クラウド設計パターンCloud Design Patterns

• June 23, 2017
• 共同作成者
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これらの設計パターンは、信頼性の高い、スケーラブルで安全なアプリケーションをクラウドに構築するために役立ちます。These design patterns are useful for building reliable, scalable, secure applications in the cloud.

パターンごとに、そのパターンで対処する問題、パターンの適用に関する考慮事項、Microsoft Azure に基づいた例を説明します。Each pattern describes the problem that the pattern addresses, considerations for applying the pattern, and an example based on Microsoft Azure. ほとんどのパターンには、Azure でのパターンの実装方法を示すコード サンプルまたはスニペットが含まれています。Most of the patterns include code samples or snippets that show how to implement the pattern on Azure. ただし、パターンのほとんどは、ホストが Azure か他のクラウド プラットフォームかにかかわらず、分散システムに関連しています。However, most of the patterns are relevant to any distributed system, whether hosted on Azure or on other cloud platforms.

クラウド開発での課題Challenges in cloud development

	可用性Availability 可用性とは、システムが機能し動作している時間の割合です。通常は稼働時間の比率として計測されます。Availability is the proportion of time that the system is functional and working, usually measured as a percentage of uptime. システム エラー、インフラストラクチャの問題、悪意ある攻撃、およびシステムの負荷によって影響を受けることがあります。It can be affected by system errors, infrastructure problems, malicious attacks, and system load. クラウド アプリケーションは通常はサービス レベル アグリーメント (SLA) をユーザーに提供するため、アプリケーションの可用性が最大限になるように設計する必要があります。Cloud applications typically provide users with a service level agreement (SLA), so applications must be designed to maximize availability.
	データ管理Data Management データ管理はクラウド アプリケーションの重要な要素であり、品質属性のほとんどに影響します。Data management is the key element of cloud applications, and influences most of the quality attributes. 通常、パフォーマンス、スケーラビリティ、または可用性の理由から、データは複数のサーバーにまたがってさまざまな場所でホストされます。これによって、広範な課題が生じることがあります。Data is typically hosted in different locations and across multiple servers for reasons such as performance, scalability or availability, and this can present a range of challenges. たとえば、データの整合性を維持する必要があります。また、通常はさまざまな場所にあるデータを同期する必要があります。For example, data consistency must be maintained, and data will typically need to be synchronized across different locations.
	設計と実装Design and Implementation 優れた設計に含まれる要素には、コンポーネントの設計およびデプロイの一貫性や統一性、管理および開発を容易にする保全性、コンポーネントやサブシステムを他のアプリケーションやシナリオで利用できる再使用可能性などがあります。Good design encompasses factors such as consistency and coherence in component design and deployment, maintainability to simplify administration and development, and reusability to allow components and subsystems to be used in other applications and in other scenarios. 設計および実装フェーズで行われる意思決定は、クラウドでホストされているアプリケーションやサービスの品質と総保有コストに大きな影響を及ぼします。Decisions made during the design and implementation phase have a huge impact on the quality and the total cost of ownership of cloud hosted applications and services.
	メッセージングMessaging クラウド アプリケーションの分散特性には、スケーラビリティを最大化するために、コンポーネントとサービスが (できれば疎結合的に) 接続されているメッセージング インフラストラクチャが必要です。The distributed nature of cloud applications requires a messaging infrastructure that connects the components and services, ideally in a loosely coupled manner in order to maximize scalability. 非同期メッセージングは広く使用されており、多数の利点がありますが、メッセージの順序付け、有害メッセージ管理、べき等性などの課題もあります。Asynchronous messaging is widely used, and provides many benefits, but also brings challenges such as the ordering of messages, poison message management, idempotency, and more
	管理と監視Management and Monitoring クラウド アプリケーションはリモート データ センターで実行するため、インフラストラクチャまたは場合によってはオペレーティング システムを完全に制御することはできません。Cloud applications run in in a remote datacenter where you do not have full control of the infrastructure or, in some cases, the operating system. このため、オンプレミス デプロイよりも管理と監視は難しくなります。This can make management and monitoring more difficult than an on-premises deployment. アプリケーションはランタイム情報を公開する必要があります。管理者とオペレーターはこれを使用してシステムの管理と監視を行うことができます。また、この情報に基づいて、アプリケーションの停止や再デプロイを行わずに、変化するビジネス要件やカスタマイズに対応することができます。Applications must expose runtime information that administrators and operators can use to manage and monitor the system, as well as supporting changing business requirements and customization without requiring the application to be stopped or redeployed.
	パフォーマンスとスケーラビリティPerformance and Scalability パフォーマンスは、システムが一定時間内にアクションを実行する応答性を示します。一方、スケーラビリティとは、システムがパフォーマンスに影響せずに負荷の上昇を処理できる能力、あるいは使用可能なリソースをすぐに増加できる能力です。Performance is an indication of the responsiveness of a system to execute any action within a given time interval, while scalability is ability of a system either to handle increases in load without impact on performance or for the available resources to be readily increased. 通常、クラウド アプリケーションが直面するワークロードやアクティビティのピークは変動しています。Cloud applications typically encounter variable workloads and peaks in activity. これらを予測することは、特にマルチテナント シナリオではほとんど不可能です。Predicting these, especially in a multi-tenant scenario, is almost impossible. 代わりに、アプリケーションは、要求のピークに対応できるように制限範囲内でスケールアウトし、要求が減少するとスケールインできることが必要です。Instead, applications should be able to scale out within limits to meet peaks in demand, and scale in when demand decreases. スケーラビリティは、コンピューティング インスタンスだけではなく、データ ストレージやメッセージング インフラストラクチャなど他の要素にとっても重要です。Scalability concerns not just compute instances, but other elements such as data storage, messaging infrastructure, and more.
	回復性Resiliency 回復性とは、障害を正常に処理して復旧するシステムの機能です。Resiliency is the ability of a system to gracefully handle and recover from failures. クラウド ホスティングには、マルチテナントのアプリケーションが多い、共有プラットフォームを使用する、リソースと帯域幅を競合する、インターネットで通信する、コモディティ ハードウェア上で実行する、という特性があります。この特性は、一時的な障害と永続的な障害の両方が発生しやすくなることを意味します。The nature of cloud hosting, where applications are often multi-tenant, use shared platform services, compete for resources and bandwidth, communicate over the Internet, and run on commodity hardware means there is an increased likelihood that both transient and more permanent faults will arise. 迅速かつ効率的に障害を検出して復旧することが、回復性を維持する上で重要となっています。Detecting failures, and recovering quickly and efficiently, is necessary to maintain resiliency.
	セキュリティSecurity セキュリティとは、設計された用途以外の悪意あるアクションや偶発的なアクションを防ぎ、情報の漏えいや損失を防ぐシステムの機能です。Security is the capability of a system to prevent malicious or accidental actions outside of the designed usage, and to prevent disclosure or loss of information. クラウド アプリケーションは、信頼できるオンプレミス境界の外側でインターネット上に存在します。一般に公開されていることも多く、信頼できないユーザーが利用する場合もあります。Cloud applications are exposed on the Internet outside trusted on-premises boundaries, are often open to the public, and may serve untrusted users. アプリケーションの設計とデプロイでは、悪意のある攻撃から保護し、承認したユーザーのみにアクセスを制限し、機密データを保護する必要があります。Applications must be designed and deployed in a way that protects them from malicious attacks, restricts access to only approved users, and protects sensitive data.

パターンのカタログCatalog of patterns