Cloudflareは、世界のインターネットトラフィックの約20%を処理するとされる巨大なネットワークインフラ企業です。その背後には、高度に最適化された技術スタックと、独自のアーキテクチャ設計思想が存在しています。Cloudflareの技術ブログは業界でもトップクラスの質と量を誇り、自社の技術的な取り組みを惜しみなく公開していることで知られています。
Cloudflareでのキャリアを目指すエンジニアにとって、同社の技術スタックを理解しておくことは面接対策としても、入社後の活躍を見据えた準備としても非常に有益です。この記事では、Cloudflareの主要な技術要素とアーキテクチャの特徴を、エンジニアの視点から解説していきます。
Cloudflareのネットワークアーキテクチャ
Cloudflareの技術を理解する上で最も重要なのが、そのグローバルネットワークの設計思想です。従来のCDN企業とは異なるアプローチを採用しており、このアーキテクチャがCloudflareの競争優位の源泉となっています。
AnyCastネットワークの仕組み
Cloudflareのネットワークは、世界300以上の都市に展開されたデータセンターで構成されています。これらのデータセンターは、AnyCastと呼ばれるルーティング技術によって結ばれています。AnyCastでは、同一のIPアドレスが複数のデータセンターに割り当てられており、ユーザーからのリクエストはBGPルーティングによって自動的に最寄りのデータセンターに到達する仕組みです。
従来のCDNでは、DNSベースのジオロケーションルーティングによってユーザーを適切なサーバーに誘導していました。しかしこの方式では、DNSキャッシュの影響で誘導が不正確になるケースや、ルーティングの変更に時間がかかるといった課題がありました。AnyCastはネットワーク層でのルーティングであるため、よりリアルタイムに、より正確にユーザーを最適なデータセンターに誘導できるという利点があります。
DDoS攻撃に対する耐性もAnyCastの大きなメリットです。攻撃トラフィックが特定のデータセンターに集中するのではなく、ネットワーク全体に自然に分散されるため、個々のデータセンターへの負荷が軽減されます。Cloudflareが大規模なDDoS攻撃を効果的に緩和できる理由のひとつは、このAnyCastアーキテクチャにあるのです。
全サーバー同一構成の設計思想
Cloudflareのアーキテクチャにおける特徴的な設計思想は、すべてのデータセンターですべてのサービスを実行するという原則です。多くのCDN企業では、機能ごとに異なるサーバー群を用意し、リクエストの種類に応じて適切なサーバーにルーティングするアプローチを採用しています。Cloudflareはこれとは異なり、各データセンターのすべてのサーバーがすべてのサービス（CDN、DNS、WAF、Workers、Zero Trustなど）を提供できる構成を目指しています。
この設計には、運用の複雑さを軽減できるという大きな利点があります。サーバーの役割が均質であるため、キャパシティプランニングがシンプルになり、障害時の影響範囲も予測しやすくなります。新しいサービスを追加する際にも、既存のサーバー群にデプロイするだけで全データセンターでの提供が可能になるため、サービス展開の速度も向上します。
この思想を実現するために、Cloudflareでは各サーバー上のソフトウェアスタックを高度に最適化しています。限られたリソースの中で多数のサービスを効率的に実行するためには、メモリ使用量やCPU消費を最小限に抑えるプログラミングが不可欠です。これが、CloudflareがシステムプログラミングにおいてRustを積極的に採用している理由のひとつでもあります。
主要なプログラミング言語と技術選定
Cloudflareの技術スタックにおいて、プログラミング言語の選定は戦略的な意思決定のひとつです。パフォーマンス、安全性、開発効率のバランスを取りながら、領域ごとに最適な言語を使い分けています。
Rustの活用領域
Cloudflareの技術スタックにおいてRustは、最もパフォーマンスが求められるコンポーネントで採用されています。Cloudflare Workersの実行環境であるworkerdは、C++からRustへの移行が進められており、メモリ安全性とパフォーマンスの両立が図られています。QUIC/HTTP3の実装であるQuicheもRustで書かれており、OSSとして公開されています。
Rustが選ばれる理由は、C/C++に匹敵するパフォーマンスを維持しながら、メモリ安全性をコンパイル時に保証できる点にあります。CDNのように世界中のトラフィックを処理するシステムでは、メモリリークやバッファオーバーフローといった問題が致命的な障害につながるため、言語レベルでの安全性保証は運用上の大きな安心材料となります。
Cloudflareの技術ブログでは、RustでのHTTPプロキシ実装（Pingoraプロジェクト）に関する詳細な解説も公開されています。これはNGINXの代替としてCloudflareが独自に開発しているHTTPプロキシフレームワークで、Rustのエコシステムを活用した実践的なシステムプログラミングの好例です。Cloudflareへの入社を目指すエンジニアにとって、Rustの実務経験は強力な差別化要因になるでしょう。
Goによるバックエンドサービス
GoはCloudflareのバックエンドサービスの主力言語として広く使用されています。APIサーバー、管理コンソールのバックエンド、内部ツール、データパイプラインなど、Webサービスの開発においてGoは第一選択の言語となっています。Goの優れた並行処理機能とシンプルな文法は、大規模な分散システムの開発において高い生産性を発揮します。
CloudflareのDNSリゾルバーや一部のセキュリティ機能もGoで実装されています。Goのランタイムにはガベージコレクタが含まれるため、Rustほどのきめ細かいメモリ制御はできませんが、開発速度と実行性能のバランスに優れた言語として、Cloudflareの多くのチームで採用されています。
マイクロサービスアーキテクチャにおいても、Goは重要な役割を果たしています。Cloudflareの内部システムは多数のマイクロサービスで構成されており、サービス間通信にはgRPCが広く使用されています。Goとの相性が良いgRPCの採用は、サービス間の型安全な通信と効率的なシリアライゼーションを実現するための自然な選択です。
JavaScript/TypeScriptとV8エンジン
Cloudflare Workersの実行環境は、GoogleのV8 JavaScriptエンジンをベースに構築されています。V8はChromeブラウザのJavaScriptエンジンとしても使われているもので、JITコンパイルによる高速な実行が特徴です。Cloudflareは、V8をサーバーサイドで使用するために独自のカスタマイズを施しており、セキュリティの強化とリソース制御のための機能が追加されています。
WorkersのプログラミングモデルはWeb Workers APIに準拠しており、Service WorkerやFetch APIなど、Web標準のAPIを使ってコードを記述できます。これにより、フロントエンド開発者がエッジコンピューティングに参入するハードルが大幅に下がっています。TypeScriptのサポートも標準で提供されており、型安全な開発が可能です。
WinterCGという標準化活動を通じて、CloudflareはサーバーサイドJavaScript/TypeScriptランタイムの互換性向上にも取り組んでいます。Deno、Node.js、Bun、Cloudflare Workersの間でAPIの互換性を高めることで、エッジコンピューティングのエコシステム全体の発展を目指しています。
データストアとストレージ技術
Cloudflareは、エッジでのデータ処理を実現するための独自のデータストア技術も開発しています。従来の中央集権型のデータベースとは異なるアプローチで、グローバルに分散されたデータの一貫性と可用性を両立させています。
KVとDurable Objectsの設計
Cloudflare Workers KVは、エッジに分散配置されたキーバリューストアです。書き込みは中央に集約されてからエッジに伝播される「結果整合性」のモデルを採用しており、読み取りのレイテンシは非常に低い一方で、書き込みの反映には数秒〜数十秒の遅延が生じる場合があります。設定データやキャッシュのような、読み取りが圧倒的に多いワークロードに適したストレージです。
Durable Objectsは、KVでは対応できない強整合性が必要なユースケースのために設計されたデータストアです。各Durable Objectは単一のデータセンターに配置され、そのオブジェクトへのすべてのリクエストが同一のインスタンスにルーティングされます。これにより、リアルタイムチャット、共同編集、カウンターなど、複数のクライアント間でのデータの一貫性が必要なアプリケーションを構築できます。
R2はCloudflareが提供するオブジェクトストレージで、Amazon S3互換のAPIを持ちながら、エグレス（データ転送）料金が無料という特徴があります。技術的には、S3互換のAPIレイヤーの背後にCloudflare独自のストレージエンジンが動作しており、データの冗長性と耐久性を確保しながら低コストでの運用を実現しています。
D1とHyperdrive
D1は、Cloudflareが提供するエッジ対応のSQLiteベースのリレーショナルデータベースです。SQLiteをCloudflareのグローバルネットワーク上で動作させることで、エッジに近い場所でのSQLクエリ実行を可能にしています。トランザクションのサポートやSQLの標準機能を備えながら、エッジの低レイテンシを活かしたデータアクセスが実現します。
Hyperdriveは、既存のデータベース（PostgreSQL、MySQLなど）へのアクセスをCloudflare Workersから高速化するためのサービスです。コネクションプーリングとクエリキャッシングを組み合わせて、エッジからの従来型データベースへのアクセスレイテンシを大幅に削減します。既存のデータベースを変更することなく、エッジからの効率的なアクセスを実現できる点が特徴です。
これらのデータストア技術は、Cloudflareのエッジコンピューティングプラットフォームを支える重要な構成要素です。用途に応じて最適なデータストアを選択し、組み合わせることで、エッジ上で本格的なアプリケーションを構築できる環境が整いつつあります。
Cloudflareの技術スタックを学ぶ方法
Cloudflareの技術スタックに興味を持ったエンジニアが、実際にスキルを身につけるための方法はいくつかあります。Cloudflare自体が技術情報の公開に積極的であるため、学習リソースは豊富に存在しています。
公式リソースとハンズオン
Cloudflareの技術ブログ（blog.cloudflare.com）は、同社の技術スタックを学ぶための最も有用なリソースです。新機能のリリース時にはアーキテクチャの詳細が解説され、障害発生時にはポストモーテムが公開されるため、実際の運用における技術的な判断のプロセスを学ぶことができます。特にBirthday Weekと呼ばれる毎年恒例のイベント期間には、新技術の発表と詳細な技術解説が集中的に公開されます。
Cloudflare Workersには無料プランが用意されており、実際にエッジコンピューティングを体験することができます。Wrangler CLIツールを使ったローカル開発環境のセットアップから、KVやDurable Objectsを使ったデータ永続化まで、一通りの機能を無料で試すことが可能です。実際に手を動かしてWorkersのアプリケーションを構築してみることは、Cloudflareの技術スタックへの理解を深める最も効果的な方法のひとつです。
OSSプロジェクトへの参加も学習の手段として有効です。CloudflareのGitHubリポジトリ（github.com/cloudflare）には多数のOSSプロジェクトが公開されており、コードを読むことでプロダクションレベルのRustやGoのコーディングスタイルを学べます。Issue対応やPull Requestの提出を通じて貢献することで、Cloudflareのエンジニアからフィードバックを得られる機会もあります。
関連する技術コミュニティ
Cloudflareの技術に関連するコミュニティとしては、Rustコミュニティ、Webパフォーマンスに関するコミュニティ、ネットワークオペレーターのコミュニティなどが挙げられます。これらのコミュニティに参加することで、Cloudflareの技術スタックの構成要素について、より深い知識を身につけることができます。
IETFやW3Cの標準化活動を追いかけることも、Cloudflareの技術動向を理解する上で有益です。Cloudflareのエンジニアはインターネット標準の策定に積極的に参加しており、HTTP/3、QUIC、Privacy Passなど、複数のプロトコルの標準化に貢献しています。標準化の議論を追うことで、Cloudflareが今後どのような技術方向に進もうとしているのかを予測する手がかりが得られます。
日本語でのリソースは限られていますが、Cloudflareの日本語ブログやCloudflare Japanのイベントを通じて情報を得ることも可能です。英語のリソースが圧倒的に豊富であるため、英語での技術文書の読解力を高めておくことが、Cloudflareの技術スタックを効率的に学ぶための前提条件といえるでしょう。
まとめ
Cloudflareの技術スタックは、AnyCastネットワーク、全サーバー同一構成の設計思想、RustとGoの戦略的な使い分け、V8ベースのエッジコンピューティング基盤、独自のデータストア技術など、多層的な技術要素で構成されています。これらの技術は相互に連携しながら、世界最大級のネットワークインフラを支えています。
Cloudflareでのキャリアを目指すエンジニアにとって、これらの技術要素を理解しておくことは選考対策としても、入社後の活躍を見据えた準備としても大きな価値があります。Cloudflareの技術ブログやOSSプロジェクトを通じて積極的に学び、実際に手を動かして経験を積むことが、Cloudflareエンジニアへの最短ルートです。