Fiorano のマイクロサービス アーキテクチャ

"マイクロサービス" とは、ソフトウェア アプリケーションを設計するためのアーキテクチャ スタイルとして、
ここ数年で急速に認知されてきた新しい設計/構築技術です。
フィオラノ ソフトウェアは、このマイクロサービス アーキテクチャをアプリケーション間連携に応用した連携プラットフォーム製品 (Fiorano Integration Platform) を提供しています。

1. アナロジーとしての UNIX のパイプライン
マイクロサービス アーキテクチャによるアプリケーション間連携は、UNIX のパイプ機能になぞらえることができます。

UNIX のパイプ機能は、最初のシェルが作られた 1970 年代に誕生しています。このページを読まれている方の中には、UNIX のシェルを直接使用してのコマンド実行の経験がない人もいるかもしれません。簡単に説明してみます。

UNIX シェル環境のパイプ機能は、単機能なコマンドをつないでより複雑な処理を実行させることができる一種のプログラミング環境です。 ここで次の課題を考えてみましょう。

       『あるファイルの中から“Apple”という単語を含む行を抽出し、
       各行の先頭にある項目番号でソートした結果を出力する』

UNIX パイプでは、この課題を既に動作が完成している既存の 3 つのコマンドをつなぐことで実現できます。
具体的には、次のようになります。
       cat File-A | grep Apple | sort

UNIX パイプによるコマンドの連携 (図をクリックすると拡大図を表示します)

新たなコード開発をまったく必要としない洗練された方法といえます。

      ＊UNIX パイプの詳細および例題の説明は、弊社のブログ記事
      『マイクロサービス (その2) -パイプライン-』を参照してください。

2. マイクロサービスにおけるパイプライン
マイクロサービス アーキテクチャを利用したアプリケーション (サービス) 連携は、UNIX のパイプと同じように、単一の機能にしぼった小さな (マイクロな) サービスを連携させることで、大きな処理を実現するアプローチです。
マイクロサービス間の連携の様子は、下図のように表わすことができます。

マイクロサービスによる連携 (パイピング) (図をクリックすると拡大図を表示します)

UNIX のパイプと最も異なる点は、入力/出力のポートが複数ある点です。これによって、以下の処理が可能となります。

• データ内容などの条件によって、送信先を変更できる
• 同一データを複数の相手に送信できる
• 複数の相手からデータを集めてきて、その集合データに対して処理が行える

分散環境で稼働するマイクロサービス (図をクリックすると拡大図を表示します)

3. 土管 (Dump Pipe)
マイクロサービスを提唱したJames Lewis氏が Martin Fowler氏と共に著した『Microservices』という記事の中で、「Smart endpoints and dumb pipes」というセクションを設けて、マイクロサービス間の連携について説明しています。
このセクションでマイクロサービスによる構築とは、

• 個々のマイクロサービスのコヒージョン (凝集度) を高め
• マイクロサービス間の関係は疎結合 (decoupled)

• 中央制御を排する
• マイクロサービス自身による自治制御 (コレオグラフィ) を行う
• マイクロサービス間の通信には、ライトウェイトなプロトコルを用いる

4. メッセージングによるマイクロサービスの連携 (パイピング)
単一のマシン上ではなく多様な環境に分散配置されたマイクロサービスの間を連携するには、メッセージングがたいへん有用なメカニズムです。
下図は、メッセージングによるマイクロサービス間連携の様子を示しています。

メッセージングによるマイクロサービスの連携 (図をクリックすると拡大図を表示します)

メッセージングによる通信を担うメッセージング サーバーが "パイプ機能" を実現しています。
メッセージング サーバーは中央に位置するのではなく、マイクロサービスと同様に複数のサーバーに分散配置されます。 そして、メッセージ サーバー同士もメッセージング通信によって連携します。
このように、複数のメッセージング サーバーを分散配置することで、中央制御を排し、オンプレミスやクラウドなどの様々なロケーションに位置するマイクロサービス間の連携 (メッセージングによる通信) を実現できるようになります。

5. メッセージングの重要性
マイクロサービス間の通信に、リモートプロシジャー呼び出し (RPC) ではなく、メッセージングが適しているのは、メッセージングが以下の特徴を有しているからです。
また、メッセージングのプロトコルとして JMS (Java メッセージング サービス) を前提としています。これは、JMS が標準規格として確立されており、企業のメッセージング インフラの基礎を築くのに最適なものとなっているからです。

• ストア&フォワード メカニズムによる疎結合
• 2 種類のドメインによる非同期メッセージング (同期メッセージングも可)
• ポイント・ツー・ポイント (PTP)
• パブリッシュ-サブスクライブ (Pub/Sub))
• メッセージ配信の保証
• メッセージの永続化
• Java によるインターオペラビリティ
• 他の Java API (JDBC, EJB, JTA, JTS, JNDI など）との連携

• 受け取り側のマイクロサービスに障害 (ネットワーク障害やサービス自体の障害) が発生していても、メッセージを送信できる
• メッセージング サーバーにメッセージを送った直後から、次の処理に移行できる
• マイクロサービスの変更や他のマイクロサービスとの置き換えの必要が生じても、相手アプリケーションに大きな影響をおよぼさない
• マイクロサービス変更時にシステム全体を停止する必要がない

6. マイクロサービスの種類とレイヤー構造
ここまでで、

1. ビジネス ロジックを複数のマイクロサービスからなるコレオグラフィとして実現し、
2. マイクロサービス間の通信はライトウェイトなメッセージング (JMS) で行い、
3. メッセージングをサポートする複数のサーバーで構成される仮想的なバス (Dumb pipe: 土管)

コレオグラフィとメッセージングバス (図をクリックすると拡大図を表示します)

このアーキテクチャによって、オンプレミスやクラウド上に分散されて配置されるマイクサービスを連携し、１つのビジネス ロジックとして実行することが可能になります。

個々のマイクロサービスは、それが有する機能特性/機能ドメインによって下記の稼働環境を他マイクロサービスとは非依存に選択でき、これがマイクロサービスの利点ともなっています。

• 開発言語
• 稼働プラットフォーム (マシン/OS)
• 配置場所 (オンプレミス/クラウド、他組織の IT 環境、デバイスなど)

• データ変換
• データマッピング
• XML - プレインテキスト間の変換
• EDI 電文 - XML 間の変換
• XML- JSON 間の変換
• XML から PDF への変換
• データ暗号化、圧縮
• フローコントロール (データのルーティング)
• 複数のマイクロサービスからのデータを 1つにまとめる
• データの分割
• データの内容に応じた送信先マイクロサービスへの振り分け
• 受信したデータのフォーマット チェックなどの検証

• アプリケーション本来の機能を実装したマイクロサービス
  ビジネス ロジックを実装。他のアプリケーションでもビジネス ロジックとして再利用可能。
• サポート機能を実装したマイクロサービス
  その都度開発するのではなく、マイクロサービスの部品としてコンテナに格納しておく。あるいはマイクロサービスをサポートするプラットフォーム製品ベンダーのバンドルを利用する。
• メディエーション マイクロ サービス
  データ変換などのメディエーション機能を果たす
• アダプター マイクロサービス
  マイクロサービス形態ではないビジネス ロジックにアクセスするための機能を果たす

マイクロサービスのレイヤー構造 (図をクリックすると拡大図を表示します)

7. まとめ (企業 IT システムを進化させるマイクロサービス)
2000年代の初期に登場した SOA は、大きな期待を集め、また導入に成功したプロジェクトも多くありました。それにもかかわらず、今日では、いくつかの理由によって、過剰に宣伝されたハイプ (hype) なテクノロジーとみなされるようになってきました。

しかしながら、ビジネスのデジタル化が強く求められている現代においては、サービス指向のアプリケーション連携はますます重要なものとなってきています。
ビジネスのデジタル化を実現するための最も重要なチャレンジは、イベント処理によるリアルタイム化です。これによって、業務遂行上のキーとなる以下の能力を向上させることが可能となるからです。

• ビジネス プロセスの効率性
• 業務処理状態の検知能力
• リクエストに対する即応性

• インテグレーション プロジェクトの短期化
• IT 部門ではなく、業務部門によるインテグレーション
• ライトウェイト
• セルフサービスな構築 (citizen integration)
• 最新インタフェースのサポート
• RESTful プロトコル
• JSON フォーマット
• API マネジメント
• クラウド連携