サーバレスってなに？Alibaba Cloud, AWS, Azure, Google Cloud のサーバレスサービスを比べてみました

1-2．仮想マシン、コンテナ、フルマネージド型サービスとの違い

ユーザ利用者責任モデルの観点から、仮想マシンやコンテナ、フルマネージド型サービスとの違いをみていきましょう。

仮想マシンはIaaSとして、クラウドプロバイダーが物理サーバや仮想マシン、OSインストールをしてくれるので、後は利用ユーザが開発言語の導入やランタイム設定、アプリケーション設定、ソースコード開発をする必要があります。

コンテナはCaaS（Container as a Service）として、dockerなどによりコンテナを通じてOS、開発環境の導入やランタイム設定などをしてくれます。

フルマネージド型サービスはPaaSとして、クラウドプロバイダーが物理サーバや仮想マシン、OSインストール、データベースやアプリケーションなどの設定をしてくれます。

そしてサーバレスはFaaSとして、クラウドプロバイダーがユーザからのコードを実行するための環境を事前に用意することで、ユーザはメソッドや関数などのコードを入力するだけでステートレスコンテナ上でコードを実行してくれます。ステートレスコンテナは、コンテナ上でコードなど一連の処理が終わったらサービス内容を維持せずに即刻終了する意味を指します。そのため、サーバレスでデータや状態情報を保存する場合は外部のデータストアやデータベース、ストレージなどに保存する必要があります。

1‐3．サーバレスのメリット・デメリット

サーバレスは「コードを実行するのみ」、なので、さまざまな面でのメリット、同時にデメリットがあります。

サーバレスを利用するメリット

• サーバの購入や管理は不要。そのため、開発者はコードを実行するだけで済みます。
• ワークロード増加に応じて柔軟かつ自動スケーリングされます。
• コード実行時間の分だけ課金されるので、IaaS仮想コンピューティングを起動運用するより安く済む場合があります。
• サーバレスはどのクラウドプロバイダーでもマルチゾーン配置運用なので、高可用性構成を気軽に構築できます。

サーバレスを利用するデメリット

• サーバレスはクラウドベンダのインフラストラクチャ上のサービスなので、仕様や機能、性能もクラウドベンダに依存といったクラウドベンダロックイン問題があります。
• サーバレスはコンテナをベースとしているため、機能との深い依存関係があるため、アカウントを跨ぎながらサーバレス連携展開することは困難です
• サーバレスはコードを実行するのみなので、デバッグ作業やテストが困難です。
• サーバレスはデプロイ用のコンテナにコードをパッケージ化し、実行するため、開発者側がサーバレスに関する設定のパラメータ変更が少ないです。

サーバレスはIaaSとは異なりサーバ自体を持たないため、マイクロサービス指向のシステム設計や概念を支えてくれることもメリットの一つです。一方、他サービスへ連携するためにはフルアクセス権限を許可しなければならない面から、コードの処理が悪いことにより必要以上に不適切な処理等が発生してしまうことや、サーバレスからサービス間にて認証等セキュリティ対策やRDS同時接続などトラフィック対策が必要といったデメリットもあります。これらはサーバレスプロダクトサービスを上手く扱うことでカバーすることは可能です。

2. 主要クラウドサービスのサーバレス

サーバレスはさまざまな分野に亘っています。例えば、純粋に関数コードのみを実行するFaaS（Function as a Service）、サーバレスによるアプリケーション、サーバレスKubernetes、サーバレスコンテナがあります。Alibaba Cloud、Amazon Web Service、Microsoft Azure、Google Cloudらクラウドプロパイダーが提供するFaaS、サーバレスサービスを表にまとめてみましたので、紹介します。

一部コンテナ系プロダクトサービスが混じっていますが、これは元々サーバレスはコンテナベースによるデプロイを行っているので、サーバレスの基盤がコンテナベースと考えてもいいかもしれません。どちらも仮想コンピューティングより効率的にコードを実行することが出来ますが、サポートされているホスト環境や可用性の面などでの違いがあります。ここではサーバレスの記事にフォーカスするため、コンテナの記事はこちらを参考にしてみてください。

ここで紹介したサーバレスプロダクトサービスですが、実は他にもサーバレスプロダクトサービスがいくつかあります。例えば、AWS Aurora serverless、Azure SQL Database サーバレス、Alibaba Cloud MaxCompute、Google Cloud BigQuery、などです。クラウドによる恩恵として、ユーザはコードやイベントを実行するだけで結果を出してくれるサービスが続々登場していますので、ご自身で調べてみるのもいいでしょう。本記事では純粋なサーバレス系プロダクトサービスを中心に紹介します。

3. サーバレスでできること（シナリオ）

サーバレスでは、さまざまなことが実現できます。ここでは代表的なシナリオを紹介します。サーバレスによるWebサイト構築、サーバレスによるメッセージ通知アプリケーション、サーバレスによる機械学習・AI推論、サーバレスによる画像ビデオ配信などが行えます。もちろん、ここには載っていない他のさまざまなシナリオを満たすこともできます。

4. サーバレスプロダクトサービスの機能比較

4-1.サーバレスの比較

各クラウドサービスごとのサーバレスコンピューティングサービスの機能比較をしてみます。

※Azure Functionsは2022/06/11時点で最新バージョン（4.x）を選定します。

Alibaba Cloud FunctionComputeだけ、最大タイムアウトが1440分です。1440分は24時間、丸一日です。これはコンソール上で確認したところ、確かに86400秒（＝1440分）となっています。他のクラウドサービスは10-15分でタイムアウトするのに、Alibaba Cloud FunctionComputeだけ1日でタイムアウトするのは面白いですね。サーバレスプロダクトサービスとして最大メモリが32GBは大きいし、この場合セッションやデータを1日限定で保持した要件のさまざまなアプリケーションが構築できそうです。

AWS Lambdaはイベントトリガーとして数多くのさまざまなAWSプロダクトサービスと連携していることに強みがある印象がします。AWS LambdaはVPCをサポートしていることや、幅広いAPI、ステートレスなので汎用的なアプリケーション構築が出来やすいです。加えて、サーバレスプロダクトサービス4社のうち、Google Cloudと同様Rubyを言語としてサポートしています。Rubyは日本発のプログラミング言語であり、日本国内ではRubyユーザがかなり多くいるため、Rubyを言語としてサポートしているのは非常に大きいと思います。Alibaba Cloud FunctionComputeやAzure FunctionsでRubyを使う場合、カスタムランタイムを使う必要があります。カスタムランタイムはここには表示されていない（サポートされていない）言語でも、サーバレスプロダクトサービスとして実行可能にする機能です。

Azure FunctionsはMicrosoftのクラウドサービスということもあるのか、Microsoft発の言語としてC#、F#、PowerShellなどをサポートしています。クラウドサービスのサーバレスプロダクトサービスで唯一Windowsベースで開発ができることや、言語の性質上Windowsサービスとの相性がよいこと、GUIアプリケーションの開発がしやすいなどさまざまなメリットが活かせそうです。同時にC#とかであれば通常IaaSやローカルで開発する場合、事前にさまざまなpackageを入れる必要があるため、低スペックでは負荷が大きい問題がありますが、サーバレスプロダクトサービスであればこの問題から解放できるのは素晴らしいです。

Google Cloud Functionsは標準なサーバレスプロダクトサービスとして他社との差はあまりなさそうです。しかし、Google Cloudにはさまざまなサーバレスアプローチがあり、Cloud Functionsの他にCloud Runという、カスタムランタイムでコンテナ単位で管理・デプロイできるサービスや、アプリケーション単位で実行するGoogle App Engineがあります。Cloud RunはCloud Functionサポート有無問わずに、任意の言語や言語バージョンを指定しながら、コンテナベースで処理することが出来ます。注意として、Cloud Functionsは呼び出しの都度にコードを実行しますが、Cloud Runは呼び出しの都度インスタンスベースでコンテナを起動しながら複数のリクエストを受けつつさまざまなコードを実行するので、それぞれのアプリケーション構築アプローチや料金の考え方が異なります。AWSにも App RunnerというCloud Run対抗サービスがありますが、こちらは2022/06/11 現時点でサポートしている言語がPython、Node.jsのみであることやトリガー方式、他サービス連携方法がまだ少なく、アプリケーション構築に欠かせないVPCリソースアクセスがまだ出来てないです。著者としてはシナリオ次第ですが現時点ではApp Runnerの今後に期待しつつ、Lambdaによるカスタムランタイム組み合わせを使った方が無難かなと思います。Cloud RunやApp Runnerも非常に便利ですので、いずれの機会にて紹介したいと思います。

5. サーバレスプロダクトサービスの料金比較

代表的なサーバレスサービスでクラウドサービスごとの料金を比較してみます。

スマートフォンからLINEアプリ連携など小規模シナリオを想定して、1ヵ月に500万回呼び出し、200GB-秒、200GBのデータ転送（アウトバインドトラフィック）といった構成で料金をシミュレーションします。
※1USD = 130円での計算になります。
※500万回呼び出しでありながら200GB-秒使用、200GBのデータ転送量は数値的に多いですが、料金計算ロジックをわかりやすくするためにサンプルとして記載します。

サーバレスプロダクトサービスはクラウドサービスごとに無料料金枠があるため、無料料金枠を考慮して計算する必要があります。例えば、AWS Lambdaで、月500万回呼び出し、200GB-秒のインスタンス使用量、200GBのデータ転送量で計算を行った場合、

500万回呼び出しのうち、100万回は無料なので、
500万回 ー 100万回 = 400万回×百万回あたり26.00円で、呼び出し料金は104円／月

インスタンス使用量で400,000GB-秒は無料なので、
2,000,000GB-秒 ー 400,000GB-秒無料 = 1,600,000回×百万回あたり0.00216667円で、インスタンス使用量の料金は3,466.67円／月

データを外部へ流すデータ転送量として月100GBは無料なので、
200GB ー 100GB無料 = 100GB×GBあたり14.82円で、データ転送料金は1,482円／月

総じて、AWS Lambdaの利用料金は合計で5,052.67円／月です。

もし、サーバレスプロダクトサービスからユーザ端末へ通知等外部へデータを流さない構成であれば、データ転送量がないためデータ転送料金は無料です。

このような計算をベースに、Alibaba Cloud、Amazon Web Service、Microsoft Azure、Google Cloudそれぞれのサーバレスプロダクトサービス料金を比較してみます。その結果、上記の表通り、Azure Functionsが一番安く、二番目にAWS Lambda、三番目にAlibaba Cloud FunctionCompute、そしてGoogle Cloud Functionsが一番高くなりました。呼び出し費用はAlibaba Cloud FunctionCompute、AWS Lambda、Azure Functionsどれも同じく百万回あたり$0.2USDですが、クラウドサービス内部のデータをクラウドサービス外、例えばユーザ端末などへ出力する際に発生するデータ転送料金（アウトバインド）で差がつきます。

今度は1ヵ月に500万回呼び出し、100GB-秒、データ転送をしない構成で料金をシミュレーションします。
※1USD = 130円での計算になります。

結果、Azure Functionsが一番安く、二番目にAlibaba Cloud FunctionCompute、三番目にAWS Lambda、そしてGoogle Cloud Functionsが一番高くなります。

料金表からみて、Alibaba Cloud FunctionCompute、AWS Lambda、Azure Functionsの無料枠として呼び出しが200万回までであれば無料、Google Cloud Functionsは呼び出し400万回までであれば無料というポイントが結構左右しそうです。例えば1ヵ月に200万回まで呼び出し、50GB-秒、データ転送しないといった非常にスモールな構成であれば、Google Cloud Functionsの呼び出し費用は無料となり、インスタンス使用料金だけ課金なので、Google Cloud Functionsが一番安くなります。

サーバレスアプリケーションを開発する際、無料枠の内容、月単位での呼び出し回数の頻度、データをクラウドサービスより外部に出すデータ転送量、といった条件次第では、どのクラウドサービスが安いかが変わってきます。個人的には、Alibaba Cloud、 Amazon Web Services、Micosoft Azure、Google Cloudどれもあまり大差なく、逆にサーバレスプロダクトサービスの機能や性能、利便性が開発要件にフィットするか次第という気がします。データ転送料金が高い問題は、データ転送料金が安い他プロダクトサービスでカバーすることは可能です。例えば、AWS Lambdaから外部へ直接データ転送であれば1GBあたり$0.114USD/GBと料金がかかりますが、S3から外部へデータ転送なら1GBあたり$0.09USD/GBと安いので、Lambdaで処理しつつS3から外部へデータ転送するように施すなど、工夫が必要です。

6. サーバレス系プロダクトサービスの無料料金枠

サーバレスはスモールスタートがしやすいように、Alibaba Cloud、Amazon Web Service、Microsoft Azure、Google Cloud等クラウドプロパイダーそれぞれ無料枠を設けています。

7. さいごに

クラウドサービスの登場からサーバレスの概念やさまざまなサーバレスサービスが登場しています。これにより、開発者は素早いアプリケーション開発をはじめソフトウェア品質向上に集中することができます。また、サーバレスはワークロードに応じて自動スケーリングすることや、障害に強い高可用性構成なので、運用保守における労力から解放することができます。そのため、サーバレス技術は現在多くの企業にて導入されています。各クラウドサービスごとにサーバレスを提供していますが、中身や柔軟さに若干違いがあるので、さまざまなシナリオに応じた適材適所な選定が必要になります。

余談ですが、Alibaba、AWS、Azure、Google CloudどれもVisualStdioCode拡張機能があり、そこでサーバレスプロダクトサービスを使ったアプリケーションを素早く構築することが出来ます。サーバレスによるアプリケーション構築をする際、こちらも参考にしてみるといいでしょう。 

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