オンプレミスとクラウドの架け橋！ ～分散クラウドのアーキテクチャを探る～

Cloud Operator Days Tokyo 2023で講演した資料です。

https://event.cloudopsdays.com/2023/08/17/%e3%82%aa%e3%83%b3%e3%83%97%e3%83%ac%e3%83%9f%e3%82%b9%e3%81%a8%e3%82%af%e3%83%a9%e3%82%a6%e3%83%89%e3%81%ae%e6%9e%b6%e3%81%91%e6%a9%8b%ef%bc%81%ef%bd%9e%e5%88%86%e6%95%a3%e3%82%af%e3%83%a9%e3%82%a6/

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1. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 株式会社日立ソリューションズ 業務革新統括本部 技術革新本部 生産技術部 Cloud CoE 工藤 雄大 オンプレミスとクラウドの架け橋！ ～分散クラウドのアーキテクチャを探る～ 2023/8 Cloud Operator Days Tokyo 2023
2. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 1 ◼ こんなお悩みありませんか？ ⚫ 前提：パブリッククラウド技術を活用してシステムを構築している ⚫ 要件：機能要件を満たすため、一部でオンプレミスシステムが必要・・・ ⚫ 課題：クラウドネイティブ世代なので、オンプレミスシステムがわからない・・・ 安心してください、分散クラウドならば 1. オンプレミスでもクラウド技術が使えます 2. パブリッククラウドと同じ感覚で運用できます 3. 変わるところもあります このセッションについて
3. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 2 パブリッククラウド オンプレミス環境 OT環境 オンプレミス環境 社内システム パブリッククラウド、 データセンタ デバイス 分散クラウドの概要 プラットフォーム(パブリッククラウド、データセンタ、 オンプレミス、エッジ)をつなげる要素【インフラ】 ⚫ エッジコンピュータ ⚫ マルチクラウド ⚫ コントロールポイント 透過的なクラウドコンピューティング 【アプリ・サービス・運用】 ⚫ 場所を問わずにクラウドサービスを享受可能 ⚫ 分散クラウドならではの運用の変化 新たなユースケースへの適用【業務】 ⚫ 場所を問わずに価値あるソリューションを提供 ▪参考 ⚫ https://www.gartner.com/smarterwithgartner/the-cios-guide-to-distributed-cloud ⚫ https://www.gartner.co.jp/ja/newsroom/press-releases/pr-20211118 ⚫ https://www.gartner.co.jp/ja/newsroom/press-releases/pr-20221102-cloud 　エッジコンピュータ 　エッジコンピュータ プラットフォームをつなげる技術 透過的なクラウド コンピューティング
4. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 3 1. オンプレミスでもクラウド技術が使えます
5. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 4 1.1 分散クラウドの構成要素 ◼ マルチクラウド ⚫ 多種のクラウドを組み合わせて システムを構成する基盤 ⚫ クラウドを、左図の横方向にスケール ◼ エッジコンピュータ ⚫ 詳細は次ページ ⚫ クラウドを、左図の縦方向にスケール ◼ コントロールポイント ⚫ 各プラットフォームを透過的に 一元管理 ⚫ エッジコンピュータ、他のパブリックク ラウド、コンテナ実行基盤等の APIを呼ぶ機能を有する
6. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 5 1.2 エッジコンピュータ ◼ エッジコンピュータの役割 ⚫ クラウド、通信キャリア、OT分野の観点で役割 が異なる（※次ページ参照） ⚫ 本セッションではクラウド分野のエッジコン ピュータを指す事とする ⚫ パブリッククラウドの一部機能をオンプレミス で分担して処理する基盤 ◼ 特徴 ⚫ クラウドの最新技術をオンプレミス上で享受 可能 ⚫ オンプレミス環境で処理したいデータを、オン プレミス環境内で処理。必要に応じてパブリッ ククラウドと連携。 ⚫ 低遅延高速処理と、セキュリティ向上を実現
7. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 6 1.2 (参考)3つの観点で考えるエッジコンピュータ 今回はこの観点 ◼ クラウド分野の観点 パブリッククラウドの一部として稼働 ➢ パブリッククラウド技術の一部を実装 ➢ データの中間処理をオンプレ上で実施 ➢ 管理はパブリッククラウドから実施 ◼ OT分野の観点 機器同士をつなぐゲートウェイとして稼働 ➢ 異なるOT機器のIF、プロトコルを集約 ➢ 異なるOT機器のデータを集約し、上位レイヤ へ渡す ➢ 上位レイヤからのデータを、OT機器へ渡す ◼ 通信キャリア分野の観点(MEC) 通信キャリアのサービスの一部として稼働 ➢ 端末の近く(基地局等)に分散配置 ➢ 分散配置されたMEC上で、端末からの処理 実施 ➢ 端末異動のため、アプリ・データの処理切替 が重要
8. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 7 1.3 活用案①：工場機器の監視・分析システムのプラットフォーム ◼ 要件 ⚫ 性能確保のために、機器の稼働データをリアルタイ ムで処理しつつ、統計データを集計して分析したい ⚫ パブリッククラウドでの実装が不可能な機能あり ➢ 異常検知：即時アラートが必要 ➢ 制御システム：高いリアルタイム性が必要 ◼ 処理概要 ⚫ OT環境からのデータは、監視・データ収集を目的に リアルタイム処理 ⚫ 製造現場からのデータは、分析・データ集計・UI提供 を目的として非同期処理 ◼ ポイント ⚫ オンプレミス環境にリアルタイム処理が必要な機能 を配置。リアルタイム処理はオンプレミス環境内で 完結させる。 ⚫ パブリッククラウドに複数拠点から収集したデータを 分析するための機能を配置
9. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 8 1.4 活用案②：連合学習システムのプラットフォーム ◼ 要件 ⚫ 重要なデータをオンプレミス環境に設置。 ⚫ マスキング・暗号化した統計処理済データを 中央集権的にパブリッククラウドで扱う ⚫ パブリッククラウドに保存が不可能なデータあり ➢ プライバシー保護規制対象のデータ ➢ 規則により社外持ち出し不可のデータ ◼ 処理概要 ⚫ オンプレミス環境の学習結果をクラウドに転送 ⚫ 複数のオンプレミス環境から収集された学習結果を 元に、共有モデルへ反映 ◼ ポイント ⚫ オンプレミス環境で、規制対象データを処理。 それを、パブリッククラウドへ送信する機能を配置 ⚫ パブリッククラウドに、複数環境から収集したデータ を機械学習し、共有モデルを作成する機能を配置 ⚫ 「パブリッククラウド上の共有モデルへ反映」 ⇔「オンプレミス環境の固有モデルの更新」 を繰り返すことによる学習モデルの精度向上
10. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 9 1.5 分散クラウドのメリット① 可用性による業務継続性の向上 ◼ システム全体の可用性の実現 ⚫ オンプレミス環境内で、業務継続に 直接関連するシステムを完結 ⚫ パブリッククラウド上のシステムとは 非同期連携 ⚫ 回線障害時でも、業務継続可能 ◼ アプリケーションの可用性の実現 ⚫ エッジコンピュータ上で個別に可用性を 確保する設計が必要 ⚫ 退避しやすくするためにはアプリケーションの コンテナ化・マイクロサービス化を推奨 ⚫ アプリケーション退避を前提とした データ配置設計が必要
11. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 10 1.6 分散クラウドのメリット② 機能分散による性能の向上 ◼ システム全体の性能向上を実現 ⚫ エッジコンピュータ自体のスケールアウト ⚫ パブリッククラウドへの機能分散 ⚫ 但し、機能分散を前提とした データ配置設計が必要
12. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 11 2. パブリッククラウドと同じ感覚で運用できます
13. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 12 2.1 一括管理を実現：コントロールポイント ◼ パブリッククラウドと同じ感覚で管理可能 ⚫ 単一のコントロールポイントから、 複数のパブリッククラウド、エッジコンピュータを 透過的に一元管理可能 ⚫ アプリケーションやサービスの配置先に 関わらず、同じ感覚で管理が可能 ⚫ エッジコンピュータ自体の管理や パッチ適用も可能
14. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 13 2.2 アプリケーションの開発・運用手法 ◼ オンプレミス環境でも、クラウドネイティブな技術を使った開発・運用が可能
15. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 14 3. 変わるところもあります
16. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 15 3.1 システム責任範囲の変化 ◼ エッジコンピュータは責任範囲が少し複雑！ ⚫ パブリッククラウドの場合、 クラウドベンダ、ユーザ の二者間の責任共有モデル ⚫ エッジコンピュータの場合、 クラウドベンダ、ユーザ、ハードウェアベンダ の三者間での責任共有モデル ⚫ エッジコンピュータではシステム不具合時の原 因切り分けが複雑。障害検知や可視化などの オブザーバビリティの確立を推奨します。
17. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 16 1. オンプレミスでもクラウド技術が使えます ➢ 分散クラウドを使えば、オンプレミスでもクラウド技術を利用可能 ➢ 産業分野での活用や、連合学習プラットフォームで効果がありそう ➢ 可用性による業務継続、機能分散による性能向上を実現 2. パブリッククラウドと同じ感覚で運用できます ➢ コントロールポイントにより、クラウド感覚でオンプレも管理・運用可能 3. 変わるところもあります ➢ 責任共有モデルの変化 まとめ ITmediaエンタープライズの連載記事(全3回)もご参照ください ▪分散クラウドのアーキテクチャと開発・運用体制の考え方 https://www.itmedia.co.jp/enterprise/series/35144/
18. © Hitachi Solutions, Ltd. 2023. All rights reserved. 株式会社日立ソリューションズ 業務革新統括本部 技術革新本部 生産技術部 Cloud CoE オンプレミスとクラウドの架け橋！ ～分散クラウドのアーキテクチャを探る～ 2023/8 工藤 雄大 END 本資料記載の商標やロゴは、各社の商標または登録商標です。 本資料は、情報提供のみを目的としており、誤字脱字、技術上の誤りには一切責任を負いません。 本資料の内容は一般的な原則を記しており、すべての環境での動作を保証するものではありません。 本資料の内容は検証時のものであり、明示的、暗示的を問わず、いかなる内容も保証いたしません。