アプリケーションエッジ統合: 進化の研究

フライト： 収斂進化の実践

私たちのほとんどは空を飛べることを夢見てきました。そして、実は進化もそうなのです。 飛ぶ能力は、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、さまざまな動物にとって非常に有用であることが繰り返し実証されてきました。 実際、非常に頻繁に行われるため、進化は飛行という目標を達成するための何らかの道を見つけ続けるのです。 現在、昆虫、鳥類、哺乳類（コウモリ）という、それぞれ独立して飛行能力を発達させた 3 つの異なる動物グループが存在します。 これら 3 つのグループはそれぞれ異なる進化の道をたどって飛行に至っており、現在の飛行形態はそれぞれの祖先の飛行前の形態を反映しています。 昆虫について考えてみましょう。祖先の昆虫は外部の外骨格を持っていましたが、これは低密度で層状になっており、さまざまな寸法に沿って異なる引張強度をもたらすという特性を持っています。 その結果、昆虫は飛行に向けて進化し、変形可能な羽根を利用するようになりました。これは、低密度で引張強度が可変の構成要素を活用するアプローチです。 一方、鳥類は、飛ぶための旅の過程で羽毛の発達が重要な「技術」でした。この場合、羽毛は幸運な偶然であり、熱を保持するために毛皮のような素材を必要とした温血恐竜のニーズによって推進されました。 羽毛が飛行を可能にする幸運な「技術」であることが判明したのは、後になってからのことでした。 最後に、コウモリは飛行能力を最も最近に発達させたグループであり、滑空する哺乳類からの漸進的な進化に基づくアプローチを採用していますが、何億年にも及ぶ進化的適応の恩恵をまだ受けていません。

この物語を補足する興味深く注目すべき点は、人間が機械を使って最終的に実用的な飛行を達成したとき、空気より軽い揚力か、ガソリンエンジンで推進される高速で移動する翼のいずれかという、まったく異なる一連のアプローチを適用したという観察です。

それは興味深いですが、エッジとは何の関係があるのでしょうか?

進化論的思考の観点から見ると、過去 20 年間のアプリケーション配信の歩みは、収束進化の物語でもあります。 より具体的に言えば、ここ数年で複数の配信テクノロジーが開発されましたが、振り返ってみると、それらはすべて、アプリケーション エッジへと向かう初期の進化のステップでした。 

これらの先祖的テクノロジーの多くに先駆けて生まれたのが、コンテンツ配信ネットワーク (CDN) です。 このテクノロジーは、大量の比較的静的なデータ、通常は大きな画像やストリーミング オーディオ/ビデオを、大規模な消費者クライアント コミュニティに配信する必要性によって、いわば「進化のニッチ」として推進されました。 解決策は、大きなデータ 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場所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方の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ようになり、同時にレイテンシが低く予測可能になりました。

今日、アプリケーションが進化し、私たちの日常業務に密接に統合されるにつれて、顧客のアプリケーション エクスペリエンスを向上させる必要性が高まり、レイテンシを削減し、追加の帯域幅を提供する必要性が高まっています。 しかし、基本ルールは変化し、進化してきました。 気候と地理が自然界の適応を継続的に促進するのと同様に、アプリケーション配信要件の変化は、必要なソリューションの変化を促進します。 より現代的なアプリケーション配信のニーズは、基本的な CDN シナリオをはるかに超えています。 今日のより洗練されたユースケースでは、単純な静的コンテンツのみを配信するだけでなく、計算やインタラクティブ性の領域でも要件が求められます。 より高度なニーズを持つアプリケーションの例としては、ビデオ会議や電子取引などがあります。 より広い意味では、アプリケーションが多数の異なる Web サービスの集合体で構成されるシングル ページ アプリケーション (SPA) パラダイムへの一般的な傾向では、豊富なユーザー エクスペリエンスを維持するために、単なる静的ストレージよりも堅牢な分散リソース セットが必要になります。 環境がこれらの新しいユースケースに向けて「進化」するにつれて、複数の既存の市場ソリューションが、この新しい収益性の高い「進化的ニッチ」に適合するように適応して収束していくのが見られます。これは、「収束的進化」の概念の技術的類似物です。

これらの既存のソリューションの最初のものは、前述の CDN です。 彼らの進化的現職の「強み」は、多数の既存の CDN ノードからなる実質的な現存インフラストラクチャです。彼らの「進化的」な道筋は、現存ノードを、キャッシュのようなストレージにのみ焦点を当てたものから、そのストレージで動作できるコンピューティング リソースと結合された複数のストレージ テクノロジ (ファイル、データベース、オブジェクト ストア) のよりバランスの取れた組み合わせを提供するものへと強化することです。

既存の市場ソリューションの 2 番目は、パブリック クラウド プロバイダーです。 彼らの「強み」は、コンピューティング、ストレージ、帯域幅のリソースの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消費モデルです。 たとえば、AWS は複数の形式のデータベース テクノロジーを提供し、サーバーベースまたはサーバーレス モデルのいずれかを使用してコンピューティングを利用できるようにし、ID と認証を処理するための豊富なテクノロジーを備え、ログ記録/レポート、視覚化、データ モデリングなどのさまざまな補助サービスを提供します。 しかし、彼らの「進化のギャップ」は、既存の CDN ベンダーほど多くのプレゼンス ポイントを持っていないため、同じ範囲の配信を享受できないことです。

プレゼンス規模のもう一方の端には、モバイル サービス プロバイダー (MSP) があり、特に 5G インフラストラクチャを展開しているところです。 大手 MSP は、数万のモバイル アクセス ポイントを設置することを計画しており、各アクセス ポイントはコア ネットワークへのエントリ ポイントとなります。 分散と規模の「強み」に加えて、これらのアクセス ポイントには計算能力と限られたストレージ容量があります。ただし、最近まで、計算能力とストレージの範囲は MSP 自身のインフラストラクチャのニーズに重点を置くように限定されていました。 したがって、対処する必要がある「ギャップ」は、コンピューティング インフラストラクチャを外部アプリケーションに公開し、追加のストレージ機能でそれを拡張するコンピューティング パラダイムに移行することです。

飛行に戻る―そして人類がなぜ異なるアプローチを取ったのか

この旅は、地図が自然な漸進的な進化のプロセスであることを明らかにしただけです。 しかし、時には進化の「ゲームチェンジャー^[1]」、つまり進化を混乱させ、直線的な進歩の再評価を引き起こすものが存在します。 飛行を開発する人類にとって、大量の電力を迅速に供給できるシステム（ガソリンエンジンなど）の開発と、強度の高い軽量合金を製造できる材料および工学技術の組み合わせにより、飛行の課題に取り組む方法を再考し、自然が飛行を開発した方法に関して「ゲームを変える」ことができました。 

この話をエッジ コンセプトに関連付けると、これまでのアプリケーション配信の話は、「サーバー」側の作業、つまりサーバーがリクエストを受信することで始まる配信チェーンの部分の負荷軽減に重点を置いてきました。 具体的には、既存のソリューションの「進化的素因」（アプリケーション サーバーの負荷を軽減することで価値が生まれるもの）により、暗黙的に「クライアント」顧客の要求に応じた計算とコンテンツ配信のオフロードと分散に重点が置かれてきました。 

しかし、地理的に分散したこれらのプレゼンス ポイントを、サーバーの負荷を軽減するためのコンピューティング ノードとキャッシュ (「アプリケーション プロキシ」) としてだけでなく、着信クライアント要求に同等の注意を払い、それらの要求を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とコンピューティング/キャッシュ ノードにマッピングする制御ポイントとしても考えるとどうなるかを考えてみましょう。 たとえば、クラウド ファイル バックアップなどの遅延に耐性があるが高帯域幅のアプリケーションは、オンライン ゲームなどの低帯域幅で遅延に敏感なアプリケーションとは異なる方法でルーティングされる可能性があります。 中央データ 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可能性があります。 私が「アプリケーション オーケストレーター」と考えるこの概念は、エッジを単にサーバーの負荷を軽減するものではなく、一般化されたサーバー/アクセス ノード環境への入り口となる役割を果たす要素として考えると、自然と理解できるようになります。

羽ばたき飛行機ではなく飛行機を作ろう

人類が最終的に実用的な飛行を達成したのは、機械化された鳥のようなアプローチ（ダ・ヴィンチの有名な「羽ばたき飛行機」）ではなく、手元にある最も適切な技術（ガソリン駆動エンジンと結合した翼）をより有効に活用する方法を考えることによってだったのと同じように、私たちは、普及した分散型のサービスが豊富なエッジの出現によってアプリケーション インフラストラクチャをどのように再考できるかを考える必要があります。 この新たな機能の威力がより明らかになり、よ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オペレーターは、アプリケーションの進化の旅の次のステップに進むことになります。 結果として生じる「ゲームを変える」イベント、つまり、エッジが単なるアプリケーション サーバーのプロキシまたは強化されたアプリケーション キャッシュから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 エコシステムは新たな可能性の爆発的な広がりを見せることになり、これについては今後の記事で取り上げる予定です。 

今後の展望を展望しながら、エッジのアプリケーション オーケストレーターの役割を活用することで、各アプリケーションの意図された動作をより宣言的かつ意図主導で指定できるようになり、アプリケーションのインフラストラクチャとアプリケーションの顧客エクスペリエンスの両方が最適化されるというビジョンを共有したいと思います。 たとえば、あるアプリケーション（おそらく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場合がありますが、金融アプリケーションでは信頼性や集中化を優先し、他の消費者向け IoT アプリケーションでは OpEx 管理に重点を置く場合があります。 より広い意味では、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 ポリシーと可視性を実装する論理的な場所として位置付けられ、多くのアプリケーション所有者のもう 1 つの夢である、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という目標が実現されます。
 

^[1] 酸素ベースの代謝の発達は良い例ですが、その話はまた別の機会にしましょう。