【改訂版あり】クラウド・ネイティブ時代に最適なJavaベースのマイクロサービス・フレームワーク～ Helidonの実力を見極めろ！

Senior Director Oracle Corporation Japan February 14th, 2020 Tadahisa Kotegawa Developers Summit 2020 - 14-C-5 #devsumiC クラウド・ネイティブ時代に最適なJavaベースのマイクロサービス・フレームワーク～ Helidonの実力を見極めろ！

2 以下の事項は、弊社の一般的な製品の方向性に関する概要を説明するものです。また、情報提供を唯一の目的とするものであり、いかなる契約にも組み込むことはできません。以下の事項は、マテリアルやコード、機能を提供することをコミットメント（確約）するものではないため、購買決定を行う際の判断材料になさらないで下さい。オラクル製品に関して記載されている機能の開発、リリースおよび時期については、弊社の裁量により決定されます。 OracleとJavaは、Oracle Corporation 及びその子会社、関連会社の米国及びその他の国における登録商標です。文中の社名、商品名等は各社の商標または登録商標である場合があります。

3 古手川忠久日本オラクル株式会社クラウドソリューション推進本部長自己紹介 @tkotegaw tkote oracle-japan (Oracle Japan for Developers) Oracle Cloud Hangout Cafe (通称おちゃかふぇ, #ochacafe) クラウドネイティブな勉強会やってます ochacafe.connpass.com

Copyright © 2020, Oracle and/or its affiliates |4 2020年2月3日 Oracle Cloud 大阪リージョン開設(サービス開始)を発表 IaaS/PaaS/SaaS全てのサービスを国内2つのリージョンで提供テクノロジと価格データ・プラットフォームクラウド・セキュティテクノロジと価格データ・プラットフォームクラウド・セキュティ Oracle Cloud Infrastructure Gen 2 Cloud Oracle Cloud Infrastructure Gen 2 Cloud

5 アプリケーションの開発・運用を支援するマネージド・サービス Oracle Cloud Native Services Monitoring EventsStreaming Observability + Messaging API Gateway Container Engine for Kubernetes Resource Manager Cloud Infrastructure Registry Functions Notifications Application Development + Operations Logging (Coming Soon) OCIが提供する性能、セキュリティ、高可用性を兼ね備えたマネージドKubernetesサービス (CNCF認証) コンテナイメージを格納する高可用性なプライベート・コンテナ・レジストリインフラリソース運用の自動化を可能にするIaCプラットフォーム(オープンソース Terraformベース) REST APIの作成、運用、保護、監視が可能なフルマネージドな APIゲートウェイサービス実行時課金のフルマネージドなサーバーレス実行環境 (オープンソースDocker/Fn Projectベース) OCI上の様々なリソースのメトリクスを監視、ダッシュボードで閲覧、通知ホスト、アプリケーションのログ管理・検索・分析を行うプラットフォーム (オープンソースFluentdベース) 大量の宛先に通知可能なメッセージ通知プラットフォーム大量のデータストリームを処理するフルマネージドな分散メッセージングサービス (Kafka互換プラグインの提供) OCI上のリソースの状態変化を捉えOracle Functionsを始めとするサービス間の連携を実現

6 5 4 3 2 1 Helidonのこれから Helidonの拡張機能 Helidon MP - Eclipse MicroProfile準拠のサーバー・フレームワーク Helidon SE - リアクティブ・スタイルの軽量マイクロフレームワークマイクロサービス・フレームワーク? Helidonとは? Program agenda 6 まとめ

7 マイクロサービス・フレームワーク? Helidon とは?

8 古典 “Microservices” から読み解いてみるマイクロサービス・フレームワークの要件を考える小さなサービス群の組み合わせ個々のサービスは単独プロセスで稼働 RESTfulのような軽量な通信プロトコル（個々の）業務機能に沿った形で構築される他サービスとの依存性なくデプロイが可能デプロイは自動化が可能最低限の中央集権的管理機構複数の言語で記述されることがある複数のデータストレージ技術が使われることがある • 小さなサービスをデプロイするための軽量フットプリント • 単独プロセスとしてサービスを稼働させるための基盤技術（Docker, Kubernetes等）との親和性 • RESTやgRPC等のサービス間通信を効率的に実装できるフレームワークの提供 • CI/CDプロセス・ツールでの扱いやすさ • 分散サービス管理をサポートする仕組み（health, metrics, tracing, etc.） • Polyglot環境での言語間のInteroperability • データ永続化レイヤー対応における柔軟性 “Microservices” by James Lewis/Martin Fowler https://martinfowler.com/articles/microservices.html The microservice architectural style

9 オープン・ソース (github.com/oracle/helidon) • 2019/02/15 に1.0.0をリリースマイクロサービスを開発するためのJavaライブラリの集合体 JVM上の単体アプリケーションとして動作従来からの一般的なツール・基盤で開発＆デプロイ可能 • Java SE, Maven/Gradle, Docker, Kubernetes, etc. Helidon とは? ※ Helidonはギリシア語でつばめ（swallow）を意味します Docker Image Kubernetes Helidon jars OS base image Library jars App classes Pod Pod Pod Replica Set Java SE runtime

Helidon SE と MP • マイクロ・フレームワーク • 超軽量フットプリント • 関数型 • Reactive Web Server • GraalVM native image • MicroProfile 3.2 • 軽量フットプリント • 宣言型 • Java EEサブセット + マイクロサービス関連機能 • GraalVM JIT compiler Helidon MP Helidon SE CDI Extensions フットプリント重視機能性重視互換性（MicroProfile準拠）重視 10

11 HelidonはOpen Sourceのプロジェクト • Apache 2.0 License Open Sourceとしてのサポートを提供中 • Web Site with guides and tutorials: https://helidon.io • StackOverflow: https://stackoverflow.com/tags/helidon • Public Slack channel: https://helidon.slack.com • GitHub issues tracker: https://github.com/oracle/helidon/issues Oracleによる商用サポートについて • WebLogic Serverライセンス保有のお客様にHelidonのサポートを提供中 • Helidon単独のサポートを提供予定 Helidonのサポートについて

12 Helidon SE – リアクティブ・スタイルの軽量マイクロフレームワーク

13 リアクティブ・スタイルで開発された軽量なマイクロフレームワーク • 少ないスレッドで多くのコネクションをハンドル • メモリー管理やコンテキスト・スイッチ等のオーバーヘッドを削減 Helidon SE Security ● 認証 ● 認可 ● アウトバウンド対応 ● 監査 ● 拡張可能 Config ● 柔軟性の高い型付き設定モデル ● 複数のソースを利用可 ● 階層型モデル ● 動的な更新 ● 拡張可能 Reactive Web Server ● Reactive APIを使ったシンプルな関数ルーティング・モデル ● Netty上に構築 ● OpenTracing, Metrics and Health Checks ● 静的コンテンツ

14 1ステートメントで起動できるREST APIサーバー Helidon SE – 関数スタイルのシンプルなRESTサーバー開発 public static void main(String[] args) throws Exception { WebServer webServer = WebServer .create(Routing.builder().any((req, res) -> res.send("It works!")).build()) .start() .toCompletableFuture() .get(10, TimeUnit.SECONDS); } どのPath/Methodでも ”It works!”を返すサーバーの起動待ち（エラー時Exception）

15 GraalVM native image 高速起動・高速スケールが求められるユースケース（マイクロサービス、FaaS）に適する • ランタイムの起動時間、及びプログラム実行初期のパフォーマンスの劇的な向上 • メモリフットプリントの削減 Helidon SE は GraalVM native image の作成をサポート • Maven profileによるビルド - Helidon SE Quickstart を参照 - Local build (for the OS installed locally) - Docker build (for Linux) Helidon SE – GraalVM native image export GRAALVM_HOME=<GraalVMのパス> mvn package -Pnative-image docker build -t helidon-quickstart-se-native -f Dockerfile.native . ＋

Oracle主導で開発されるOSS GraalVM：多言語の単一かつ高速なランタイムエンジン GraalVMによる３つのイノベーション • Javaアプリを安定・高速実行 - Javaで書かれた新たなJITコンパイラ • JavaアプリのNative Image化 - 事前にマシン語にコンパイル(Ahead-of-Time Compilation) - 起動時間の極小化とメモリフットプリントの削減 • 複数プログラミング言語を実行可能なランタイム - Java, JavaScript, Ruby, Rust, C, C++… - 単一プログラム内で、複数言語を絡めた記述が可能 Community Edition(GPLv2)とEnterprise Edition • EEは最適化されたパフォーマンスとサポートを提供 • EEはOracleCloud Infrastructureで無償利用可能 HotSpot JVMCI （JITコンパイラをJavaで実装するためのインターフェース） Graal GraalVM Javaアプリ Truffle SulongJS Ruby R C C++ HotSpot Compiler I/F C2 (for Server) Javaアプリ Native image SubstrateVM Javaアプリ（マシン語）シングルバイナリ 16

17 Helidon MP – Eclipse MicroProfile準拠のサーバー・フレームワーク

18 PolyglotなMicroservices環境のなかで協調して動く(= Microservices各種仕様に準拠する、 Microservicesのデザインパターンを実装する)Javaアプリケーションの開発に必要な機能を、フレームワークとして規定したもの。開発者はビジネスロジックの実装に集中でき、効率的な開発ができる。基盤となる実装は、MicroProfileプロバイダの品質維持・向上を期待できる。 Eclipse MicroProfile OpenMetrics OpenTracing OpenAPI Circuit Breaker Bulk Head Health Check

19 Helidonは1.4で対応済 Eclipse MicroProfile 3.2 (Nov. 1st, 2019) MicroProfile Config 1.3 MicroProfile Fault Tolerance 2.0 MicroProfile Health 2.1 MicroProfile JWT Authentication 1.1 MicroProfile Metrics 2.2 MicroProfile OpenAPI 1.1 MicroProfile OpenTracing 1.3 MicroProfile Rest Client 1.3 CDI 2.0 Common Annotations 1.3 JAX-RS 2.1 JSON-B 1.0 JSON-P 1.1 Java EE 8 由来MicroProfile 固有

Helidon MP Components MP Config Metrics Health Check Fault Tolerance JWT Auth JAX-RS CDI JSON-P / B Open API Open Tracing REST Client SE SE SE JPA gRPC JTA SE + 20 MicroProfile =

21 アノテーションを使ってPOJO(=普通のJavaクラス)をRESTサービスに MicroProfileで実装するREST API @ApplicationScoped @Path("/echo") public class EchoResource{ @Inject @ConfigProperty(name = “echo.reply", defaultValue = "Hi!") private String reply; @POST @Produces(MediaType.APPLICATION_JSON) public Response handleRequest(Message message, @Context UriInfo uriInfo) { JsonObject json = Json.createObjectBuilder() .add("url", uriInfo.getRequestUri().toASCIIString()) .add("text", message.text) .add(“reply", reply) .build(); return Response.ok(json.toString()).build(); } } CDI JSON-BJSON-P JAX-RS JAX-RS CDI JAX-RS JAX-RS MicroProfile Config

22 MicroProfile Config 1.3 MicroProfile Fault Tolerance 2.0 MicroProfile Health 2.1 MicroProfile JWT Authentication 1.1 MicroProfile Metrics 2.2 MicroProfile OpenAPI 1.1 MicroProfile OpenTracing 1.3 MicroProfile Rest Client 1.3 MicroProfile 注目仕様のポイント解説 CDI 2.0 Common Annotations 1.3 JAX-RS 2.1 JSON-B 1.0 JSON-P 1.1 HelidonKubernetes Grafana Prometheus Jaeger Health Metrics OpenTracing

23 Kubernetesなどノードの状態を検査するプロセスに対してヘルスチェック情報を提供する MicroProfile Health @Liveness @Readiness public class MyCheck implements HealthCheck { @Override public HealthCheckResponse call() { return HealthCheckResponse .named(“myhealth") .withData("process", process) .state(true) .build(); } } Annotation Path Function @Liveness /health/live Liveness @Readiness /health/ready Readiness { "outcome": "UP", "status": "UP", "checks": [ { "name": "myhealth", "state": "UP", "status": "UP", "data": { "process": "1@4f45aa39618d" } } ] } HealthCheckインターフェースを実装したクラスに @Liveness and/or @Readiness アノテーションをつける Output: 200 OK

24 Kubernetesのヘルスチェック機能と連携 • LivenessProbe - ヘルスチェック失敗時、Podが再作成される • ReadinessProbe - ヘルスチェック失敗時、Serviceからのルーティングの対象から外される（Podの再作成はされない） MicroProfile Health (cont.) apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: helidon-demo-mp spec: containers: - name: api-helidon-container image: helidon-demo-mp:latest imagePullPolicy: Always ports: - containerPort: 8080 livenessProbe: httpGet: port: 8080 path: /health/live failureThreshold: 3 periodSeconds: 10 Service Pod (OK) Pod (NG) /health/liveが失敗すると Podは再作成される /health/readyが失敗するとルーティングから外される

25 Metrics = システムの健全性を測定するために使用される指標 Polyglot環境に適したモニタリングを可能にする • JMX(Java Management Extensions)標準はJVMを前提にしているので不向きヘルスチェックとは異なる目的 • 長期的なトレンドの把握 • キャパシティ・プラニング、潜在的問題の早期把握 • スケジューリング・システムと連動したスケーリング OpenMetrics • CNCF(Cloud Native Computing Foundation)のサンドボックス・プロジェクト • メトリック・データを公開するための仕様を策定 MicroProfile Metrics # TYPE base_cpu_availableProcessors gauge # HELP base_cpu_availableProcessors Displays the number of processors available base_cpu_availableProcessors 2

26 Metricsの利用例 – Prometheus & Grafana を使った監視 PrometheusGrafana Helidon /metrics https://grafana.com/ https://prometheus.io/ メトリクスの監視・集計メトリクスの可視化

27 MicroProfile Metrics – アプリケーション独自メトリクスの取得 @ApplicationScoped @Path("/mymetrics") public class MetricsResource{ @Inject @Metric(name="total") Counter total; private synchronized void countup(){ total.inc(); } @Metered @GET @Path("/blue") public void blue(){ countup(); } @Metered @GET @Path("/green") public void green(){ countup(); } }

28 OpenTracing準拠の分散トレーシングのためのAPIを提供 JAX-RSアプリケーションは追加的なコードを必要としない • 受信したリクエストのSpanを認識 • Spanを自動的にスタートし、リクエスト処理時に終了する • (Clientとして)リクエスト送信時、自動的にSpanを挿入する/ Spanを開始し、完了後終了する分散トレーシングとは？ • マイクロサービス環境で複数のサービスを経由して処理されるリクエストのサービス間の依存関係やレイテンシーを可視化し、障害発生時の解析を容易にする OpenTracing (opentracing.io) とは？ • CNCF(Cloud Native Computing Foundation)のインキュベーション・プロジェクト • API仕様と複数言語のライブラリを提供 MicroProfile OpenTracing

29 （参考）The OpenTracing Data Model https://opentracing.io/specification/

Demo : OpenTracing - JaegerによるSpanのトラッキング (1) Oracle Container Engine for Kubernetes (OKE) (pod) Helidon-demo-mp-0NordPort (pod) Helidon-demo-mp-1 (pod) Helidon-demo-mp-2 (pod) Helidon-demo-mp-3 (pod) jaeger Service Service Service Service ServiceNordPort Browser Port: 30080 (RESTAPI) Port: 30086 (Jaeger UI) トレース情報 30 mp-1 mp-2 mp-3 mp-1 mp-0 mp-0request Jaeger UI https://www.jaegertracing.io/ OSSの分散トレーシングシステム

Demo : OpenTracing - JaegerによるSpanのトラッキング (2) 31 JAX-RS Method request JPA Database response 自動的に定義されるSpan 明示的に定義したSpan JAX-RSリクエスト処理メソッドのSpan JPAデータベース処理のSpan

33 • JWT Provider • HTTP Basic Authentication • HTTP Digest Authentication • Header Assertion • HTTP Signatures • ABAC Authorization • Google Login Authentication Provider • OIDC (Open ID Connect) Authentication Provider • IDCS Role Mapping Provider 様々な認証・認可スキームに対応 Helidonが提供するSecurity Providers Identity Provider Helidon Open ID Connect 認証シーケンス Browser OIDC (Open ID Connect) Authentication Provider を使ったユーザー認証 user scope * IDCS = Oracle Identity Cloud Service

34 CDI extensions • HikariCP data sources • Oracle UCP data sources • Jedis clients • OCI Object Storage clients • Java Transaction API (JTA) objects Java Persistence API (JPA)のサポート • JDBC Driver (DataSource) + JTA Extension + Hikari Connection Pool Extension + EclipseLink JPA Extension データの永続化/キャッシュが必要な場合に便利な機能 CDI extension = CDIのライフサイクルイベントを受け取って独自の実装を追加するための仕様 JPA = Javaオブジェクトをデータベースに永続化するための仕様 JTA (Java Transaction API) = トランザクションを管理するための仕様 Helidon MP JDBC Driver Java Transaction API EclipseLink (JPA) EntityApp Hikari Connection Pool application.yaml persistence.xml Helidon MPによるJPA/JTAサポート

35 gRPCのサーバー&クライアント実装を簡単に開発できる SE、MP両エディションでサポート • SE – リアクティブ・スタイル • MP – POJO + アノテーション • 従来からのProtobufサービス/スタブも利用可能ペイロード・タイプは Protocol Buffers と Java Serialization をサポート Security, Metrics, Health Check機能を提供もちろんRESTサービスと共存（サーバー・ポートは別） ※現在はExperimentalのステータス gRPC のサポート gRPCとは？ • CNCF(Cloud Native Computing Foundation)のインキュベーション・プロジェクト • マイクロサービス間で効率的な通信を実現するためのしくみ @RpcService(name = "helloworld.Greeter") @ApplicationScoped public class GreeterService{ @Unary(name = "SayHello") public HelloReply sayHello(HelloRequest req) { return HelloReply .newBuilder() .setMessage("Hello " + req.getName()) .build(); } } Helidon MPのコーディング例 protocでコンパイルしたメッセージオブジェクト

36 HTTP/2を利用したRPC(Remote Procedure Call)フレームワーク • バイナリ・フレーム、双方向ストリーミングデータ・シリアライゼーションにProtocol Buffersを使用* • (Jsonに比較して)転送データ量の削減 IDL(Interface Definition Language)によるスキーマ定義 • Polyglot環境におけるインターオペラビリティ向上 gRPC の仕組み出典: What is gRPC? https://www.grpc.io/docs/guides/ *gRPCでは他のシリアライゼーション方式も利用可能 → HelidonはProtocol BuffersとJava Serializationをサポート IDL 言語依存コード .proto protoc コンパイラ C/C++, C#, Dart, Go, Java, Node.js, Objective-C, PHP(Beta), Python, Ruby

37 Demo : Helidonで作るフロントエンド・アプリケーション * Oracle JET = Oracle JavaScript Extension Toolkit Open ID Connect REST / gRPC Static Contents ブラウザ Oracle Identity Cloud Service (IDCS) IDCSの提供するログイン画面 user scope Envoy gRPC Proxy REST (port: 8081) Helidon OIDC Provider JPA/JTA Extension Autonomous Transaction Processing JDBC gRPC Server Demo Server App gRPC (port: 50051) gRPC-Web Oracle JET Single Page App

39 2020年2月5日に最初のマイルストーン・ビルド 2.0.0-M1 をリリース！ Roadmap - Helidon 2.0 Open Operating Systems Cloud Native Environment Java Microservices Public Cloud Private Cloud Hybrid Application and Environment Management Java 11 (Java 8サポートの終了) Helidon MP GraalVM native image のサポート HTTP Multipart / Reactive HTTP Client / Websocket Helidon DB Client MicroProfile Reactive Streams Operators MicroProfile Reactive Messaging • Kafkaコネクタの提供コマンド・ライン・インターフェースライブ・リローディング Verrazzanoのサポート

40 Rancherによるマルチ・クラスタ管理アプリケーション・ライフサイクル管理 • Model - アプリケーションを記述 • Binding – Modelを環境にバインド統合化された監視と管理 • モニタリング、ロギング • ダッシュボード、アラート分散トレーシング • Kiali, Jaeger, Istio CI/CD - GitLab, Jenkins等の利用組み込みのセキュリティ機能 Roadmap - Verrazzano Production ClusterDevelopment & Test Cluster Open Operating Systems Public Cloud Private Cloud Hybrid Cloud

42 クラウド・ネイティブ時代に最適なJavaベースのマイクロサービス・フレームワーク Helidonを使う理由マイクロサービス環境に適したアプリケーションを効率的に作成できる • SEとMPの二つのエディションを用意 – 要件に応じた使い分け MicroProfileによる仕様標準化の恩恵、ロックインの回避 • Metrics, Health, OpenAPI, OpenTracingなどはノー・コーディングで利用可能 • 開発者はビジネスロジックの開発に専念できる • ベンダーの健全な競争の下で、フレームワーク実装の品質向上が見込める実際のプロジェクトで必要となる拡張機能の提供 – セキュリティ、データベース接続、etc. 多くの実績の中で育まれたJavaのエコシステムを活用できる • IDE、ライブラリ、モニタリング・プロファイリング・デバッギング、etc. • GraalVMの活用

43 Getting Started (公式ドキュメントとりあえず動かしてみる) • https://helidon.io/docs/latest/#/guides/01_overview Helidon MPのMicroProfile対応+拡張機能を一通り網羅したデモ • https://github.com/oracle-japan/ochacafe-microprofile-demo MicroProfile の詳細解説 (OCHaCafeのMicroProfileセッション資料) • http://tiny.cc/ochacafe-mp-slide Oracle Cloud Hangout Cafe (通称OCHaCafe – Cloud Native な勉強会、是非お越しを！) • https://ochacafe.connpass.com Helidonについてさらに詳しく知りたい・触りたい方は…

44 ご清聴ありがとうございました！

【改訂版あり】クラウド・ネイティブ時代に最適なJavaベースのマイクロサービス・フレームワーク～ Helidonの実力を見極めろ！

【改訂版あり】クラウド・ネイティブ時代に最適なJavaベースのマイクロサービス・フレームワーク ～ Helidonの実力を見極めろ！

More Related Content

What's hot

Similar to 【改訂版あり】クラウド・ネイティブ時代に最適なJavaベースのマイクロサービス・フレームワーク ～ Helidonの実力を見極めろ！

More from オラクルエンジニア通信

Recently uploaded