OSSクラウド基盤 OpenStackの全て【前編】

注目のOpenStackプロジェクトの全体像

数あるオープンソースクラウド（IaaS）基盤構築ソフトウェアの中でも注目度の高いOpenStack。OpenStackプロジェクトがなぜ注目されるのか、その理由と全体像を解説する。

公開 2010年12月22日 08時04分

更新 2012年09月04日 16時23分

著者

伊藤雅典

[NTTデータ]

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　オープンソースのクラウド（IaaS：Infrastructure as a Service）基盤構築ソフトウェアは、国産も含めてかなりの数に上る。その中でも2010年7月に発表されたOpenStackは、突如現れたにもかかわらず本命の呼び声が高い。今回から前後編の2回にわたり、OpenStackプロジェクトがなぜ注目されるのか、その理由と全体像を解説する。

オンプレミスでクラウドを運用する意義

　「OpenStack」とは、一言でいえばIaaSを構築するためのオープンソースソフトウェア（以下、OSS）である。OpenStackプロジェクトの本題に入る前に、クラウドとは何か、また、パブリッククラウドとプライベートクラウド（オンプレミスクラウド）のメリット／デメリットについて整理しておく。

クラウドとは

　クラウドを定義する際には、NIST（米国国立標準技術研究所）による「NIST Cloud Computing Program」の定義が用いられることが多い。本稿でも基本的にNISTの定義に従う。定義について詳しくは、TechTargetジャパンの記事にNTTコミュニケーションズの林雅之氏による解説があるので参照してほしい（参照：「エンタープライズクラウドを構成する4つの利用モデル」）。

　本連載に関連するポイントとしては、利用者に提供されるサービスのレイヤーごとに、インフラ側からIaaS、PaaS（Platform as a Service）、SaaS（Software as a Service）の3種類があること、利用者が誰なのかによってプライベートクラウド、コミュニティークラウド、パブリッククラウド、ハイブリッドクラウドの4種類に分類されるということである。

パブリッククラウドとプライベートクラウド

　「パブリッククラウドとプライベートクラウドのどちらが優れていて、どちらを使うべきなのか？」――よくこのような問いがなされるが、「その問いには意味がない」というのが答えである。どちらにもメリットとデメリットがあり、利用者のニーズに応じて使い分けるべきである。以下、具体的に見ていく。

　Amazon Web Services（AWS）に代表されるパブリッククラウドのメリットとしては、リードタイムの短縮（すぐに使える）、従量課金制（必要なときに必要なだけ使い、不要になったらやめられる）、無限ともいえる膨大な貸し出し可能リソースなどが挙げられる。これに加えて、サービスを運用するのに必要な設備を自社で所有しなくてよいため、バランスシートの改善効果もある。なお、リースについては、2007年の税制改正以降、一定以上の規模の企業ではリース品も資産計上して償却対象とする必要があることに注意が必要である。

　これに対して、プライベートクラウドを持つ（オンプレミスで設備を所有する）ことの意義は、一般にリソースの利用率が高く、長期間使い続けるのであれば、自前で設備を持って運用した方が長期的なTCOは安く済むことである。そのほか、データの保管場所といったセキュリティの観点を挙げる人もいるし、インフラ運用ノウハウの担保、つまり現場力の維持も意義になるだろう。日本の産業界を支えてきた最大の要因は現場力の強さであったことを思い起こしてほしい。なお、現在は仮想プライベートクラウドというサービスもあり、オンプレミスで設備を所有せずにプライベートクラウドを構築することもできる。この場合、通常は利用者と提供者のサイト間をVPNで接続する（例：Amazon Virtual Private CLoud（VPC）、NTTコミュニケーションズ Bizホスティングベーシック）。

プライベートクラウドへのマイグレーションを考える

パブリックとプライベートのいいとこ取りをした「仮想プライベートクラウド」

BizCITY、回線の品質とグローバル対応で信頼のプライベートクラウドを実現

　しかし現在のビジネス環境では、ヒットするサービスの見極めや、サービスごとのピーク予測、すなわち必要リソース（設備）の見積もりが困難なことも事実である。そのため、必要最低限の設備はオンプレミスで所有・運用しつつ、変動分はパブリッククラウド事業者から購入するという考え方、すなわちハイブリッドクラウドの概念が注目されている。筆者は、少なくとも国内ではハイブリッド型のクラウド利用モデルが主流になっていくと予測している。だがハイブリッドクラウドにはまだ解決すべき技術課題も残っている。このための取り組みについては文末のコラムを参照してほしい。

ハイブリッドクラウドの実現に向けて

　以下、ハイブリッドクラウドの一翼を担うプライベートクラウド（IaaS）環境を構築するOSSを中心に解説する。

OSSクラウドインフラの動向

　冒頭でも触れた通り、IaaS基盤を構築するためのソフトウェアは、OSSだけでもかなりの数に上る。ここでは代表的なものを幾つかピックアップして紹介する。

（1）Eucalyptus

　「Eucalyptus」は、米国のカリフォルニア大学サンタバーバラ校での研究プロジェクトとして始まったソフトウェアである。現在はベンチャー企業としてスピンアウトし、米Eucalyptus Systemsとして開発を行っている。Amazon EC2 互換APIを実装しているのが特徴で、NASAのNebula Cloudで使用されているほか、Ubuntu Enterprise Cloudでも採用されている実績がある。Eucalyptus SystemsはOpen Core戦略を取っているが、付加価値版のEucalyptus Enterprise Editionは、WindowsゲストサポートやiSCSI、SAN、NASといったストレージの統合的な管理ができるなど、OSS版とはかなりの機能差がある。

（2）OpenNebula

　「OpenNebula」は、2005年にスペインの大学で学術プロジェクトとして始まったソフトウェアである。現在はEU政府の支援を受けている。もともとはグリッドコンピューティングの取り組みだった。このため、クラウド（IaaS）操作のためのインタフェースとしてAmazon EC2互換のAPIを部分的にサポートしているほか、Open Grid ForumのOCCI（Open Cloud Computing Interface）をいち早く実装したことでも知られており、モジュラーで拡張しやすいアーキテクチャとなっている。

　なお、OpenNebulaとNASAのNebula Cloudは、同じ“Nebula”という単語を使用しているだけでまったくの別物である。

（3）CloudStack

　「CloudStack」は、米Cloud.comの製品のうち、HA（高可用性）機能などを除いたコア部分をCommunity EditionとしてOSS配布しているものである。Cloud.comの商用版は、大規模顧客を含めかなりの導入実績がある模様で、管理用のUI（ユーザーインタフェース）が非常に充実している。昨今、日本でも注目を集めており、ユーザー会も立ち上がっている。ただし、ユーザー会での動作報告などを見ている限り、商用版の品質が高いからといって、必ずしも誰でも簡単に設定できるわけではなく、それなりのノウハウの蓄積が必要なようである。

　なお、商用のIaaS基盤構築ソフトウェアの中では、米Enomalyの製品もかなりの導入実績があるといわれている。Enomaly社も当初はOpen Core戦略を採りOSS版を配布していたが、現在はOSS版の配布を中止している。

（4）Wakame-vdc　～日本発のIaaS基盤構築ソフトウェア～

　日本にもIaaS基盤構築ソフトウェアを開発しているプロジェクトが幾つか存在する。昨今発表された中では、あくしゅ社が中心に開発を行っている「Wakame-vdc」が国内コミュニティーで話題となっている。あくしゅ社はAmazon EC2上で動作するスケールアウトエンジンのWakame Fuelの開発元としても知られている。どちらもRubyで記述されており、シンプルな構成が特徴である。

　次節以降では、このように百花繚乱（りょうらん）な状況の下で、なぜOpenStackがなぜ注目されているのか、どのようなプロジェクトなのか、経緯を追って説明する。

OpenStackプロジェクト

OpenStackプロジェクトが始まった経緯

　OpenStackに関する外部から見た動きを追ってみよう。

　まず、2010年5月19日にNASAのNebula CloudにおけるIaaS基盤構築ソフトウェアをOSS化した「Nova」が公開された。次に、水面下の調整の後、米Rackspaceの商用オブジェクトストレージサービスであるCloudFilesの実装を基にOSS化した「Swift」と併せて、OpenStackとして発表されたのが2010年7月19日のことである。その後、初版（Austin Release）が2010年10月21日にリリースされて現在に至っている。

　前述の通り、もともとEucalyptusを使用していたNASAが独自にOpenStackを開発するに至った理由は、NASA CTO for ITのChris Kemp氏の談話から総合すると、NASAの業務で要求される膨大なデータ量・処理ノード数を支えるスケーラビリティと、開発プロセスのオープン性が課題にあったからだ。

　一方、Rackspaceとしては、業界首位のAmazon Web Servicesを追撃する狙いがあったといえる。自社のRackspace APIをベースとしたOpenStack APIを広めてユーザーベースを拡大すること、および自社のIaaS基盤をOSS化していくことにより、開発コストをコミュニティーと分担することを狙ったのである。

OpenStackプロジェクトのポリシーと開発体制

　ソフトウェアのプロジェクトでは、定期的かつ継続的に安定した品質でソフトウェアをリリースしていくことが最も重要である。また、前述の経緯でNASAとRackspaceのどちらを見ても、開発プロセスをオープンに保つことが非常に重要であると分かる。このため、OpenStackプロジェクトではUbuntuプロジェクトに倣った運営方法が採用されている。

　まず、OpenStackに取り込む機能項目を決定するために、リリースとリリースの間に開発者を一堂に集めた「Design Summit」が開催される。この場で何か提案したい開発者は、Blueprintsと呼ばれる仕様・設計文書をあらかじめ登録しておく（写真）。関係開発者はひざを突き合わせて提案についてオープンに議論し、開発項目を決定していく。提案が承認された後は、開発ポータルのLaunchPad上で、進ちょくも管理される。

LaunchPadでのBlueprintsの実例《クリックで拡大》

　ガバナンス面では、技術面での全体的な意思決定を行うために、定員9人のArchitecture Boardが設置されている。2010年11月にはArchitecture Boardの選挙が実施され、Rackspace以外に米Anso Labsや米Citrix Systemsからもメンバーが選ばれている。

　コミュニティーベースでの開発を円滑に進めるためには、開発者の層を厚くするだけでなく、コミュニティーの運営スタッフの充実も重要である。このため、OpenStackプロジェクトでは、Community ManagerとしてXen CommunityからStephen Spector氏をリクルート、プロジェクト全体の進ちょく・リリースを管理するRelease ManagerとしてThierry Carrez氏をUbuntuプロジェクトからリクルート、またTechnical WriterとしてAnne Gentle氏を、それぞれ専任で割り当てている。

　このように、OpenStackプロジェクトは、OSS開発プロジェクトとしては異例の充実した体制で運営されているといえる。

まとめ

　前編ではOpenStackの紹介として、まず、OpenStackのような素材を用いてオンプレミスにプライベートクラウドを構築する意義と関連動向を説明した。次に、この動向下でOpenStackプロジェクトが立ち上がった経緯とコミュニティーの運営体制について解説した。後編では、引き続きコミュニティーの状況、開発スケジュールを紹介した後、OpenStackを構成する主要コンポーネントのNovaとSwiftについて、技術的な面から解説する。

コラム：クラウドサービス連携に向けた動向

　複数のクラウドサービスを連携させるハイブリッドクラウドを目指した動きは国内外に複数存在する。

　海外の事例では、Open Grid FormのOCCI-WGによる、クラウドリソース利用インタフェースの標準化の動きや、米RightScaleのサービスなどが挙げられる。しかし、仕様や振る舞いの異なる複数のクラウドサービスを効果的に連携させるには、まだ解決すべき技術問題も多いため、国家レベルの研究開発投資も行われている。

　この中で、筆者らは平成21年度の総務省「セキュアクラウドネットワーキング技術の研究開発（クラウドサービス連携技術）」を受託し、研究開発を行った（※）。クラウドが収容するテナントの構成情報や運用手順を管理するために、IaaS管理層（Eucalyptusなど）の上に、クラウド連携マネージャという仕組みを開発した。プロトタイプでは、Hadoopクラスタのスケールアウト処理や、Web3層システムのディザスタリカバリ処理を行えることを示した。

　なお、セキュアクラウドネットワーキング技術の成果については、「グローバルクラウド基盤連携技術フォーラム（GICTF）」での活動を通し、海外の標準化団体にもフィードバックしていくことになっている。GICTFは技術面、利活用面で2つの部会に分かれて運営されており、誰でも参加できるため、興味のある方は一度Webサイトをご覧いただければと思う。

（※）「複数クラウド間でスケールアウトやディザスタリカバリを実現するクラウド連携マネージャの設計と実装」，武田他，情報処理学会第72回全国大会，2010年3月