アプリケーションエッジ統合：進化の軌跡

Ken Arora

飛行：収斂進化の実例

私たちの多くは、空を飛べたらと夢見たことがあるでしょう。実は、進化も同じ夢を追い続けてきました。捕食者から逃れるため、より効率的に食物を探すため、あるいは長距離を移動するためなど、飛行能力が多種多様な動物にとって非常に有用であることは、繰り返し実証されています。その有用性は極めて高く、必要となる場面も多いため、進化は飛行という目標を達成する道筋を何度も見いだしてきました。現在、昆虫、鳥類、哺乳類（コウモリ）という3つの異なる動物群が、それぞれ独自に飛行能力を発達させています。この3つの動物群は、それぞれ異なる進化の道筋をたどって飛行能力を獲得しており、現在の飛行形態には、飛行能力を得る以前の祖先の形態が反映されています。昆虫を例に考えてみましょう。昆虫の祖先は外骨格を備えていました。外骨格は低密度の積層構造で、方向によって引張強度が異なるという特性があります。そのため、昆虫が飛行能力を獲得する過程では、変形可能な翅が活用されました。これは、低密度で引張強度が方向によって異なる、手近な構成要素を生かした方法です。一方、鳥類が飛行能力を獲得するうえで重要な「技術」となったのは、羽毛の発達でした。この場合、羽毛は偶然の産物でした。体温を保つために毛皮のような素材を必要としていた、ある一群の恒温恐竜の必要性から生じたものです。羽毛が飛行を可能にする好都合な「技術」であると判明したのは、ずっと後のことでした。最後に、飛行能力を最も新しく獲得した動物群であるコウモリは、滑空する哺乳類から段階的に進化するという方法を採っていますが、まだ悠久の年月にわたる進化的適応の恩恵を受けるには至っていません。

この話を補足する興味深く注目すべき点は、人類が機械を使って実用的な飛行をついに実現した際、まったく異なる一連の手法を採用したことです。具体的には、空気より軽い気体による浮力、またはガソリンエンジンで推進される高速の翼型を利用しました。

興味深い話ですが、エッジとどのような関係があるのでしょうか？

進化論的な観点から見ると、過去20年間にアプリケーションデリバリがたどってきた道のりも、収斂進化の物語といえます。より具体的には、この間に複数のデリバリテクノロジーが開発されてきました。振り返ってみれば、そのすべてが、現在アプリケーションエッジへと発展しつつあるものに向けた、初期の萌芽的な進化の一歩だったのです。

こうした初期技術の多くに先行して登場したのが、コンテンツ配信ネットワーク（CDN）です。この技術が生まれた背景、いわば「進化的ニッチ」には、一般に大容量の画像やストリーミング音声・動画といった、比較的静的な大量のデータを、多数の一般消費者のクライアントに配信する必要性がありました。その解決策は、大容量データファイルのキャッシュコピーを、クライアントデバイスに近い、地理的に分散した複数の拠点に配置することでした。このアプローチにより、コンピューティングと帯域幅の両面で、配信ワークロードを単一の中央データセンターから分散できると同時に、レイテンシを低減し、予測しやすくすることができました。

今日、アプリケーションが進化し、日常生活に深く浸透するにつれて、顧客のアプリケーション体験を向上させるため、レイテンシーの短縮と帯域幅の拡大が引き続き求められています。しかし、その前提条件は変化し、進化してきました。自然界で気候や地理的条件が絶えず適応を促すのと同様に、アプリケーションデリバリの要件が変化すれば、必要なソリューションも変化します。現代のアプリケーションデリバリに対するニーズは、基本的なCDNのユースケースをはるかに超えています。今日の高度なユースケースでは、単純な静的コンテンツを配信するだけでなく、コンピューティング機能やインタラクティブ性も求められます。より高度な要件を持つアプリケーションの例として、ビデオ会議や電子取引が挙げられます。さらに広く見ると、複数の異なるWebサービスを組み合わせてアプリケーションを構成するシングルページアプリケーション（SPA）パラダイムへの全般的な移行に伴い、充実したユーザー体験を維持するには、単なる静的ストレージよりも堅牢な分散リソース群が必要になります。こうした新たなユースケースに向けて環境が「進化」するにつれ、既存の複数の市場ソリューションも、この新しく収益性の高い「進化的ニッチ」により適合するよう変化し、収斂していきます。これは、「収斂進化」という概念のテクノロジー版に相当します。

こうした既存ソリューションの1つ目は、前述のCDNです。既存勢力として進化上の「強み」となるのは、多数の既存CDNノードで構成される大規模なインフラストラクチャです。その「進化」の道筋は、キャッシュのようなストレージのみに特化していた既存ノードを強化し、ファイル、データベース、オブジェクトストアといった複数のストレージ技術をよりバランスよく組み合わせ、それらのストレージを処理できるコンピューティングリソースと連携させることです。

既存の市場ソリューションの2つ目は、パブリッククラウドプロバイダーです。その「強み」は、コンピューティング、ストレージ、帯域幅の各リソースから成る堅牢なエコシステムと、それらのリソースに対応する柔軟な利用モデルにあります。たとえば、AWSは複数の形態のデータベース技術を提供し、サーバーベースまたはサーバーレスのモデルでコンピューティングリソースを利用できるようにしています。また、アイデンティティと認証を処理するための豊富な技術群に加え、ログ記録／レポート作成、可視化、データモデリングなど、多様な付帯サービスも提供しています。ただし、「進化上のギャップ」は、既存のCDNベンダーほど多くのポイントオブプレゼンスを持たず、同等の広範な分散配置を実現できていない点です。

一方、ポイント・オブ・プレゼンスの規模という点で対極に位置するのが、特に5Gインフラの展開を進めるモバイルサービスプロバイダー（MSP）です。大手MSPは数万か所のモバイルアクセスポイントを設置する計画で、その一つひとつがコアネットワークへの入口となります。分散性と規模という「強み」に加え、これらのアクセスポイントにはコンピューティング能力と限定的なストレージ容量も備わっています。しかし最近まで、コンピューティングとストレージの用途は、MSP自身のインフラニーズに対応する範囲に限られていました。そのため、MSPが解消すべき「ギャップ」は、コンピューティングインフラを外部アプリケーションに開放するコンピューティングパラダイムへ移行し、ストレージ機能をさらに拡充することです。

飛行の話に戻りましょう――そして、人類が異なるアプローチを採用した理由

ここまで概説した道のりは、自然界における漸進的な進化の過程として捉えられます。しかし、進化には時として「ゲームチェンジャー^[1]」、つまり進化の流れを大きく変え、直線的な進展を見直すきっかけとなるものが現れます。人類が飛行技術を開発する過程では、大量の動力を短時間で生み出せるシステム（ガソリンエンジンなど）に加え、強く軽量な合金を製造できる材料技術と工学技術が登場しました。これにより、飛行という課題への取り組み方を再考し、自然界における飛行の進化とは異なる形で「ゲームを変える」ことが可能になりました。

この話をエッジの概念に当てはめると、これまでのアプリケーションデリバリの議論では、「サーバー」側の処理、つまりサーバーがリクエストを受信するところから始まるデリバリチェーンの部分をオフロードすることに焦点が置かれてきました。具体的には、既存のソリューションには、アプリケーションサーバーの負荷軽減に価値を見いだすという「進化上の傾向」があったため、「クライアント」である顧客からのリクエストに応じて行われるコンピューティングとコンテンツ配信のオフロードおよび分散が、暗黙の焦点となってきました。

しかし、地理的に分散したこれらのポイントオブプレゼンスを、サーバーの負荷を軽減するためのコンピューティングノードやキャッシュ、すなわち「アプリケーションプロキシ」としてだけでなく、受信するクライアントリクエストにも同等に注意を払い、アプリケーションの要件に適したインフラストラクチャやコンピューティング／キャッシュノードにリクエストを割り当てる制御ポイントとして捉えると、どうなるでしょうか。たとえば、クラウドファイルバックアップのように遅延への許容度が高い一方で広い帯域幅を必要とするアプリケーションは、オンラインゲームのように必要な帯域幅は狭いものの遅延の影響を受けやすいアプリケーションとは異なる経路にルーティングされる可能性があります。中央のデータクリアリングハウスを必要とする銀行アプリケーションは、中央データセンターに誘導される場合があります。私が「アプリケーションオーケストレーター」と呼ぶこの概念は、エッジを単にサーバーの負荷を軽減するものではなく、汎用的なサーバー／アクセスノード環境への入口となる役割を担う要素として捉えることで、自然に導き出されます。

羽ばたき機ではなく、飛行機を作ろう

人類が実用的な飛行を実現できたのは、機械仕掛けの鳥を模した方式（ダ・ヴィンチの有名な「オーニソプター」）ではなく、当時利用できた最適な技術、すなわち翼型とガソリンエンジンの組み合わせを、より効果的に活用する方法を考えたからです。同様に、広範に分散し、豊富なサービスを備えたエッジの登場を踏まえ、アプリケーションインフラをどのように再構築できるかを考える必要があります。この新たな機能の力がより明確になり、利用しやすくなるにつれて、アプリケーションの所有者と運用担当者は、アプリケーション進化の次の段階へと歩み始めるでしょう。その結果として起こる「ゲームチェンジャー」となる変化、つまり、単なるアプリケーションサーバーのプロキシや高機能なアプリケーションキャッシュにすぎなかったエッジが、本格的なアプリケーションオーケストレーターへと破壊的な進化を遂げることで、アプリケーションエコシステムに新たな可能性が一気に広がります。これについては、今後の記事で取り上げます。

今後の展望として、エッジをアプリケーションオーケストレーターとして活用することで、各アプリケーションに期待される動作を、より宣言的かつ意図に基づいて指定できるようになり、アプリケーションインフラストラクチャとアプリケーションの顧客体験の両方を最適化できるというビジョンをご紹介します。たとえば、拡張現実技術を重視するアプリケーションでは、レイテンシと帯域幅を優先するポリシーを指定する一方、金融アプリケーションでは信頼性や一元化を優先し、別のコンシューマー向けIoTアプリケーションではOpEx管理を重視することが考えられます。さらに広い視点では、エッジの役割を拡大し、アプリケーションオーケストレーターとして活用するという考え方を採用することで、エッジはセキュリティポリシーの実装と可視性の確保に適した論理的な場所にもなります。これにより、多くのアプリケーション所有者が思い描いてきたもう1つの目標である、インフラストラクチャに依存しないアプリケーション制御の実現につながります。

^[1] 酸素を利用する代謝の発達はその好例ですが、その話はまた別の機会に譲ります。

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