Spring Cloud Function

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Spring Cloud Function情報

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Spring Cloud Functionとは
主な機能
主な特徴
動作確認
メリット・デメリット
類似プロダクト
ユースケース
動作環境
Spring Cloud Functionのライセンス
参考情報
オープンソース年間サポートサービス

Spring Cloud Functionとは

Spring Cloud Function（スプリングクラウドファンクション）は、後述する「サーバーレス機能」を利用するアプリケーションを実装するための、Spring Boot ベースのフレームワークです。
このフレームワークは、ビジネスロジックを関数として実装し、異なるランタイムターゲット（AWS Lambda や Azure Functions など）にデプロイできるように設計されています。
アプリケーションは、開発時に Spring Boot 組み込みの Tomcatで動作検証やテストを実施し、運用時にAWS Lambdaで動かすことができます。

サーバーレス機能とは

サーバーレス機能とは、アプリケーション開発者がサーバーのインフラストラクチャを管理することなく、コードを実行できるクラウドコンピューティングモデルのことです。
このモデルでは、クラウドプロバイダがサーバーの管理、スケーリング、パッチ適用などの運用業務を担当し、開発者はビジネスロジックに集中できます。
クラウドプロバイダが提供するこのようなサービスをサーバーレスコンピューティングサービスと言います。

サーバーレスコンピューティングサービスには、以下のような機能が含まれます。

自動スケーリング：トラフィックの増減に応じて、自動的にリソースをスケールアップまたはスケールダウンします。
コスト効率：使用したリソース分だけ課金されるため、コスト効率が高いです。
迅速なデプロイ：新しい機能を迅速にデプロイし、すぐに利用可能です。
運用の簡略化：インフラストラクチャの管理が不要で、運用業務が簡略化されます。

大手クラウドプロバイダが提供するサーバーレスコンピューティングサービスには、AWS Lambda（Amazon）、Azure Functions（Microsoft）、Google Cloud Functions（Google）などがあります。

主な機能

Spring Cloud Functionの主な機能は、以下の通りです。

関数の実装: ビジネスロジックを関数として実装できます。
プログラミングスタイルの選択: 反応的、命令的、またはハイブリッドのスタイルを選択できます。
関数の組み合わせ: 命令的な関数と反応的な関数を組み合わせることができます。
入出力の透明な型変換: 入力と出力の型変換が透明に行われます。
HTTPエンドポイントのサポート: 関数をHTTPエンドポイントとして公開できます。
ストリーミングデータのサポート: Apache Kafka、Solace、RabbitMQなどを通じて関数にストリーミングデータを渡すことができます。

主な特徴

簡潔なプログラミングモデル：Spring Bootの機能（自動構成、依存関係の注入、メトリクス）をサーバーレスプロバイダーで使用できます。
インフラストラクチャの抽象化：開発者はビジネスロジックに集中でき、転送の詳細やインフラストラクチャを抽象化できます。
多様なプラットフォーム対応：AWS Lambda、Azure、Google Cloud Functionsなど、さまざまなサーバーレスプロバイダーに対応しています。

動作確認

Spring Cloud Functionのサンプルアプリケーションの動作をローカル（Spring Boot上）とGCP（Google Cloud Functions上）で確認してみます。

まずはサンプルアプリケーションをSpring Cloud FunctionのGitHubリポジトリからクローンし、起動します。


$ git clone git@github.com:spring-cloud/spring-cloud-function.git
$ cd spring-cloud-function/spring-cloud-function-samples/function-sample-gcp-http/
$ mvn function:run

このサンプルアプリケーションの実装は、以下のようになっています。見ての通り、受け取ったリクエストパラメーターを大文字にして返しているだけです。

package com.example;

import java.util.Locale;
import java.util.function.Function;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;

@SpringBootApplication
public class CloudFunctionMain {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(CloudFunctionMain.class, args);
	}

	@Bean
	public Function<String, String> function() {
		return value -> value.toUpperCase(Locale.ROOT);
	}
}

起動すると、Spring Bootアプリケーションであることが分かります。


・・・（省略）・・・

INFO: Initializing: class com.example.CloudFunctionMain

  .   ____          _            __ _ _
 /¥¥ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ ¥ ¥ ¥ ¥
( ( )¥___ | '_ | '_| | '_ ¥/ _` | ¥ ¥ ¥ ¥
 ¥¥/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_¥__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/

 :: Spring Boot ::       (v3.4.0-SNAPSHOT)


・・・（省略）・・・

INFO: URL: http://localhost:8080/

以下のcurlコマンドで「hello」というパラメーターを含むPOSTリクエストを送信します。


$ curl http://localhost:8080/ -d "hello"
"HELLO"

大文字の「HELLO」が返ってきます。

今度はGCP上でこれを動かします。
以下のコマンドでアプリケーションをjarファイルにパッケージングします。


$ mvn package

target/deployディレクトリにGCP上で実行可能なjarファイルが出力されます。
このjarファイルには組み込みTomcatは含まれないので、`java -jar ・・・`では起動しません

Cloud SDK CLIがインストールされていることを確認して、プロジェクトルートから次のコマンドを実行してデプロイします。


$ gcloud functions deploy function-sample-gcp-http ¥
--entry-point org.springframework.cloud.function.adapter.gcp.GcfJarLauncher ¥
--runtime java17 ¥
--trigger-http ¥
--source target/deploy ¥
--memory 512MB
Invoke the HTTP function:

コマンドの実行が成功したら、再度curlコマンドで「hello」というパラメーターを含むPOSTリクエストを送信します。


$ curl https://REGION-PROJECT_ID.cloudfunctions.net/function-sample-gcp-http -d "hello"
"HELLO"

ローカルと同様にGCPでサンプルアプリケーションが機能しました。

メリット・デメリット

メリット・必要性

Spring Cloud Functionを導入することで以下のような恩恵が得られます。

開発効率の向上：ビジネスロジックを関数として実装することで、開発プロセスが効率化されます。
柔軟性：異なるプラットフォームで同じコードを実行できるため、柔軟性が高いです。
メンテナンス性の向上：関数ごとにテストやデプロイが可能で、メンテナンスが容易になります。

デメリット・注意点・課題

Spring Cloud Functionを導入する上でのデメリットや注意点は、以下のようなことが挙げられます。

複雑な設定：初期設定や構成が複雑になることがあります。
運用コスト：サーバーレスプラットフォームを使用するため、運用コストが増加する可能性があります。

類似プロダクト

サーバーレス機能を実現するOSSとしては、OpenFaaSやApache OpenWhiskなどが挙げられます。

ユースケース

以下のような活用例が考えられます。

リアルタイムデータ処理：ストリーミングデータをリアルタイムで処理する場合。
イベント駆動アプリケーション：イベントが発生したときに関数を実行する場合。
バッチ処理：定期的に実行するバッチ処理を関数として実装する場合。

動作環境

Spring Cloud Functionは、ローカル環境やクラウド環境（AWS Lambda、Azure Functions、Google Cloud Functionsなど）で動作します。

Spring Cloud Functionのライセンス

Spring Cloud Functionは、Springの他のプロジェクトと同様に、Apache 2.0ライセンスの下で提供されています。
ユーザーはそのソフトウェアの使用や頒布、修正、派生版の頒布をすることに制限を受けません。

参考情報

オープンソース年間サポートサービス

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