サーバーレスコンピューティング初心者のためのAmazon Web Servicesと「AWS Lambda」入門知識

サーバーレスコンピューティングとは？

そもそも「サーバーレスコンピューティング」というのはどのようなものなのかを振り返ってみましょう。

サーバーレスコンピューティングというのはコンピューティングのモデルの一つです。開発者がサーバーの設定や管理に関わることなく、アプリケーションやサービスを開発・運用することを可能にするモデルのことをサーバーレスコンピューティングと呼びます。サーバーレスコンピューティングにおいて、開発者は単にコードを書いて実行するだけで、それがどのサーバーで実行されるのかなど、サーバーそのものの管理やスケーリングについては考える必要がないのが特徴です。

「サーバーレス」＝「サーバーを使わない」ではない

サーバーレスコンピューティングは「サーバーレス」つまり「サーバーがない」という言葉を使ってはいますが、それが「サーバーを使わない」という意味ではありません。

サーバーレスという名前ではあるものの、サーバーレスコンピューティングでも実際にはサーバーを使っています。ただし、それらのサーバーはサービスを提供するクラウドサービスプロバイダーが保有しており、サーバーそのものの管理はクラウドサービスプロバイダーが行うため、開発者がサーバーの管理や設定を行うことは基本的にはありません。つまり、開発者はアプリケーションの設計や開発そのものに集中でき、サーバーやネットワークなどのインフラに関わる複雑な部分に関与する必要がない、という意味で「サーバーレス」という言葉が使われているのです。

サーバーやネットワークそのものはクラウドサービスプロバイダーが保有している状態だとすると、利用者はどのようにアプリケーションやプログラムを起動するのでしょうか？

イベント連動型のプログラミングを採用

サーバーレスコンピューティングは、主に「イベント駆動型のプログラミング」を採用しています。特定のイベントやトリガーが発生したときに、関連する関数やコードが自動的に実行されるのです。例として、ファイルがクラウドストレージにアップロードされると、そのファイルを処理するコードが自動的に起動する、などが挙げられます。

このような「イベント連動型のプログラミング」が採用されていることにより、開発者はインフラ管理から解放されることになり、本来の業務であるアプリケーションの構築に集中できます。また、自動スケーリング機能により、トラフィックの増減に対して自動的に対応できるのでリソースを効率的に利用することができます。実際に使用されたリソースのみが課金される従量課金制を採用しているため、コスト効率が高いことも魅力です。

もちろん、サーバーレスコンピューティングにも課題や考慮すべき点があります。例えば、コールドスタートという問題がありますが、これは関数が最初に呼び出されるときに発生する遅延です。また、完全にカスタムな環境設定や特殊なハードウェア要件を持つ場合にはサーバーレスの柔軟性が制約されることもあります。

総合的に見ると、サーバーレスコンピューティングは開発者がインフラから解放され、迅速に価値を提供するアプリケーションを構築するのに非常に有効なモデルであり、実際に多くのアプリケーション開発にサーバーレスコンピューティング採用されるようになっています。

なぜ今サーバーレスコンピューティングなのか？

ところで、なぜ現代においてはサーバーレスコンピューティングが注目され、採用されることが増えているのでしょうか？サーバーレスコンピューティングの採用が増えている理由は、多くの場合はビジネス上の都合や技術的な要素が影響しています。

開発の迅速化が求められる現代のビジネス環境において、サーバーレスコンピューティングは非常に魅力的な選択肢となっています。サーバーの設定やメンテナンスといった作業がなくなることで、開発者はアプリケーションの開発に専念でき、製品の市場投入を迅速に行うことができるからです。これは、特にスタートアップや中小企業においては競争力を高めるための重要な要素となり、他社との差別化を図るための有効な手段になっています。

コストの効率化も大きな要因だと言えるでしょう。サーバーレスコンピューティングでは、使用した分だけの課金となる従量課金制が採用されていることが多いため、使っていなかったり必要のない費用を削減できます。これにより、企業はリソースをより効果的に活用し、他の重要な投資に資金を振り向けることが可能になるのです。

サーバーレスコンピューティングが採用されるその他の理由

現代のアプリケーションは様々な機能を持っており、その構成も複雑です。そのため、サーバーレスコンピューティングが持つ柔軟性とスケーラビリティは、ユーザーから選ばれる重要な理由になっています。サーバーレスコンピューティングは、自動スケーリング機能を提供するため、アプリケーションの成長や変化するユーザー需要に迅速に対応できます。これは、ユーザー体験の向上とビジネスの拡大に直結します。

さらに、サーバーレスコンピューティングの特徴でもあるイベント駆動型の設計は、リアルタイム処理や自動化の強化など、新しいタイプのアプリケーションやサービスの開発も可能にしています。これは、データ駆動型の意思決定やAIとの統合など、現代のビジネスが求める先進的な機能の実現に寄与することになるのです。

これらの理由から、サーバーレスコンピューティングはクラウド技術が進化し、普及している現代では無視できない要素になっています。多くの企業がクラウドへの移行を進めており、サーバーレスコンピューティングはクラウドの恩恵を最大限に享受するための効果的な手段になっているからです。

開発にスピード感が要求され、コスト削減やシステム全体の柔軟性とスケーラビリティ、さらに新しいタイプのアプリケーション開発やクラウドが普及していることなど、多岐にわたる要素が現代におけるサーバーレスコンピューティングの採用を推進理由になっています。こうした状況があるので、多くの企業や開発者は続々とサーバーレスのアプローチを選択しており、今後もその採用は増えると考えられています。

サーバーレスコンピューティングのメリット

サーバーレスコンピューティングを採用するメリットとしてまず最初に挙げられるのが「開発者の手間が軽減できる」ということでしょう。従来型のアプリケーション開発(サーバーベース)では、サーバーの設定や管理、そして保守などが必要でした。しかし、サーバーレスコンピューティングの採用により、これらの作業はクラウドサービスプロバイダーに委ねられることになります。開発者はサーバー関連の業務全般から開放され、人的リソースの大部分をアプリケーション設計やコーディング作業そのものに集中できるため、製品をより迅速に市場に投入することが可能になります。

次に挙げられるのが「コスト効率の向上」です。サーバーレスコンピューティングでは実際に使用されたリソース分の金額のみが課金される従量課金制が採用されています。従来のサーバー管理では、サーバーは24時間稼働している必要があったため、実際には使用されていない時間にも費用がかかっていました。サーバーレスでは、必要に応じてリソースが確保されるため、無駄なコストが削減できます。

自動スケーリング機能もサーバーレスコンピューティングの大きなメリットとして挙げられる点です。トラフィックが増えた際などに自動的に対応するスケーリングは、リソースを最適な状態で使用可能にしてくれます。サーバーの容量を事前に計画する必要がなく、突発的なトラフィック増にも迅速に対応できるため、ユーザーエクスペリエンスを向上させることにも繋がります。

イベント駆動型の設計になっていることも、新たなアプリケーション開発を促進します。特定のイベントが発生したときに関数が自動的に呼び出されるこのモデルは、リアルタイムの反応やデータ処理の自動化など、従来よりも柔軟で効率的なソリューションの実装が可能になるからです。

このように、サーバーレスコンピューティングは開発の効率化やコスト削減、そして自動スケーリングやイベント駆動型設計などによって、開発者にも組織に対しても様々な利点をもたらしてくれます。このような様々な利点が、新しいビジネス価値の創出や、迅速かつ効率的なソリューションの提供を可能にしてくれます。

サーバーレスコンピューティングのデメリット

どんなものにもメリットがあればデメリットもありますが、サーバーレスコンピューティングのデメリットとしてはどのようなものがあるのでしょうか？

まず、スタートアップタイムの問題が挙げられます。特に、いわゆる「コールドスタート」として知られる現象は、関数が最初に呼び出されるとき、またはリソースが長時間使用されていない後に発生します。この場合、関数の起動に多少の遅延が生じることがあり、これがパフォーマンスの問題として表れることもあります。

サーバーレスアーキテクチャは複雑性を持つこともあります。アプリケーションの各部分が独立した関数として分散されるため、それらの間の通信やデータの流れを追跡するのが難しくなることがあるからです。このような分散アーキテクチャは、特に大規模なシステムや複数のサービスが関与する場合には、デバッグやモニタリングの難易度を増加させる可能性があります。

これはテストを実施する際にも言えることで、ローカルでのテストが難しくなる可能性があることも課題の一つだと言われています。特定のクラウドプロバイダーの環境に依存する特性やリソースを利用している場合は、その機能をローカル環境で完全に複製したり模倣したりするのは困難になる可能性が高いため、実際の環境でのテストが必要になることがあります。この点に関しては従来型のサーバー環境の方がテストやデバッグのみを考えた場合、メリットが大きいのかもしれません。

ベンダーロックインの可能性

また、特定のクラウドサービスプロバイダーに依存してしまうことにより、所謂「ベンダーロックイン」という問題が生じる可能性もあります。特定のクラウドサービスプロバイダーのサービスや機能に深く依存してしまうと、将来的に他のプロバイダーへ移行する必要が生じた場合に移行そのものが難しくなったり、あるいは移行を行うために高額なコストが発生することも可能性としてありえるからです。

とはいえ、このベンダーロックインが起こる可能性についてはサーバーレスコンピューティングに限った話ではありません。実際にはどんなサービスを使用する際にも、一つの企業やサービスに過剰に依存してしまうと起きる可能性がある話であるのも事実です。

複数のサービスに対し、並行してコストをかける必要はありませんが、いわゆる「プランB」となる代替先候補は確保しておくようにするのが良いでしょう。サーバーレスコンピューティングが常に最適な選択であるわけではありません。特定のワークロードやアプリケーションには、従来のサーバーベースのアプローチやコンテナ化されたアプローチの方が適している場合もあります。総じて、サーバーレスコンピューティングは多くの利点をもたらすことが多いのですが、その一方で、これらのデメリットや課題を理解し、適切な状況での採用を検討することが重要です。

AWS Lambdaとは？

ここまではサーバーレスコンピューティングとはどのようなものかについて解説してきましたが、このサーバーレスコンピューティングの分野で世界的に有名なサービスがAWS=Amazon Web Servicesが提供している「AWS Lambda」です。

AWS Lambda(＝Amazon Web Services Lambda)は、Amazonが提供するクラウドサービス「AWS=Amazon Web Services」が提供しているクラウドサービス群の一つで、サーバーレスコンピューティングを実現するサービスです。ここまで解説してきたサーバーレスコンピューティングの特徴を活かし、開発者がサーバーの設定や管理をすることなくコードを実行できるサービスです。

Amazonはクラウドサービスの普及に古くから力を入れており、Amazon Web Servicesは2006年にサービスを開始しています。AWS Lambdaは2014年のイベントでサービス開始が発表されており、それ以来サーバーレスコンピューティングのパイオニアとして世界中で使われています。

AWS Lambdaでは、あるイベントが発生したときに自動的にコードが実行されます。これが、ここまで解説してきたイベンド連動型のプログラム実行に相当します。AWSのサービスを利用している前提での事例としては、ユーザーからのHTTPリクエスト、新しいファイルがS3バケットにアップロードされた時、DynamoDBテーブルのデータが更新された時などの様々なイベントに対応して処理を行うことが可能です。

開発者は、自分のコード(Lambda関数)をAWS Lambdaにアップロードするだけで、そのコードが必要になったときにAWSが自動的にそれを実行してくれます。また、それぞれのLambda関数は独立して動作し、それぞれがスケーリングやパフォーマンスの管理を自動的に行います。

AWS Lambdaのメリット

AWS Lambdaのメリットとして挙げられるのは、そのままサーバーレスコンピューティングのメリットだと言っても過言ではありません。

サーバーの管理やスケーリングを気にすること無く、開発者がアプリケーション設計やコーディングに集中できるようになったり、前述のように特定のイベント発生時にのみコードやプログラムが実行されるイベントドリブンな設計。トラフィックの増減に応じた自動スケーリングや、実際にコードが実行された時間分＝実使用分に応じた従量課金制によるコスト効率の向上など、サーバーレスコンピューティングを採用するメリットとして知られるものはほぼ網羅されています。

また、AWS Lambdaは、バックエンドAPI、データ処理、タスク自動化など、さまざまな用途に使用できます。また、多くのプログラミング言語(Python、JavaScript(Node.js)、Java、C#、Goなど)がサポートされています。

そもそもなぜAmazonはクラウドサービスを始めたのか？

Amazonがクラウドサービスの領域に進出した背景は、Amazonが展開するビジネスの本質やテクノロジーへの取り組み、そして市場のニーズが結合したということに起因しています。

もともとAmazonは、巨大なオンライン小売業者として成長しました。この規模のビジネスを運営するには、非常に大規模で効率的なITインフラスが必要だったため、Amazonは時間と共にデータセンター運用やインフラのスケーリングに関する深い知識と経験を蓄積してきていました。

この蓄積された経験と知識を背景にして、Amazonは自社のITインフラの運営に関する多くの独自のツールや技術を開発し、それらのツールや技術を自社のビジネスニーズを支えるためのものとして自社活用し始めたのがAWSのスタートでした。しかし、次第にAmazonはこれを外部の企業や開発者にも提供することで、新しいビジネスチャンスが生まれると認識していくことになったのです。

IT企業が多く設立され、IT産業自体が成長を始めた2000年代初頭のテクノロジー業界では、企業が自らのインフラを所有・運営することのコストや複雑さが増大していました。多くの企業や開発者は、サーバーの設定やメンテナンスといった運営の課題や、急激なトラフィックの増加に対応するためのスケーリングの問題に直面していました。

このような市場の状況を背景に、Amazonは自社の深いインフラの知識を活用して、これらの課題を解決するサービスを提供することができると判断し、2006年にAmazon Web Services(AWS)としてクラウドコンピューティングサービスを公開。外部の企業や開発者にインフラサービスを提供し始めました。これは、企業や開発者がインフラの運営から解放され、アプリケーションやサービスの開発に集中できる新しい形態のコンピューティングモデルを提供するものでした。

この進出は成功を収め、AWSはクラウドコンピューティングのリーダーとして急速に成長しました。そして、今日、多くの企業や開発者がAWSを利用して、さまざまなアプリケーションやサービスを展開しているのです。

AWS Lambdaを使う際に気になること

IT業界で働いていく上では、サーバーレスコンピューティングと関わることも出てくるはずです。それまでサーバーベースの業務だけに携わっていた方が、初めてAWS Lambdaを使う場合に気をつけておくべきこと、気になるであろうポイントはどのようなものがあるのか、整理しておきましょう。

まず、前提として抑えておくべきポイントとしては「AWS Lambdaはサーバーレスコンピューティングの一部であり、一般的なサーバーベースのアプリケーションとは異なる考え方やスキルが必要」であるということです。単純にAmazonのクラウドサービスやAWS Lambdaに関する知識を学べば良いというわけではなく、これまでの知識やスキルをベースにした上で、どのようにしてAWS Lambdaなどの新しいスキルを獲得し、既存の開発プロセスに適応させるのかを理解することが重要です。

そもそも、AWS Lambdaはイベント駆動型であり、大量のリクエストを同時に処理する必要がある場合には、既に解説してきたようにコールドスタートと呼ばれる初期化の遅延がパフォーマンスに影響を及ぼす可能性があることを覚えておきましょう。このコールドスタートを最小限に抑えるための最適化戦略を理解し、実践していくことが重要です。

AWS Lambdaの利用料金は実行時間とリクエストの数に基づいて課金される従量課金制が採用されています。従量課金制は「使った分だけしかコストがかからない」というメリットがある一方で、大量のリクエストを処理する必要があるアプリケーションの場合には、逆にコストが急上昇する可能性があります。課金モデルの特性を理解した上でコストを予測し、管理する方法を理解することが重要です。

AWS Lambdaを代表に、サーバーレスコンピューティングの場合はデバッグやテストが困難であると言われています。AWS Lambdaを使用する場合、CloudWatch LogsやX-Rayなどのツールを利用して効果的に問題を特定し、解決する方法を理解しておくことが重要です。サーバーレスコンピューティングは自社で物理サーバーを保有しておく必要が無いかわりに、クラウドサービスプロバイダー側のITインフラに様々な環境を依存することになります。

そのため、テスト環境と本番環境を並列させてABテストを行ったり、ミラーサーバー上でデバッグを行うなどの基本的な作業がスムーズに実行できない可能性があるのです。

これらが初めてAWS Lambdaを使用する際に考慮するべきいくつかの要点です。これらに対応するためには、公式ドキュメンテーションの閲覧、ハンズオンのトレーニング、AWSのサポートサービスを利用するなど、適切なリソースと学習材料を利用することが役立つでしょう。

まとめ

ここまで、サーバーレスコンピューティングとはどのようなもので、どんな特徴があるのか？また、サーバーレスコンピューティングが現代において採用されることが増えている理由や、そのメリット・デメリットについて解説してきました。また、Amazonが2014年から提供しているサーバーレスコンピューティングのサービスとして、AWS LambdaがAWSのサービスの一つとして提供されていることや、AWS Lambdaを初めて使う際に気をつけておくべき点についてもご紹介してきました。どんなサービスでも一長一短があり、それぞれに特有のメリットやデメリットが存在します。便利で有用なサービスが多いのは事実ですが、自社の環境や行う業務の特性に合わせて、様々なサービスを組み合わせて使うことも時には必要であるということを念頭に、新たな技術を自社の業務に取り入れていきましょう