クラウドコンピューティングの概念は、1950年代初頭に登場し、ハーブ・グローシュ、ジョン・マッカーシー、ダグラス・^{パークヒルなど}、いくつかの学者が電力に似たユーティリティとしてのコンピューティングを構想しました。それから数十年経過し、いくつかのテクノロジが現れ、クラウドコンピューティングの基礎を形成しました (図 1.3)。もっと最近のことになると、World Wide Web の急成長と、Microsoft、Google、Amazon など、インターネット業界の巨人の出現でようやく、クラウドコンピューティングモデルの開花を可能にする経済/ビジネス環境が作れるようになりました。

図 1.3: クラウドコンピューティングの進化。

図 1.3: クラウドコンピューティングの進化。

コンピューティングの進化

1960 代以降、組織で利用されていたコンピューターの最も初期の形態にメインフレームコンピューターがありました。複数のユーザーが端末を利用し、基本的なシリアル接続を介してメインフレームに接続し、共有できました。メインフレームがデータのあらゆるロジック、ストレージ、処理を担い、メインフレームに接続された端末には計算処理能力がなく、あってもわずかでした。このようなシステムは 30 年以上にわたり広く利用され続け、ある程度は現在も存続しています。

パーソナルコンピューティングが誕生し、プロセッサとメモリが安く、小さく、高性能になったことで方向性が変わり、ユーザーは自分のソフトウェアを実行し、データをローカルに保存するようになりました。この状況が逆に、非効率的なデータ共有という問題を引き起こし、組織の IT 環境内で秩序を維持するためのルールが作られるに至りました。

徐々にですが、高速ネットワークテクノロジが開発されたことで、コンピューターを接続し、互いに通信させることを可能にするローカルエリアネットワーク (LAN) が生まれました。ベンダーは、パーソナルコンピューターとメインフレームの両方の長所を取り入れるシステムを設計し、その結果、LAN 経由のクライアント/サーバーアプリケーションが人気になりました。通常、クライアントでは、クライアントソフトウェアが実行されるか (加えて、一部のデータが処理されます)、サーバーに接続されたターミナルが実行されました (旧式のアプリケーションの場合)。クライアント/サーバーモデルのサーバーは、アプリケーション、ストレージ、データのロジックを提供しました。

やがて、1990 年代に入り、グローバル情報の時代となり、インターネットが急速に採用されました。通常のダイアルアップアクセスであったものが今では専用のファイバー接続となり、ネットワーク帯域幅が何桁も増えました。加えて、安価で高性能なハードウェアが出現しました。さらに、World Wide Web と動的な Web サイトの進化には、多層アーキテクチャが必要でした。

多層アーキテクチャにより、アプリケーションのプレゼンテーション層、ロジック層、ストレージ層を個別のエンティティとして分割することでソフトウェアのモジュール化が可能になりました。このモジュール化と分離により、間もなく、別個の物理サーバーで個々のソフトウェアエンティティが実行されるようになりました (一般的には、ハードウェアとソフトウェアの要件に違いがあるためです)。その結果、組織において、個別のサーバーが増えることになりましたが、サーバーハードウェアの平均利用率の低下にもつながりました。 2009年、国際データ社(IDC)は、平均x86サーバの使用率が約5〜10%であると推定した ^[2]。

仮想マシンテクノロジは 2000 年代になって十分に成熟し、市販ソフトウェアとして利用できるようになりました。仮想化により、サーバー全体をイメージとしてカプセル化し、そのイメージをハードウェア上でシームレスに実行できます。また、そのイメージにより、複数の仮想サーバーを 1 つの物理サーバーで同時に実行し、ハードウェアリソースを共有することが可能になります。つまり、仮想化によりサーバーを統合できるため、システムの利用率が適宜改善されます。

同時に、大規模な問題を分散方式で解決しようという取り組みの中、科学コミュニティの間でグリッドコンピューティングが注目されました。グリッドコンピューティングでは、複数の管理ドメインに属するコンピューターリソースが共通の目標のために連動します。グリッドコンピューティングから、大規模なコンピューティングリソースを管理するためのリソース管理ツールがたくさん生まれました (スケジューラーやロードバランサーなど)。

さまざまなコンピューティングテクノロジが進化する中、コンピューティングの経済性も進化しました。メインフレームがコンピューティングの中心であった昔でも、IBM などの企業は、銀行や航空会社など、さまざまな組織のためにコンピューターやソフトウェアのホスト/実行サービスを提供していました。インターネットの時代になり、サードパーティの Web ホスティングも人気になりました。しかしながら、仮想化を導入すれば、1 台のサーバーに複数のクライアントを収納し、クライアント間でハードウェアやリソースを共有するという、無類の柔軟性がプロバイダーに与えられます。

そのようなテクノロジが開発され、ユーティリティコンピューティングという経済モデルと結合して進化し、やがてクラウドコンピューティングになりました。

事を実現するテクノロジ

クラウドコンピューティングは、ネットワーク、仮想化、リソース管理、ユーティリティコンピューティング、プログラミングモデル、並列/分散コンピューティング、ストレージテクノロジなど、さまざまなエネイブリング (事を実現する) テクノロジからなります (図 1.4)。

図 1.4: クラウドコンピューティングでのテクノロジの有効化。

図 1.4: クラウドコンピューティングでのテクノロジの有効化。

高速のユビキタスネットワークテクノロジの出現は、実行可能な枠組みとしてのクラウドコンピューティングに大きく貢献しました。最新のネットワークは、高速で信頼性の高い通信をコンピューターで可能にしますが、そのことはクラウドプロバイダーのサービスを利用するにあたり重要です。離れた場所にあるデータセンターでソフトウェアを実行しても、パーソナルコンピューターでソフトウェアを実行するときと同じ操作感をユーザーに与えることを可能にしました。たとえば、Web メールはオフィスの生産性ソフトウェアとして人気です。また、仮想化はクラウドコンピューティングを可能にするための鍵です。仮想化では、複数の仮想マシンを利用し、リソースを抽象化してユーザー間で共有することで、複雑なクラウドを管理できます。各仮想マシンでは、それ自体のオペレーティングシステムと関連アプリケーションプログラムを実行できます。

大規模ストレージシステム、分散ファイルシステム、新しい種類のデータベースアーキテクチャなどのテクノロジは、クラウドのデータを管理/保管するために非常に重要です。ユーティリティコンピューティングからは、計算処理リソースをリースするためのさまざまな課金構造が提供されます。たとえば、リソース時間あたりの課金、保証されたスループットあたりの課金、月単位で格納されるデータあたりの課金があります。

並列分散コンピューティングにより、ネットワーク接続されたコンピューターに配置された分散エンティティは、並列プログラムとして表され、特定の問題を解決するためにアクションを通信および調整できるようになります。分散クラスター用の並列プログラムの作成は、本質的に困難です。クラウドのプログラミング効率と柔軟性を高めるには、プログラミングモデルが必要です。プログラミングモデルが必要です。

クラウド用のプログラミングモデルを使用すると、ユーザーは、並列プログラムを順次計算ユニットとして柔軟に表現できるようになります (たとえば、MapReduce の関数や GraphLab の頂点)。このようなプログラミングモデルのランタイムシステムでは、通常、計算ユニットの並列化、分散、スケジュール設定、ユニット間通信の管理、フォールトトレランスを行います。

リファレンス

Simson L. Garfinkel (1999 年)。 「情報社会のアーキテクト:MIT のコンピューターサイエンス研究所の 35 年間。 MIT Press。
Michelle Bailey (2009 年)。 仮想化の経済性: Application-Based コストモデルへの移行。 VMware の後援による IDC ホワイトペーパー。

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