Functions
  • IBM Cloud Functions

これらのサービスでは、開発者はサーバーのプロビジョニングや管理をすることなく、コードを書くことに集中できます。関数は特定のイベントによってトリガーされ、必要な時にのみ実行されるため、コストも最適化されます。

これらを他のサーバーレスサービス(API Gateway、DynamoDBなど)と組み合わせることで、ハードウェアの調達やOSの設定、ミドルウェアの管理なしで、柔軟にスケーリングできるシステムを構築できます。

サーバーレスで何ができる？

サーバーレスアーキテクチャを活用することで、様々なタイプのアプリケーションを構築できます。例えば:

  • RESTful APIやWebサイトのバックエンド
  • API GatewayとLambdaを組み合わせることで、スケーラブルなバックエンドを構築できます。
  • IoTのデータ処理パイプライン
  • IoTデバイスからのデータをKinesis StreamsやIoT Coreで収集し、Lambdaで処理してDynamoDBに保存できます。
  • 画像や動画の変換処理
  • S3に画像や動画をアップロードし、それをトリガーにLambdaで変換処理を実行できます。
  • 定期的なバッチ処理
  • CloudWatch Eventsをトリガーに、Lambdaで定期的なバッチ処理を実行できます。
  • チャットボットやSlackの通知
  • API GatewayとLambdaを使って、チャットボットやSlackの通知機能を実装できます。

このように、サーバーレスは幅広いユースケースに対応できます。アプリケーションの要件に合わせて、適切なサービスを組み合わせることが重要です。

サーバーレスのメリット

サーバーレスアーキテクチャには以下のようなメリットがあります。

  • ハードウェア調達やOSのセットアップが不要で、すぐに開発を始められる
  • OSやミドルウェアの管理が不要なので、アプリケーションのロジックに集中できる
  • リクエストがあった時だけ実行されるので、コストを最小限に抑えられる
  • 自動でスケーリングされるため、トラフィックの増減に柔軟に対応できる
  • ストレージの容量を気にする必要がなく、必要に応じて自動で拡張される

費用の比較

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オンプレミスのサーバーを使う場合:

サーバー調達費用: 約20万円(3年リース換算で約5,600円/月)
ストレージ(500GB): 約5,000円
電力代: 約3,000円/月
管理者人件費: 約5万円/月
合計: 約6万円/月
※サーバールームのコストは除外

EC2(t2.micro)とRDS(db.t2.micro)を使う場合:

EC2インスタンス料金: 約800円
RDSインスタンス料金: 約1,000円
ストレージ料金(EBS 30GB): 約300円
合計: 約2,100円/月

サーバーレス(API Gateway + Lambda + DynamoDB)の場合:

API Gateway: 1万リクエスト分で約120円
Lambda: 128MBメモリ, 1秒の実行時間として約18円
DynamoDB: 1GBまで無料、それ以降は1GBあたり約25円
合計: 約140円/月

小規模なシステムであれば、サーバーレスが最もコストを抑えられる選択肢と言えます。

注意点

ただし、サーバーレスにも注意点があります。

  • 実行時間に上限がある(Lambdaの場合は最大15分)
  • コールドスタート(初回起動の遅延)が発生する可能性がある
  • 大規模なシステムではEC2などの従来の方式の方が安くなるケースがある
  • 全ての処理をサーバーレスで実装するのは難しい場合がある

ステートフルな処理やリアルタイム性が求められる処理など、一部の処理は従来の方式で実装した方が良いケースもあります。システムのアーキテクチャ設計では、サーバーレスと従来の方式を適切に組み合わせることが重要です。

まとめ

サーバーレスアーキテクチャは、ハードウェア調達やOSセットアップ、ミドルウェアの管理の手間を大幅に減らせ、小規模なシステムではコストも抑えられる優れた選択肢です。AWS Lambda、Google Cloud Functions、Azure Functionsなどのサービスを活用することで、開発者はインフラではなくアプリケーションに集中できます。

また、Lambda@EdgeやCloudflare Workersなどのエッジコンピューティングサービスと組み合わせることで、レイテンシーを低減し、ユーザーにより近い場所で処理を実行できます。これによりコールドスタートの改善が期待できます。

一方で、全てのユースケースに適しているわけではありません。システムの要件をよく見極め、オンプレミス、EC2などの仮想サーバー、サーバーレス、エッジコンピューティングを適切に組み合わせることが重要です。それぞれの特性を理解し、自分のシステムに合ったアーキテクチャを設計することが、モダンなアプリケーション開発において欠かせないスキルと言えるでしょう。

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