IaaSとは

IaaSを使用すると、ユーザーは、特に「急上昇する」ワークロードでリソースを必要に応じて拡張できるため、高額な先行投資の必要性も少なく、オンプレミス・インフラストラクチャーの購入・セットアップ・保守に伴う複雑さも軽減されます。スタートアップ、企業組織、高負荷のワークロードを抱える企業は、コスト効率が高く、柔軟でスケーラブルなITインフラストラクチャーを求めてIaaSを選択します。

IaaSがコンピューティング・モデルとして登場したのは、2006年にAmazon Elastic Compute Cloud（EC2）がリリースされ、企業が仮想化された演算処理リソースにアクセスできるようになった時です。それ以来、IaaSは多くの種類のワークロードの標準的な抽象化モデルとなっています。

IaaSモデルでは、クラウド・サービス・プロバイダー（CSP）（アマゾンウェブサービス（AWS）、Google Cloud、Microsoft Azure、IBM Cloud、またはOracle Cloud）が物理インフラストラクチャ・コンポーネント（サーバー、パッチ適用、ネットワーク・ハードウェア）を維持および管理します。同時に、組織はソフトウェア・アプリケーションのインストール、構成、管理について引き続きコントロールできます。

IaaS市場は、今後数年間で急速に成長し、2024年から2031年にかけて年平均成長率（CAGR） 33.50%で推移し、2031年までに5,625.3億米ドルに達すると予測されています。¹

次のビデオでは、Bradley KnappがIaaSの基本を詳しく説明します。

IaaSは、クラウド上でアプリケーションやワークロードを実行するために必要な基本的な構成要素を消費者に提供する、物理リソースと仮想リソースの集合によって構成されます。IaaSプロバイダーは、大規模なグローバル・データセンターで、さまざまな抽象化レイヤーを強化するために必要な物理サーバーなどのリソースをホストします。

仮想化テクノロジーは、1台の物理マシン上に複数の仮想マシン（VM）（それぞれが独自のオペレーティング・システム（OS）とアプリケーションを持つ）を作成することで、IaaSを可能にします。これにより、多数のアプリケーションとワークロードを正常に実行およびスケーリングできます。クラウド・サービス・プロバイダーは、仮想マシンモニター（VMM）とも呼ばれるハイパーバイザーを管理します。ハイパーバイザーは、仮想マシン（VM）を論理的に分離することで、基盤となる計算能力、メモリーおよびストレージをそれぞれに分割して割り当てます。その後で、ユーザーは必要な量の計算処理能力、メモリー、ストレージを持つ仮想「インスタンス」をプロビジョニングできます。

仮想マシンやその他の仮想化インフラストラクチャのデプロイは、時間のかかる手作業に代わって、自動化されたプロセスやソフトウェアを作成し、実装することに大きく依存しています。インフラストラクチャー管理の自動化により、構成管理やデプロイメント、プロビジョニングなどの作業が簡素化されます。ビジネス・ニーズに応じて、IaaSは自動スケーリング、負荷分散、バックアップと災害復旧、パフォーマンス監視などの自動化されたサービスやアップグレードと組み合わせることができます。これは、アプリケーションの可用性を最適化し、ポジティブなユーザーエクスペリエンスを提供するために役立ちます。

IaaSの計算能力には、Webリクエストを処理やアプリケーションの実行を目的とした、サーバー内部の中央処理装置（CPU）が含まれます。また、IaaSには高負荷ワークロードを処理するグラフィカル・プロセッシング・ユニット（GPU）や内部メモリ（RAM）も含まれています。ユーザーは、仮想マシン（仮想サーバーまたはベア・メタル・サーバーとも呼ばれる）を介して演算リソースを要求できます。

仮想サーバーは、単一の「ベア・メタル」物理サーバー上で複数の仮想マシン（VM） を同時に実行できるようにする、ソフトウェア・ベースのサーバーです。

仮想サーバーは、物理ハードウェアと複数の固有仮想環境の間でレイヤーとして機能するハイパーバイザーに依存しています。これらの仮想環境はそれぞれ、別々のオペレーティング・システム（Microsoft Windows、LinuxやUbuntuなど）を実行できます。

組織では、短期間のワークロード（開発テスト、バックアップと復元など）を実行するために、仮想サーバーを選択することがよくあります。サーバーを仮想化することには、リソース可用率の向上、コストの削減、プロビジョニングの高速化などのメリットがあります。

仮想サーバーとベア・メタル・サーバーのどちらも、ベア・メタル・ハードウェア上で動作しますが、両者の機能は異なります。

クラウド・サービスとしてのベア・メタル・サーバーは、物理マシンを完全に制御できるシングル・テナント専用の物理マシンです。ベア・メタル・アズ・ア・サービス（BMaaS）の機能により、ユーザーはオペレーティング・システムを選択し、共有クラウド・コンピューティング・インフラストラクチャーが抱えるノイズの多い共有者との課題を回避し、特定の（多くの場合データ集約型の）ワークロードに合わせてハードウェアとソフトウェアを微調整できます。従来型のベア・メタル・サーバーにはハイパーバイザーがプリインストールされていませんが、サーバーを仮想化して最適なパフォーマンスを得るために、このソフトウェア・レイヤーを追加することができます。

ほとんどの企業は、クラウド・エコシステム全体で、専用サーバーまたはベア・メタル・サーバーと仮想サーバーを組み合わせて使用しています。ハイパーバイザーを実行するためにハードウェアにアクセスする必要がある場合、組織は通常、仮想サーバー・インスタンスではなくベア・メタル・サーバーを選択します。ベア・メタル・サーバーは、大規模な定常ワークロード（eコマースやCRMなど）や、複雑なセキュリティや規制要件を持つアプリケーション（金融や医療など）に適しています。

IaaSは、ソフトウェア定義ネットワーク（SDN）に依存しており、その環境内でAPIはネットワーク・ハードウェア（ルーター、スイッチ、ファイアウォール、ロードバランサーなど）を利用可能にします。IaaSモデルは、このハードウェアのネットワーク機能を仮想化し、クライアントはパブリック・インターネットまたは仮想プライベート・ネットワーク（VPN）を使用して、どこからでもIaaSサービスにアクセスできます。

IaaSは3種類のクラウド・ストレージを提供します。

• ブロック・ストレージ：ブロック・ストレージは、ストレージ・エリア・ネットワーク（SAN）またはクラウドベースのストレージ環境にデータ・ファイルを保存するためのテクノロジー。開発者は、計算処理において、高速かつ効率的で信頼性の高いデータ転送が必要な場合に、ブロック・ストレージを好んで使用する。

• ファイルストレージ：ファイルストレージは、ファイル・ストレージ・ホスティングとも呼ばれ、複数のユーザーが同じファイル・ストレージ・データを共有できる。IaaSインスタンスでは、組織はデータ・ファイルをクラウド・プロバイダーのデータ・センターのオフサイトに保存し、（NASデバイスにローカルに保存するのではなく）インターネット経由でデータ・ファイルにアクセスする。

• オブジェクト・ストレージ：オブジェクト・ストレージは、大量の静的な非構造化データを、信頼性の高い、効率的かつ低コストな方法で保管、アーカイブ、バックアップ、管理する上で理想的なデータ・ストレージ・アーキテクチャー。最も一般的なタイプのクラウド・ストレージ。

IaaSには、コンテナ化のサポートが含まれています。コンテナ化とは、オペレーティング・システム（OS）ライブラリーとコードの実行に必要な依存関係のみを含むソフトウェア・コードをパッケージ化し、単一の軽量な実行ファイル（コンテナ）を作成することで、どのようなインフラストラクチャー上でも一貫して実行できるようにすることです。仮想マシンよりもポータブルでリソース効率に優れたコンテナは、最新のクラウド・ネイティブ・アプリケーションに対する事実上の計算ユニットとなりました。

多くの事例において、プロセスまたはサービスのデプロイメントの標準単位として、コンテナがVMに取って代わりました。Kubernetes などのコンテナ・オーケストレーション・ツールは、コンテナ化されたアプリケーションのデプロイ、スケーリング、管理を自動化します。IaaSモデルは、ビジネス・ニーズに応じてKubernetesおよびコンテナ化されたアプリケーションを拡張または縮小するための基盤となるリソースを提供します。

サードパーティのクラウド・サービス・プロバイダーは、責任共有モデルを通じてクラウドセキュリティーとコンプライアンスのフレームワークを遵守します。本質的には、クラウド・サービス・プロバイダーは、データセンター（カメラ、セキュリティー・スタッフ）と基盤となるインフラストラクチャー（計算処理装置、ストレージ、物理ネットワーク）の物理的なセキュリティーを管理します。

同時に、クラウドのユーザーは、ワークロードやアプリケーション、データを保護する責任があります。クラウド・サービス・ベンダーにより、顧客は仮想マシンを暗号化するか、または他の方法でクライアント・データを保護し、サイバー攻撃のリスクを軽減できます。

IaaSクラウド・モデルは、汎用計算処理リソースを標準搭載しているため、あらゆるタイプのユースケースに対応できます。

• 開発とテスト

• バックアップと災害復旧

• Webサイト・ホスティング

• ビッグデータ分析

• ハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）

• ハイブリッド・マルチクラウドの採用

• 人工知能（AI）と機械学習（ML）
  
  

IaaSは、ユーザーがオンプレミスよりも短時間でセットアップできる、理想的なテストおよび開発環境を提供します。この機能により、DevOpsやその他のチームは開発またはテスト環境を迅速に拡張または縮小する柔軟性が得られ、組織は新しいアプリをより早く市場に投入できるようになります。

IaaSはクラウドベースのバックアップと災害復旧ソリューションを提供し、組織がクラウド上でシステムやデータを複製してバックアップすることを可能にします。たとえば、組織は複数のサーバー間でアプリケーションを複製できます。1台のサーバーに障害が発生すると、別のサーバーが引き継ぐため、 事業継続性が確保されます。

IaaSは、安全でスケーラブルであり、ユーザー・エクスペリエンスを最適化するために調整可能な、顧客向けのウェブサイトやウェブ・アプリケーションをホストするコスト効率の高い方法を提供します。

人工知能（AI）やモノのインターネット（IoT）などの最先端テクノロジーを活用したビッグデータ分析では、広範かつ多様なビッグデータに対して高度な分析手法を使用します。IaaSは、膨大な量のデータを分析し、可能な限り高品質な洞察を提供するために必要とされる、膨大な処理能力をサポートします。

従来のオンプレミス・インフラストラクチャーのセットアップと比較して、IaaSは、ハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）をサポートするための効率的でコスト効率の高い方法を提供します。HPCは、スーパーコンピュータとコンピューター・クラスターを使用して高度な計算問題を解決することで、人類の知識の進歩をサポートし、大きな競争上の優位性を生み出します（DNA配列決定、株式取引の自動化など）。

ハイブリッド・クラウド・アプローチは、パブリック・クラウド、プライベート・クラウド、オンプレミスのインフラストラクチャを組み合わせて統合し、柔軟でコストが最適な単一のITインフラストラクチャを作成します。現在、ハイブリッド・クラウドはマルチクラウド・アプローチと組み合わされており、これにより企業は複数のクラウド・ベンダーからクラス最高のクラウド・サービスを選択し、ベンダー・ロックインを回避できます。

IaaSは、ハイブリッド・マルチクラウド戦略において重要な役割を果たし、ビジネス・ニーズに基づいてハイブリッド・クラウド環境全体にリソースをデプロイする柔軟性を提供します。たとえば、IaaSは、アプリケーションをオンプレミス構成から、クラウド・プロバイダーのデータ・センターの演算処理やストレージ、ネットワーク・インフラストラクチャーに移動させる「リフト・アンド・シフト」移行に対応しています。

IaaSプラットフォームは、企業がAIや機械学習（ML）機能を利用することを可能にします。たとえば、IaaSにより、データ・サイエンティストや開発者は、フルマネージド型インフラストラクチャーやツール、ワークフローを使用してMLモデルを構築、トレーニング、デプロイできます。IaaSはまた、生成AIアプリケーションを構築し、拡張するための計算能力と基盤となるインフラストラクチャー・サポート・基盤モデルを提供します。

「as a service」（サービスとして）というフレーズは、通常、クラウド・ベンダーが組織のためにサービスを管理するクラウド・コンピューティング・サービスを指します。IaaSは、サービスとしてのプラットフォーム（PaaS）やサービスとしてのソフトウェア（SaaS）と並んで、最も人気のあるクラウド・サービス・モデルの上位3位に入ります。これらのクラウド・コンピューティングのサービス・カテゴリーは相互に排他的ではありません。ほとんどの企業が複数のマネージド・クラウド・サービスを使用しており、ほとんどの大企業が、クラウド・サービス・プロバイダーが提供するクラウド・スタックの一部として、3種類のマネージド・クラウド・サービスをすべて使用しています。

IaaS、PaaS、SaaSはマルチテナント・リソースに依存しており、単一の物理コンピューターまたはVMが複数のユーザー間または顧客の組織間で共有されます。クラウド・サービス・プロバイダーは通常、シングル・テナントや専用ホスティング・ソリューションに代わる低コストな選択肢として、マルチテナント型ホスティング・ソリューションを提供します。

従来のIT環境では、サーバーやネットワーク・リソースの物理ハードウェアから、仮想化、オペレーティング・システム、ミドルウェアなど、スタック全体をエンド・ツー・エンドで管理する責任はユーザーにあります。IaaS、PaaS、SaaSはそれぞれ、その後に段階的な抽象化レイヤーを提供します。

前述したように、IaaSは、物理的コンピューティングやネットワーク、データ・ストレージ、およびそれらのリソースを仮想化するために必要なテクノロジーを抽象化します。サービスとしてのプラットフォーム（PaaS）はさらに一歩進んで、オペレーティング・システムやミドルウェア、ランタイムの管理を抽象化します。PaaSは、オンプレミスのデータ・センターでプラットフォームを構築し維持することに多くの場合伴うコスト、複雑性、および柔軟性の不足に悩まされることなく、アプリケーションの開発・実行・管理を行うための総合的なクラウド・プラットフォーム（ハードウェア、ソフトウェア、インフラストラクチャー）を顧客に提供します。

Red Hat OpenShiftは、DockerコンテナとKubernetesを中心に構築された人気のPaaSです。

サービスとしてのソフトウェア（SaaS）は、クラウドでホストされるアプリケーション・ソフトウェアであり、今日のほとんどの商用ソフトウェアの主要な配信モデルとして機能しています。人気のあるSaaSビジネス・ソリューションには、エンタープライズ・リソース・プランニング（ERP）、プロジェクト管理ソフトウェアなどが含まれます。

IaaSは多くの低レベル・コンポーネントを抽象化し、開発者がビジネスを差別化するビジネス・ロジックに集中できるようにしますが、それでもユーザーはオペレーティング・システム、ミドルウェアおよびランタイムを管理する必要があります。アプリケーション開発および実行モデルとしてのサーバーレスには、開発者がサーバーやバックエンド・インフラストラクチャーのプロビジョニングや管理を行わずにアプリケーション・コードをビルドして実行できるため、ダウンタイムが短縮されるという利点があります。

今日のサーバーレスの最も一般的なユースケースは、マイクロサービス（マイクロサービス・アーキテクチャーとも呼ばれる）のサポートです。これは、単一のジョブを実行し、APIを使用して相互に通信する小さなサービスの作成に重点を置いています。マイクロサービスは、DevOpsプロセスと開発ツールの重要な部分であり、開発者は構築したコードを本番環境に統合・テスト・配信・デプロイするために必要なインフラストラクチャーの定義に時間を費やす必要がないため、サーバーレスとの相性が良くなっています。

パブリック・クラウド内でのセキュリティとプライバシーの強化は、多くのユーザー、特に機密データや厳格なコンプライアンス要件を抱える企業（フィンテックや医療など）にとって望ましいものです。仮想プライベート・クラウド（VPC）を使用すると、速度、規模、または機能を犠牲にすることなく、クラウド・インフラストラクチャー・リソースの分離をさらに強化できます。

VPCはマルチテナントのパブリック・クラウド・アーキテクチャーでホストされます。しかし、各顧客のデータとワークロードは論理的に他のすべてのテナントから分離されており、「プライベート・クラウド的な」構成を作成します。この機能により、ユーザーは複数の要素（仮想ファイアウォール、セキュリティー・グループ、負荷分散など）を制御できるようになります。

すべてのパブリッククラウド・サービスと同様に、IaaSにはサービス・レベル契約（SLA）が必要です。SLAとは、クラウド・サービス・プロバイダーと顧客との間で結ばれる契約であり、ベンダーが提供するサービス、期待されるパフォーマンス・レベル、パフォーマンスの測定方法、パフォーマンス・レベルが満たされなかった場合の対応について概説するものです。

IaaSの料金は従量制です。つまりユーザーは使用した分だけ料金を請求されます。そのほか、次のような料金体系があります。

• サブスクリプションとリザーブド・インスタンス：多くのプロバイダーは、通常1～3年程度の長い契約期間を約束する顧客に対して、正規料金からの割引を適用している。

• 月次請求：月次請求モデルはIaaSよりもBMaaSで一般的。BMaaSの物理インフラストラクチャーは、一般的な特性としてワークロードが安定していて突発的な変動が少ないと考えられる。

• 時間/秒単位：従来のクラウド・インフラストラクチャーで最も一般的な粒度。ユーザーは実際に使用した時間の分だけ料金を請求される。

• 一時/スポット：一部のプロバイダーは、使用していないキャパシティーを一時/スポット・インスタンスとして割引料金で提供している。ただし、これらのインスタンスは、キャパシティーが必要になったときに回収される場合がある。

IaaSには、主に次のようなメリットがあります。

• 従量課金制：従来のITとは異なり、IaaSでは事前の設備投資が不要で、ユーザーは実際に使用した分だけ料金を請求される。

• スピード：IaaSを利用すると、ユーザーは少量または大量のリソースを数分でプロビジョニングし、新しいアイデアを迅速にテストしたり、実証済みのアイデアについてはさらに迅速に拡張したりできる。

• 可用性：マルチゾーン・リージョンなどを利用して、クラウド・アプリケーションで従来のアプローチを上回る可用性とレジリエンスを確保できる。

• 拡張性：無限に思えるほどのキャパシティーを利用し、リソースの自動スケーリングや一部監視機能を搭載し、単一のインスタンスで動作するアプリケーションやワークロードを多数のインスタンスへと簡単に拡大できる。

• レイテンシーとパフォーマンス：ほとんどのIaaSプロバイダーは地理的に広範囲に展開しているため、アプリやサービスをユーザーに近い場所で稼働することは難しくない。それによりレイテンシーが短縮され、パフォーマンスが向上する。