技術スタックとは？概念・実例・構成など徹底解説！
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はじめに
ソフトウェア製品を成功させるために最も重要なことの一つは、適切な「技術スタック」を選択することです。
家を建てるのと同じで、舞台裏ではさまざまなことが行われています。たとえば、建築業者は、基礎にはコンクリートや砂、屋根には金属、梁や壁にはリサイクル鉄や木材、レンガやブロックなど、家の部分ごとに異なる建材を使用します。
アプリケーションの構築も同じです。ユーザーに喜ばれる、機能的で見栄えのするアプリケーションを作るためには、必要な素材があります。
ソフトウェア開発の世界では、これらの建材を技術スタックと呼びます。これらは、今日私たちが使っているアプリケーションに生命を吹き込むものです。
この記事では、技術スタックについて知っておくべきこと、そして技術スタックがアプリケーションのデザイン、機能性、将来の拡張性にどのような影響を与えるかについて解説します。
技術スタックとは？
技術スタックとは、基本的にプログラミング言語、フレームワーク、ライブラリ、ツールの組み合わせで、開発者がより速く、より効率的にソフトウェアを構築することを可能にするものです。
たとえば、LAMPは非常に人気のある技術スタックで、以下のようなものがあります。
・オペレーティングシステム – Linux
・ウェブサーバ – Apache
・プログラミング言語 – PHP
・データベース – MySQLまたはMariaDB
これらスタックは、さまざまな目的のために動的なアプリケーションを構築するための強力なオプションです。人気があるとはいえ、LAMPはすべての技術スタックを構築するためのデフォルトの基準ではありません。
今日、開発者は、LAMPスタックが提供できるものよりもはるかに速くソフトウェアを開発し、デプロイする能力を必要としており、技術スタックにフレームワークを追加しています。 特に、現代のモバイル時代においてはそうです。今日、ソフトウェアエンジニアは、LAMPスタックが提供するものよりもずっと速くアプリを開発し、デプロイする能力を必要としています。
そこで、フレームワークの出番です。フレームワークは、作業をより効率的にし、冗長性を減らすことができます。
技術スタックの7つの構成要素
技術スタックを理解するには、その構成要素を理解する必要があります。
今日の典型的な技術スタックは、7つの異なるレイヤーに分解されます。
オペレーティングシステム・プログラミング言語
これは、ほかのすべてが構築される基盤レイヤーとなるものです。このレイヤーでは、プロジェクトに必要なオペレーティングシステムとプログラミング言語を選択する必要があります。
オペレーティングシステムは、ほかのレイヤーの要件に依存することがほとんどです。Linuxは、基盤レイヤーのオペレーティングシステムとして選ばれる傾向があります。
一方、プログラミング言語は、プロジェクトによって決定されることが多いです。C++、Java、JavaScript、.NET、Ruby、Python、またはアプリケーションに最適な言語を使用することができます。
サーバーとロードバランシング
ここでは、コンテンツ配信ネットワーク、キャッシングサービス、ルーティング、リソース管理、RBAC、基盤サービス（ストレージ、コンピュート、ネットワークなど）のハードウェア・ソフトウェアとして、サーバーが関与するレイヤーを示しています。
この特定のレイヤーは、ソフトウェアがユーザーやほかのアプリケーションからリクエストを受けるだけでなく、需要の高まりに応じて順調に動作し、拡張できるようにするものです。ロードバランシング要因を含むAzure Stackは、その一例です。
データ保存とデータ照会
この層は、相関的なデータベース、非相関的なデータベース、データウェアハウス、データレイク、データパイプラインなどで構成されています。この層がなければ、アプリケーションは動的な性質を持つことができず、クエリーや使用のためのデータを保存することもできません。
データレイヤーは、Facebook、Twitter、ユーザー入力、Google Analytics、Salesforce、データベースなど、さまざまなサービスから得られるデータソースからの入力に依存しています。このデータレイヤーは、入力されたデータを受け取ると、ビジネス分析のための情報を出力することができます。
サーバーサイドレイヤー
サーバーサイド（またはバックエンド）層は、アプリケーションのバックエンドにアプリを構築するために必要な基本機能の大部分を追加します。これは、データベース通信、ユーザーリクエストの処理、パスワードのリセットなどのための要因を提供します。このレイヤーはエンドユーザーからは見えないので、アプリケーションの背骨となります。
サーバーサイド層の主要要因には、PythonやRubyなどのプログラミング言語、Ruby on RailsやDjangoなどのフレームワーク、Node.jsというJavaScript実行環境などがあります。
また、サーバーサイド層には、データベース（MySQLなど）やWebサーバー（Apacheなど）も含まれます。
クライアントサイドスタック
クライアントサイドレイヤー（フロントエンドとも呼ばれる）は、エンドユーザーが画面に表示されるものを指します。このレイヤーには、HTML、CSS、JavaScript、ReactやAngularフレームワークなど、ソフトウェアのGUIを構築するために必要なすべての要因が含まれています。
開発者の中には、サーバーサイドとクライアントサイドの両方の開発に対応できるフルスタック開発者もいます。
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API（エーピーアイ）
APIは、それ自体が独立したレイヤーというわけではありませんが、ほかのすべてのレイヤーをつなぎ合わせて機能させるため、技術スタックにおいて重要な要因となっています。
APIは多くの場合、あらかじめ構築されており、サービス用とインフラ用の2つのレイヤーに分けられています。
監視ツール・サービス
スタックを構築する（または構築済みのものを使用する）際には、これらのレイヤーの健全性とパフォーマンスを監視するために必要なツールやサービスが必要になります。
ソフトウェア全体のパフォーマンスを監視するだけでも十分かもしれませんが、個々のレイヤーを監視する必要がある場合もあります。サーバーサイドのレイヤー、データストレージのレイヤー、オペレーティングシステムのレイヤーに特定のモニターを設置する必要があるかもしれません。
これらの個々のレイヤーを監視して得られるデータは、個々の構成部分のパフォーマンスを改善するために貴重なものであり、スタックのパフォーマンスをを可能な限り高くなるように調整することができます。これにより、アプリケーション全体をより一貫して、より確実に最適化することが可能になります。
最も人気のある技術スタックは？
この質問に対する絶対的な答えはありません。
なぜなら、それはプロジェクトの性質に依存するからです。開発者がさまざまなプロジェクトで頼りにしている、人気のある技術スタックがいくつもあります。それらがどのようなもので、どのような場合に使うべきかを見てみましょう。
MEAN
MEANスタックは、動的なWebサイトやWebアプリケーションを構築するために最も広く使用されているスタックの1つです。このスタックは、Javaを中心に、以下のもので構成されています。
- MongoDB（データベース）
- Express.js（バックエンドフレームワーク）
- Angular.js（フロントエンドフレームワーク）
- Node.js（クロスプラットフォームサーバー）
MEANが人気なのは、Java中心であることが理由です。つまり、開発者は一つのプロジェクトで多数の言語を一緒に扱うのではなく、一つの言語に集中すれば良いのです。
これにより、以下のようなアプリやサービスの構築がより速く、より簡単になります。
MEANは、単一の言語を使って、合理化された開発工程でスケーラブルなクラウドネイティブアプリケーションを作成することができます。MEANベースのアプリケーションは、MongoDBの助けを借りて、大量のデータを扱うことができるので、企業規模のビジネスにも完全に適しています。
最後に、MEANにはWebサーバーが組み込まれているため、導入が比較的簡単です。
MEVN
MEVNはMEANと似ていますが、Angular.jsをVue.jsに置き換えたものです。
なぜかというと、Vue.jsは、ユーザー向けの動的なWebアプリケーションを非常に簡単に構築できるため、フロントサイドとバックサイドの両方の開発に最適な言語とされているからです。
MEANに対するMEVNの最大の利点は、開発のすべての段階で（Javaの代わりに）JavaScriptが使用されるため、開発者はWebベースのアプリケーションを信じられないほど高速にデプロイできることです。
MEVNの構成：
・MongoDB（データベース）
・Express.js（バックエンドフレームワーク）
・Vue.js（フロントエンドフレームワーク）
・Node.js（クロスプラットフォームサーバー）
フロントエンドのWebアプリケーションを高速にデプロイしたい開発者にとって、MEVNは最適です。Vue.jsがサードパーティのサービスと連携できるおかげで、MEVNは非常に柔軟で、AngularとReactの両方の世界の長所を提供できます。Vue.jsを追加することで、Webアプリケーションは目覚ましいパフォーマンスを享受することができるようになります。
MEVNスタックの主な利点は、開発ライフサイクル全体を通してJavaScriptを使用することと、クライアントサイドとサーバーサイドの構造がより明確であることです。
Vue.jsはAngularよりも使いやすいため、開発者はこのスタックで厳しい納期をより簡単にこなすことができます。
MERN
MERNもMEANと似たようなスタックですが、フロントエンドフレームワークのAngular.jsをReactに置き換えている点が異なります。Reactはシングルページのモバイルアプリを作成するための最も人気のあるフレームワークの1つなので、MERNがモバイルアプリ開発のためのトップスタックの1つであることは間違いないでしょう。
MERNの構成：
・MongoDB（データベース）
・Express.js（バックエンドフレームワーク）
・React（フロントエンドフレームワーク）
・Node.js（クロスプラットフォームサーバー）
MERNは、開発工程を通じてJavaScriptを使用するため、MEANと同様の利点をもたらします。Reactのおかげで、非常にパフォーマンスの高いフロントエンドアプリケーションを構築できます。
また、ReactはFacebookやDropboxなど世界最大級のWebサイトで利用されており、どんな規模の企業のニーズにも応えられる高い能力を備えています。
LAMP
LAMPスタックについてはすでに説明しましたが、このスタックがいかに普及し、重要であるかを考えると、このリストで再び言及する価値があります。
LAMPの構成：
・Linux（オペレーティングシステム）
・Apache（ウェブサーバ）
・MySQL (またはMariaDB) （データベース）
・PHP（CGI言語）
LAMPスタックは通常、WordPressのウェブサイトに使用される基本スタックです。
また、さまざまな要因を置き換えることも可能です。たとえば、LinuxをWindowsに置き換えてWAMPスタックにしたり、macOSに置き換えてMAMPスタックにしたりすることができます。PHPをPerlやPythonにすることも可能です。
しかし、どのようにスタックの組み合わせを組もうとも、世界で最も人気のあるWebサーバスタックの一つであり、何百万ものWebサイトで利用されているのです。
Meteor.js
Meteor.jsスタックは、オープンソースのWeb開発スタックです。
JavaScriptに特化し、アプリ開発をより効率的にします。Meteor.jsを使えば、デスクトップ、モバイル、Webアプリを構築し、さまざまなフレームワークやツールと統合することができます。
Meteor.jsの欠点は、MongoDB、NoSQLデータベースとしか互換性がないため、このスタックでソフトウェアをうまく開発するためには、そのツールを使用できる必要があることです。
Meteor.jsの利点は、ほかの技術スタックに比べて圧倒的に少ないコードでアプリを書くことができる点です。
また、Meteor.jsはスケーラビリティの高いアプリケーションを構築することができます。
Meteor.jsのその他の利点：
・驚くほど簡単な操作性
・リアルタイムテストツール
・クライアントとサーバー間のシームレスな通信
・豊富なパッケージとライブラリで作業可能
・卓越したデバッグ機能
・サーバーレス
サーバーレスはスタックではないと思われるかもしれませんが、スタックです。
サーバーレスとは何でしょうか？基本的には、クラウドのことです。AWS、Google Cloud、Azureなどのプラットフォームでクラウドネイティブのアプリケーションを構築する場合はいつでも、それがサーバーレスに当たります。
これらの第三者のクラウドプロバイダーはフルスタックを提供しており、構築とデプロイに必要なものはすべて付属しています。
サーバーレス化の主なメリットは以下の通りです。
・費用対効果に優れている
・大規模なスケーラビリティを提供します
・ハードウェアのプロビジョニングにこだわる必要はない
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JAM
JAMスタックはこのリストのほかのスタックほど人気ではありませんが、現代のWeb開発ではますます便利になってきています。
JAMスタックの構成：
・JavaScript
・API
・マークアップ
JAMスタックは、Webサイトを開発することに特化して作られています。JAMスタックについて理解する上で重要なことは、開発がホスティングから完全に切り離されていることです。このため、好きな環境内でWebサイトを作成し、その後、開発に加えられた変更は、静的サイトジェネレータまたはCDNにデプロイされます。開発がデプロイされると、新しいサイトが生成されます。
JAMスタックは、高速な静的Webサイトを構築し、さらにそのプロセスを（CI/CDと同様の方法で）自動化するのに最適な選択肢です。
特筆すべきは、セクションごとに好みの要因を選べることです（たとえば、APIにはElastic、JavaScriptにはReact、マークアップにはGatsby）。このため、JAMスタックはかなり柔軟な対応が可能です。
技術スタックをカスタマイズする
市場には多くの既成の技術スタックがありますが、必ずしも自分のニーズに合ったものが見つかるとは限りません。そこで、スタックをカスタマイズする必要があります。
たくさんの材料を使って、必要なものを提供するカスタム技術スタックを組み立てることができます。たとえば、プロジェクトにはLAMAスタックが必要かもしれません。Linux、Apache、MongoDB、Angularといった具合です。あるいは、JANスタック（JavaScript、Apache、Node.js）かもしれません。LANスタック（Linux、NGINX、Node.js）を選択することもできます。
技術スタックの良さは、不変のものではありません。実際、スタックの種類は無限にあります。しかし、もしスタックのカスタマイズしたい場合、スタックが何をする必要があるか、構成部分がどのように互いに通信できるか、スタックが信頼性、拡張性、稼働率、柔軟性の点でどのように提供できるかを知ることが不可欠です。
まとめ
技術スタックは、非常に長い間存在しています。長年にわたり、開発者の仕事を容易にする一方で、企業が大規模なスケーラブルでユーザーフレンドリーなアプリケーションを展開し、エンドユーザーがブランドと対話できるようにする、非常に専門的なツールに進化してきました。
技術スタックについて理解すべき最も重要なことは、開発者が新しいプロジェクトを実行するたびに仕組みを再発明する必要がないように、あらかじめ構築されたソフトウェアを利用できるどうかということです。
技術スタックのおかげで、アプリケーション開発は歴史上最も速く、最も大きな成長期を迎えています。
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