この記事では、ミドルウェアの機能や役割を初心者の方にも分かりやすく解説していきます。
目次
ミドルウェア（Middleware）とは？基本を解説
“ミドル” という名前の通り、ミドルウェア(Middleware)とは、OS（オペレーティングシステムの略）とアプリケーションの間に入って、両者の役割を補佐するソフトウェアです。ミドルウェアを使用することにより、アプリケーションサービスやAPI管理の処理が全てミドルウェアによって行われます。
コンピュータは大きく分けてハードウェアとソフトウェアに分類され、物理的に触れる部分はハードウェア、触れないシステムやプログラムはソフトウェアと呼ばれています。 OSもミドルウェアもアプリケーションも、大きく分類するなら全てコンピューターのソフトウェアということになります。
ミドルウェアの歴史
1968年にドイツのガルミッシュ・パルテンキルヒェンで開催された1968 NATO Software Engineering Conference で初めてミドルウェアという言葉が登場しました。ミドルウェアが普及し始めたのは、1990年台に分散システムが普及するに伴い、ミドルウェアを併用したシステム構築が一般化され普及していった頃からです。
ミドルウェアのメリット
また、ミドルウェア3つのメリットをまとめましたので是非、参考にして下さい。
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①高度な処理の実現可能: ミドルウェアを使わずにOSだけでもアプリケーションは動きますが、ミドルウェア使用することにより効率的によりレベルの高い処理が実行可能となります。
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②開発コストの削減: ミドルウェアでは、アプリケーションで使用する汎用的な機能をまとめているため、効率的にアプリケーションソフトを開発することが可能です。つまり、業務処理に特化した部分だけを開発すればよいため、開発期間やコストの削減になります。
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③異なるOSやハードウェアで動作可能: ミドルウェアの最も優れた特徴の１つは、OSやハードウェアの違いを吸収するということです。これによりアプリケーションは、これらの違いを意識することはなく、異なるOSやハードウェアにおいても同じように動作可能となります。
ミドルウェアの3つの種類
ミドルウェアには「Webサーバー」「アプリケーションサーバー」「データベース管理サーバー」の3種類があります。これらはWeb3層構造と呼ばれ、セキュリティの高さや管理のしやすさ、故障の際の復旧が早いことから、大規模システムで広く使用されています。
Webサーバー
Google ChromeなどのWebブラウザから検索した検索結果を視覚的に表示させる役割を担うサーバーです。クライアント（私たち利用者）から送信されたHTTPリクエストに応答し、HTMLやCSSなど適切なレスポンスを返します。
アプリケーションサーバー（略 APサーバー)
動的コンテンツや業務処理を行うサーバーです。WebサーバーからのリクエストをもとにJava、PHP、Rubyなどで作成されたアプリケーションを実行し、動的コンテンツを生成します。
データベース管理サーバー（略 DBサーバー）：
データベース管理システム（Data Base Management System/DBMS )が動作しているサーバーです。データベースとしてデータを保持し、リクエストに対してデータの出力や追加、削除を行います。
ミドルウェアのアプリケーション開発における重要性と役割
アプリケーションを構築するには、統一された基本機能を備えたアプリケーション環境が必要です。このような環境を構成するにあたり、ミドルウェアは重要な役割を果たし、アプリケーション開発には欠かせない存在です。
アプリケーション開発におけるミドルウェアの４つのレイヤー
ミドルウェアには、重要な4つのレイヤーが存在します。アプリケーション開発における4つのレイヤーを以下で詳しくしく説明していますので、覚えておきましょう。
①コンテナレイヤー
アプリケーションのライフサイクルのうち、デリバリー面を統一的に管理するミドルウェアのレイヤーです。CI/CD、コンテナ管理、サービスメッシュの機能により、DevOpsの機能を提供します。
②ランタイムレイヤー
このレイヤーはカスタムコードの実行環境が含まれます。ミドルウェアは、マイクロサービスなどの高度な分散クラウド環境向けの軽量ランタイムやフレームワーク、高速データアクセスのためのインメモリキャッシング、高速データ転送のためのメッセージングなどを提供することができます。
③インテグレーションレイヤー
統合ミドルウェアは、カスタムアプリケーションや市販のアプリケーション、SaaS資産をメッセージング、統合、API で接続し、システムを機能させるためのサービスを提供します。また、インメモリデータベースやデータキャッシュサービス、データ／イベントストリーミング、API管理などを提供することも可能です。
④プロセス自動化および意思決定管理レイヤー
開発ミドルウェアの最後のレイヤーは、重要なインテリジェンス、最適化と自動化、および意思決定管理を追加するものです。
ツール
この4つのレイヤーに加え、ツールがあります。ツールにより、あらかじめ用意されたテンプレートやコンテナを使ってアプリケーションを構築したり、コードの共有や共同開発を効率的に行うことができます。
システム運用に使われる運用ミドルウェア4つの役割
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システムバックアップ : システムにおいてデータは命であり、サーバに異常があったり故障したりした時に、顧客リストの消失や残高情の報消失といっったことがあれば損失は計り知れません。データ消失やデータ破損によるシステム障害が発生した際にバックアップデータがあれば復旧が期待できます。
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ジョブ運用の効率化： ジョブとは、ルーチンワークのことであり、システムを運用していると、バックアップやログの記録、サーバーの再起動など、多くのジョブが発生します。これらのジョブを毎回手作業で行っていたら、大きな負担になるため、これらのジョブを代行するのが運用ミドルウェアです。あらかじめ処理手順やスケジュールを設定しておくことで、ジョブ操作を自動化することができます。
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システム監視： システム運用とは、システムの正常な状態を維持し、状況に応じて変更・拡張していくことです。システム障害が発生した場合、それをいち早く発見することが重要なため、次のような監視を行う運用ミドルウェアがあります。
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ノード監視: サーバー、ストレージ、ネットワーク機器などの稼働状況を監視します。
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リソース監視: メモリー、CPU、ディスクなどの使用状況を監視します。
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プロセス監視: サーバーが稼働しているか、サービスが停止していないかを監視します。
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ログ監視: OSやミドルウェアのログに異常がないかを監視します。
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高可用性クラスタによる冗長化： 高可用性クラスタとは、緊急時にサーバーを予備のものに切り替えるシステムです。同じ機能を持つサーバーに自動的に切り替えることで、システムの停止を防ぐことができます。 冗長性とは、障害が発生してもシステムを維持でき性質のことであり、冗長化とは冗長性を高めることです。同じ機能を持つサーバーを複数台用意するなどで冗長化を測ります。
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