クラウドネイティブアプリケーションは、インフラの可変性を意識して設計しなければならない。そうしたことから、開発者は「Docker」のようなコンテナ管理ツールに頼ることになる。コンテナ管理ツールは、基盤となるインフラを気にしないでアプリケーションを運用可能だ。

　開発者が、複数の独立したマイクロサービスを組み合わせる「マイクロサービスアーキテクチャ」に基づくアプリケーションを構築する際も、コンテナ管理ツールは大いに役立つ。マイクロサービスアーキテクチャは、必要に応じたスケーリングが容易なアプリケーションを実現する。

　Herokuの創設者の1人、アダム・ウィギンズが執筆したアプリケーション開発者の参考資料「The Twelve-Factor App」は、クラウドネイティブアプリケーション開発の基礎となる要素を幾つか取り上げている。これらの要素の中から、以下の4つについて詳しく説明する。

• ビルド、リリース、実行
• プロセス
• 並行性
• 廃棄の容易性

ビルド、リリース、実行

　「ビルド、リリース、実行」のアプローチでは、クラウドネイティブアプリケーションの開発とデプロイの各段階を区別する。まずアプリケーションのコードを、ソースコードそのものから「ビルド」と呼ばれる実行可能な単位に変換する。次に、このビルドを、実行環境での動作に必要な構成にする。これを「リリース」と呼ぶ。最後に、このリリースしたファイルを実行する。

　この明確に定義されたワークフローはしばしば、オープンソースの「Jenkins」や「Capistrano」のような、デプロイと継続的インテグレーション（CI）のためのツールと結び付けられる。これらのツールでは自動テストや過去のビルドへのロールバックを実行できる。問題が発生した場合は、以前に構築したリリースを新しい環境や異なるインフラで再実行できる。アプリケーション全体をデプロイし直す必要はない。

プロセス

　クラウドコンピューティングでは、複数のステートレスのプロセスとしてアプリケーションを扱う。ステートレスプロセスは、プロセス同士でデータを共有せず、互いに独立している。そのためプロセス同士でデータを共有し、互いに密接に関連するステートフルのプロセスよりも、はるかにスケーラブルで管理しやすい。

　クラウドネイティブのプロセスは、多くの方法で実行できる。Herokuの同名サービスなど、開発者が用意した構成値に基づく独自のランタイム（実行環境）を提供するサービスを使う方法もある。実際のプロセスの実行には、Dockerなどのコンテナ管理ツールを活用するのが一般的だ。コンテナは、特定のアプリケーションの実行に必要な単一のプロセスをカプセル化する。ステートレスのアプリケーションの使用を支援する優れた方法だと考えられる。

並行性

　クラウドネイティブアプリケーションは一般的に、サーバの増加で処理能力を向上させるスケールアウトができるようになっている。同時に実行可能な複数のステートレスプロセスに分離できるためだ。プロセスは、それがステートレスの場合、効率的にスケーリングできる。モノリシック（一枚岩）のアプリケーションは、今のところサーバそのもの処理能力を向上させるスケールアップしかできない。

　開発者がモノリシックなアプリケーションを複数のプロセスに分割すれば、各プロセスを稼働させるサーバを効率良くスケーリングして負荷に対処できるようになる。こうしたプロセスの管理とスケーリングを自動化するツールは多数提供されている。例えばオープンソースのコンテナオーケストレーションツール「Kubernetes」の他に、クラウドベンダーが提供する専用サービスなどがある。

廃棄容易性

　幾つかのクラウドベンダーは、コストを下げるために、ユーザーの入札によって料金が変わるインスタンス（仮想マシン）の「スポットインスタンス」を提供している。スポットインスタンスによって、スケーラビリティをより安価に確保できるようになる。ただしスポットインスタンスにはプロセスが突然終了するリスクも伴う。必ずアプリケーションが強制終了するわけではない。それでも廃棄容易性を目的に設計されるクラウドネイティブアプリケーションでは、アプリケーションの自己修復能力の重要性が高くなる。

　アプリケーションの想定外のエラーに備え、シャットダウンの手続きを円滑に進められるようにしなければならない。加えて他のプロセスから分離しないプロセスは、データを保持する、つまりステートフルにする必要がある。自己修復システムは、Kubernetesのようなコンテナオーケストレーションツールや、オープンソースの「beanstalkd」や「RabbitMQ」などの堅牢（けんろう）なメッセージキューイング（MQ：システム同士が任意のタイミングでデータを送受信できる仕組み）ツールを使用して設計する方が簡単だ。