なぜ次のプロジェクトではモジュラーモノリスを採用すべきなのか

はじめに

絶えず進化するバックエンド開発の世界において、マイクロサービスの魅力は計り知れないほど高まっています。独立したデプロイ、改善されたスケーラビリティ、そして個別のチームという約束は、しばしばそれらを新規プロジェクトの事実上の選択肢としています。しかし、この熱狂的な採用は、特にプロジェクトライフサイクルの初期段階において、マイクロサービスが導入する固有の複雑さと運用上のオーバーヘッドを見落とすことがあります。この記事では、説得力のある代替案を提示します。それがモジュラーモノリスです。モジュラーモノリスから始めることが、なぜあなたの次のバックエンドプロジェクトにとって、より現実的で、効率的で、そして最終的にはより成功する戦略となりうるのかを掘り下げ、分散システムの世界にすぐに飛び込むのではなく、将来のスケーラビリティと進化のための堅牢な基盤を築きます。

モジュラーモノリスの実用的な力

「なぜ」を掘り下げる前に、議論の枠組みとなる核心用語について共通の理解を確立しましょう。

モノリス: 伝統的に、モノリシックアプリケーションは単一の、分割不可能なユニットとして構築されます。プレゼンテーション、ビジネスロジック、データアクセスなど、すべてのコンポーネントは密接に結合されており、単一のプロセス内で実行されます。スケーリングは、しばしばアプリケーション全体を複製することを意味します。

マイクロサービス: 対照的に、マイクロサービスは小さく独立したサービスであり、それぞれが独自のプロセスで実行され、通常はネットワークを介して他のサービスと通信します。各サービスは特定のビジネス機能に責任を持ち、小規模で自律的なチームによって開発でき、独立してデプロイできます。

モジュラーモノリス: これは従来のモノリスではありません。モジュラーモノリスは、明確に定義された独立したモジュールで内部的に構造化された単一のアプリケーション（モノリス）です。各モジュールは、明確な境界、インターフェース、および他のモジュールとの最小限の結合を持ち、特定のビジネス機能をカプセル化します。それらは同じコードベースとデプロイメントユニットを共有しますが、その内部設計原則はマイクロサービスのものと似ています。

時期尚早なマイクロサービス採用の問題点

多くのプロジェクトは、「モダン」であることへの願望や、マイクロサービスが本質的に優れたパフォーマンスとスケーラビリティを提供するという仮定に駆られて、時期尚早にマイクロサービスに飛び込みます。しかし、これはしばしば以下のような結果をもたらします。

複雑さの増加: 分散システムは本質的に複雑です。サービス間通信の管理、サービス全体でのデータ整合性の確保、分散トレーシング、および複数のデプロイメントユニットにわたるデバッグは、かなりのオーバーヘッドを追加します。
運用負荷の増加: 数多くのサービスのデプロイ、監視、スケーリングには、洗練されたCI/CDパイプライン、コンテナオーケストレーション、および専門的なツールが必要です。これは、新しいチームやプロジェクトにとってかなりの投資となります。
緩やかな学習曲線: マイクロサービスに慣れていないチームは、ビジネス価値の提供に集中するのではなく、新しいフレームワーク、デプロイメント戦略、およびトラブルシューティング技術を学ぶためにかなりの時間を費やすことになります。
開発速度の低下（当初）: マイクロサービスは長期的な開発速度を約束しますが、初期のセットアップと通信オーバーヘッドは進捗を大幅に遅らせる可能性があります。

新規プロジェクトでモジュラーモノリスが輝く理由

モジュラーモノリスは、初期の複雑さを伴わずにマイクロサービスの多くの利点を提供するスイートスポットを提供します。

デプロイメントと運用のシンプルさ: 単一のユニットです。デプロイメントは簡単で、分散システムと比較して監視、ロギング、デバッグが大幅に簡単になります。これにより、チームはインフラストラクチャの管理ではなく、機能の構築に集中できます。
リソース共有と統合: すべてのモジュールが同じプロセス内で実行されるため、モジュール間の直接的な関数呼び出しが可能になり、ネットワーク遅延とシリアライゼーションオーバーヘッドを回避できます。共有ライブラリやユーティリティには簡単にアクセスできます。データ整合性は、単一のデータベースまたは共有トランザクションコンテキスト内で管理するのが簡単です。
より速い開発速度（当初）: 可動部品が少なく、通信が単純であるため、開発者はより速くイテレーションし、より徹底的にテストし、新しいチームメンバーをより迅速にオンボーディングできます。これは、アイデアを証明したり、製品市場適合性を達成したりするために重要です。
強制されたモジュール性と明確な境界: モジュラーモノリスの核となる原則は、モジュール間に厳格な境界を強制することです。これにより、各モジュールは将来的に独立したサービスに抽出される候補となるため、アプリケーションは将来のマイクロサービスへの移行に備えることができます。
簡単なリファクタリングと横断的関心事: 単一のコードベース内での内部モジュール境界のリファクタリングは、ネットワークで分離されたサービス間よりもはるかに簡単です。認証やロギングなどの横断的関心事の実装も簡単です。

モジュラーモノリスの構築：実践的な実装

成功するモジュラーモノリスの鍵は、規律あるアーキテクチャ設計にあります。PythonとFlaskを使用した例を見て、モジュラーアプリケーションをどのように構造化できるかを示します。

Users、Products、Ordersのモジュールを持つeコマースアプリケーションを想像してみてください。

/
├── app.py                      # メインアプリケーションのエントリーポイント
├── config.py                   # 中央設定
├── common/                     # 共有ユーティリティ、サービス、抽象化
│   ├── __init__.py
│   ├── database.py             # データベースセッションマネージャー、ORMベース
│   └── auth.py                 # 認証デコレータ/サービス
│
├── modules/
│   ├── __init__.py
│   │
│   ├── users/                  # Users Module
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── api.py              # UsersのREST APIエンドポイント
│   │   ├── models.py           # Userデータモデル（例：SQLAlchemy）
│   │   ├── services.py         # Usersのビジネスロジック
│   │   └── schemas.py          # データ検証/シリアライゼーション（例：Marshmallow）
│   │
│   ├── products/               # Products Module
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── api.py
│   │   ├── models.py
│   │   ├── services.py
│   │   └── schemas.py
│   │
│   └── orders/                 # Orders Module
│       ├── __init__.py
│       ├── api.py
│       ├── models.py
│       ├── services.py
│       └── schemas.py
│
└── tests/
    └── ...                     # 単体テストと統合テスト

app.py（メインアプリケーションのエントリーポイント）：

from flask import Flask
from common.database import init_db
from modules.users.api import users_bp
from modules.products.api import products_bp
from modules.orders.api import orders_bp

def create_app():
    app = Flask(__name__)
    app.config.from_object('config.Config')

    init_db(app) # データベースまたはORMを初期化

    # 各モジュールのブループリントを登録
    app.register_blueprint(users_bp, url_prefix='/users')
    app.register_blueprint(products_bp, url_prefix='/products')
    app.register_blueprint(orders_bp, url_prefix='/orders')

    @app.route('/')
    def index():
        return "Welcome to the Modular Monolith E-commerce!"

    return app

if __name__ == '__main__':
    app = create_app()
    app.run(debug=True)

modules/users/api.py（Users Module API）：

from flask import Blueprint, request, jsonify
from modules.users.services import UserService
from modules.users.schemas import UserSchema, LoginSchema
from common.auth import jwt_required, generate_token

users_bp = Blueprint('users', __name__)
user_service = UserService()
user_schema = UserSchema()
login_schema = LoginSchema()

@users_bp.route('/register', methods=['POST'])
def register_user():
    data = request.get_json()
    errors = user_schema.validate(data)
    if errors:
        return jsonify(errors), 400
    
    user = user_service.create_user(data)
    return jsonify(user_schema.dump(user)), 201

@users_bp.route('/login', methods=['POST'])
def login_user():
    data = request.get_json()
    errors = login_schema.validate(data)
    if errors:
        return jsonify(errors), 400

    user = user_service.authenticate_user(data['username'], data['password'])
    if user:
        token = generate_token(user.id)
        return jsonify(message="Login successful", token=token), 200
    return jsonify(message="Invalid credentials"), 401

@users_bp.route('/profile', methods=['GET'])
@jwt_required
def get_user_profile(user_id): # user_idはjwt_requiredデコレータによって注入される
    user = user_service.get_user_by_id(user_id)
    if user:
        return jsonify(user_schema.dump(user)), 200
    return jsonify(message="User not found"), 404

主要なアーキテクチャ原則:

明示的なモジュール境界: modules/の下の各フォルダは、明確なビジネス機能を表します。モジュール間の通信は、主に明確に定義されたインターフェース（例：あるモジュールのサービスが別のモジュールの公開メソッドを介してサービスを呼び出す）を介して行われるべきであり、別のモジュールの内部モデルやデータベースに直接アクセスするのではなく、行われるべきです。内部メッセージバス（例：インメモリイベントディスパッチャ）を使用することも、疎結合を強制できます。
モジュール間の直接的なデータベースアクセスなし: モジュールのデータベースモデルは、そのモジュール専用です。他のモジュールは、その公開サービスを通じてのみデータにアクセスすべきです。これにより、各モジュールが内部の永続化メカニズムを他のモジュールに影響を与えることなく変更できるようになります。
依存性逆転: より上位のモジュールは、より下位のモジュールに直接依存すべきではありません。代わりに、抽象化（インターフェース/プロトコル）に依存すべきです。これにより、実装の切り替えが容易になり、テスト可能性が向上します。
共有コア/共通ユーティリティ: 特定のビジネス機能に属さない再利用可能なコンポーネント（データベース接続、認証ユーティリティ、ロギング、設定など）は、commonまたはcoreディレクトリに配置されます。

進化のパス：モジュラーモノリスからマイクロサービスへ

モジュラーモノリスの最も説得力のある利点の1つは、マイクロサービスへの自然な進化パスです。モジュールの複雑さが増加したり、パフォーマンスがボトルネックになったり、専用チームがそれを独立して所有する必要が生じた場合、その明確に定義されたモジュールは独自のサービスに抽出できます。

たとえば、OrdersモジュールはスタンドアロンのOrder Serviceになる可能性があります。そのAPIエンドポイントは同じ機能を提供しますが、HTTP/gRPCを介して通信するようになります。そのデータベースは分離される可能性があります。内部呼び出しはネットワーク呼び出しに置き換えられます。この段階的な抽出は、マイクロサービスへの「一斉書き換え」を試みるよりも、リスクが低く、混乱も少ないです。

結論

次のプロジェクト、特に製品要件がまだ進化中である場合、チームの規模が小さい場合、または運用上の専門知識が限られている場合、モジュラーモノリスから始めることは賢明で強力な選択です。モノリシックアーキテクチャの機敏性とシンプルさを提供すると同時に、将来の成長と潜在的なマイクロサービス抽出に備える規律と構造を注入します。モジュラーモノリスを採用して、分散された複雑さの時期尚早なオーバーヘッドなしに、堅牢で保守可能で、非常に進化可能なバックエンドシステムを構築しましょう。これは、スケーラブルで持続可能なソフトウェア開発へのインテリジェントな第一歩です。