バックエンドエンジニア必見!設計・最適化・最新技術の全てがわかる

バックエンドエンジニア必見!設計・最適化・最新技術の全てがわかる

本記事ではバックエンドエンジニアとして方へ、さらなるスキルアップを目指してもらうためのトレンドやスキルセットについて解説しています。

押さえるべきポイントからキャリアを伸ばす方法までを網羅的に紹介していますので、ぜひ参考にしてみてください。

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バックエンドとは?中級エンジニア向け

バックエンドの基本概念や役割などについて、以下の3つの視点から解説していきます。

  • バックエンドの基本概念と中級者が押さえるべきポイント
  • フロントエンドとバックエンドの役割と責任範囲の違い
  • バックエンドで主に使用される最新の技術やフレームワーク

バックエンドの基本概念と中級者が押さえるべきポイント

バックエンドとは、アプリケーションやウェブサイトの「裏方」を担う重要な仕組みのことです。

データ処理やサーバー運用などを通じて、フロントエンド(ユーザーが実際に目にする画面)と連携し、スムーズなサービス提供する役割を担います。たとえば、ユーザーが画面上に表示されているボタンをクリックした際、その指示を処理し、必要な処理を施すなどです。

中級者として押さえておくべきポイントとしては、以下の表の通りです。

<バックエンドで中級者が押さえるべきポイント>

項目内容
データフローデータがどのようにサーバーを通過し、クライアントに返されるかを理解する。データフローを理解することで、効率的な設計が可能になる。
リクエスト処理HTTPリクエストやレスポンスの仕組みを理解し、適切にAPIを設計するスキルを身につける。
セキュリティサーバーサイドでのデータ保護や、不正アクセス対策を講じるためのスキルを身につける。

フロントエンドとバックエンドの役割と責任範囲の違い

Webサイトやアプリケーションは、ユーザーが直接見たり触れたりする部分と、裏側で動く部分の組み合わせで成り立っています。

このユーザーが直接見たり触れたりする部分がフロントエンド、裏側でデータ処理したり保存したりする部分がバックエンドです。

たとえばオンラインショップでユーザーが商品を選んで「購入する」ボタンを押した際、そのクリック操作を受け取るのがフロントエンドの役割です。バックエンドはユーザーの購入内容を確認し、在庫情報との照合や注文内容をデータベースへの保存を行う役割を担います。

それぞれの役割が連携することで、ユーザーに対してスムーズなサービス提供を実現します。

例えば、オンラインショップを考えてみましょう。商品を選んで「購入する」ボタンを押すと、そのクリックを受け取るのがフロントエンドの役割です。一方、購入内容を確認し、在庫を確認し、注文をデータベースに保存するのがバックエンドの役割です。このように、フロントエンドとバックエンドは一緒に動いて、サービスをスムーズに提供しています。

中級エンジニアは、フロントエンドとバックエンドがどのように連携しているかをきちんと理解することが大切です。たとえばAPIを活用した連携においても、適切に設計していなければ、データが正しく受け渡されない問題が発生します。

そのためそれぞれの役割や責任範囲をきちんと理解し、スムーズな連携を保つようにしなければなりません。

バックエンドで使用される最新の技術とフレームワーク

バックエンドで活用される最新技術やフレームワークには、以下のようなものがあります。

項目内容
Node.jsJavaScriptを使ってサーバーサイドの開発ができるフレームワーク。動作が速いのが特徴で、リアルタイム通信が必要なチャットアプリやオンラインゲームでよく使用されている
DjangoPythonをベースにしたフレームワークで、安全性が高く、大量のデータを扱えるのが特徴。大規模なWebアプリ開発や、Webサイト・アプリケーションの開発・保守運用に向いている。
Spring Boot小規模なアプリケーションを素早く開発することに適したフレームワーク。マイクロサービスとの親和性が高く、アプリケーションの設定からテストサポートの機能を提供している。

上記の技術やフレームワークについてのスキルを身につけることで、効率的なバックエンドシステムの製作ににつなげられます。

バックエンドエンジニアの仕事内容と課題

バックエンドエンジニアの仕事内容と、よくある課題について以下の3点から解説していきます。

  • 設計と構築の効率的な進め方
  • パフォーマンス最適化と負荷分散の具体例
  • スケーラビリティを意識した課題解決のポイント

設計と構築の効率的な進め方

バックエンドシステムを効率的に設計から構築をしていくためには、以下のステップを進めていくことが大切です。

  1. 要件定義
  2. 設計
  3. 実装
  4. テスト

「要件定義」ではクライアントからの要望をヒアリングし、要望や目的を実現するために「どんな機能が必要か」を定義していきます。開発開始後に認識のズレが起きないように、丁寧なヒアリングが求められます。

要件定義したシステムを実現するための「設計」を行っていきます。どのように開発していくのかを詳細に決めていき、設計図を作成していくイメージです。

システムに要求されている機能に対して、システムを構成する要素を配分していくアーキテクチャ設計などを意識していくとよいでしょう。また、階層によって何を達成したいのかを明確にするために、コードを分割するなども有効です。

設計後、実装工程に入っていきます。簡潔にわかりやすいコードを書いていくことを意識し、システムがスピーディーに動くようにしていくことを意識します。

最後に「テスト」の工程です。実際にシステムが稼働するかを「単体テスト」「結合テスト」を通して検証していきます。

パフォーマンス最適化と負荷分散の具体例

システムは多くの人が同時にアクセスすると処理が遅くなることもあります。このような問題を防止するためには、パフォーマンス最適化や負荷分散が重要です。

たとえば「キャッシュの活用」や「ロードバランサー」などの方法が挙げられます。

キャッシュとは、ユーザーが利用するデータを一時的に保存しておく仕組みのことです。キャッシュを活用することで、次に同じリクエストがきた際にすぐ返すことができ、処理速度が格段に向上します。

ロードバランサーとは、リクエストを複数のサーバーに分散させる仕組みのことです。ロードバランサーを活用することで、アクセス集中によるサーバーダウンのリスクを低減できます。

ECサイトにロードバランサーを設計しておけば、ユーザーが多くアクセスしてもサーバーへの負荷が分散され、サービスの安定につながります。

スケーラビリティを意識した課題解決のポイント

スケーラビリティとは、システムを多くのユーザーやデータに対応できるように拡張する能力のことです。たとえばアプリの利用者が急激に増加した場合、システムが対応できないと遅延やエラーが発生してしまい、顧客満足度の低下につながってしまいます。

こうした問題を解決するためには、「クラウドの活用」や「データベースのシャーディング」が効果的です。

たとえばAWSのようなクラウドサービスを活用すると、必要に応じてサーバーの増減ができるようになるため、必要な時に必要な分だけの運用が可能になります。EDサイトでセールを行った際にアクセス増加が見込まれる場合、クラウドサービスによってサーバーを一時増強することで、負担軽減につながります。

データを分割して保存する「データベースのシャーディング」では、ユーザーデータを地域ごとに分けて保存することで、アクセス速度の低下を防止することが可能です。

こうしたスケーラビリティを意識した問題解決を図ることで、バックエンドエンジニアとしてのスキルアップにつながります。

バックエンド技術の最新動向(2024年版)

バックエンド技術の最新動向について、以下の3つの視点から解説していきます。

  • 注目すべきフレームワークとその用途
  • クラウドやコンテナ技術の影響と活用法
  • モノリシックからマイクロサービスへの移行事例

注目すべきフレームワークとその用途

バックエンド開発には、さまざまなフレームワークがあり、それぞれ得意な分野があります。以下の表のフレームワークとその用途について押さえておくとよいでしょう。

項目内容
Express.jsNode.jsを快適に作動させるためのフレームワーク。非同期処理が得意なフレームワークで、リアルタイム通信が必要なWebアプリケーションやAPIの開発に適しているのが特徴
DjangoPythonをベースにした安全性が高く、セキュリティ面に強みをもつフレームワーク。大規模なWebアプリ開発から強固なセキュリティ案件の対応に適しているのが特徴。
Ruby on RailsRuby言語をベースにした、プロトタイピングなどに活用できるフレームワーク。簡潔なコードで開発環境が整うため、スタートアップ企業など小規模での利用に適しているのが特徴。

クラウドやコンテナ技術の影響と活用法

バックエンドの開発や運用をより柔軟で効率的に行うためには、クラウドサービスやコンテナ技術の活用が欠かせません。

クラウドサービスはインターネット上でサーバーやストレージを利用できる仕組みのことです。たとえば「AWS」や「GCP」が代表例として挙げられます。

AWSは「Amazon Web Services」の頭文字を取った言葉で、Amazon社が提供しているデータベースやストレージをインターネット上で利用できるサービスのことです。多くの企業が利用しており、多彩なサービスを提供しているのが特徴です。

GCPは「Google Cloud Platform」の頭文字を取った言葉で、高速なデータ処理の扱いに長けています。

一方でコンテナ技術とは、仮想化技術のひとつとされており、アプリケーション開発やシステム運用のプラットフォームとして利用されています。

あらゆる業界で業務のDXが叫ばれている昨今において、こうしたスキルを身につけることは、将来のキャリア形成に大きなプラスとなるでしょう。

モノリシックからマイクロサービスへの移行事例

「モノリシックアーキテクチャ」とは、すべての機能が1つのシステムにまとまっている構造のことです。小規模なプロジェクトであれば、機能をひとつに集約することで管理が簡単になるというメリットがあります。

一方で大規模なシステムになると、仕様の変更やトラブル発生時の対応が困難になるデメリットもあります。

「マイクロサービスアーキテクチャ」は、システムを小さな機能ごとに分けて管理するスタイルのことです。ユーザー管理や支払い処理などの機能を独立させて管理することで、特定の機能だけを修正したり、新しい機能を追加したりすることが容易になります。一方で設計や運用が複雑になるため、適切な運用体制やスキルが求められます。

モノリシックからマイクロサービスへの移行事例として、Amazonが挙げられます。Amazonは2001年の時点でコードベースが大きく複雑になったことを背景に、パイプラインの簡素化を目指してマイクロサービスへの移行を決断しました。

Amazonの開発者たちは独立したマイクロサービスを作成し、APIによってそれらを統合しました。結果としてAmazonはAWSの開発などが可能になり、企業のさらなる発展につなげています。

バックエンドエンジニアに求められるスキルセット 

バックエンドエンジニアに求められるスキルセットとして、以下の3点が挙げられます。

  • 効率的なデータベース設計と管理
  • API設計のベストプラクティス
  • フロントエンドスキルとの違いと相互補完の重要性

効率的なデータベース設計と管理

バックエンドエンジニアは業務上、ホスティング環境の管理からデータベース管理までを行うため、それらを効率的に設計・管理するスキルが必要です。

たとえばデータベースには「RDBMS(リレーショナルデータベース)」と「NoSQL」があります。

RDBMSであれば正確なデータ管理が求められる場面でよく使われ、NoSQLであれば画像や文章、動画など異なる種類のデータを頻繁に追加する場合に使われています。

また、データベースを設計する際には、データが重複しないように整理したり、データ損失に備えて定期的にバックアップを取ったりする構築が求められます。

それぞれのデータベースがどのような場面で活用できるのかを理解することで、活躍の幅を広げることが可能です。

API設計のベストプラクティス

APIは、アプリケーション同士がデータをやり取りするための「橋渡し」のような仕組みです。バックエンドエンジニアとして活躍するためには、セキュリティや拡張性に配慮したベストプラクティスが求められます。

たとえば「RESTful API」はWebサービスで活用される設計スタイルです。URLを活用してデータの取得や更新を簡単に表現できます。

GET(取得)、POST(作成)、PUT(更新)、DELETE(削除)といったHTTPメソッドを使い、一貫性のある設計が可能です。

ほかにもGraphQLが挙げられます。GraphQLは必要なデータだけを取得できる仕組みとなっているのが特徴です。たとえばユーザー名だけが欲しい場合に「名前」だけを指定してリクエストできるなどです。

フロントエンドスキルとの違いと相互補完の重要性

フロントエンドとバックエンドに求められるスキルの違いは以下の通りです。

<フロントエンドとバックエンドで求められるスキルの違い>

求められるスキル内容
フロントエンドHTML、CSS、JavaScript などユーザーが直接触れるボタンやフォーム、ページデザインなどを設計する
バックエンドPython、Ruby、Java、SQL、API設計 などデータ保存や処理、リクエストに対するレスポンスの仕組みなどを設計する

それぞれに求められるスキルが異なるため、互いの仕事をうまく連携してこそ、システムの安定稼働につながります。

たとえばユーザーがボタンを押したとき、フロントエンドがリクエストを送信し、バックエンドがそのリクエストを処理してデータを返すなどです。

フロントエンドとバックエンドが相互補完できているシステムは、ユーザーにとって便利であることが少なくありません。

フロントエンドとバックエンドの効率的な連携方法

フロントエンドとバックエンドの効率的な連携方法として、以下の3点から解説していきます。

  • 連携をスムーズにするためのツールとプロセス
  • バックエンドに求められるセキュリティ対策
  • チーム内でのコミュニケーションを円滑にするコツ

連携をスムーズにするためのツールとプロセス

フロントエンドとバックエンドの連携をスムーズにするためのツールには、「Postman」と「Swagger」が代表的なものとして挙げられます。

PostmanとはAPIをテストするためのツールとして活用され、フロントエンドが実際に作られる前に、バックエンドが正しくデータを返答しているか確認ができます。

SwaggerとはAPIの仕様をドキュメント化するツールです。「どんなデータを送ればどんな結果が返ってくるか」を視覚的に確認でき、フロントエンドとバックエンドの間で情報共有が容易になるのが特徴です。

これらのツールを各プロセスにおいて活用することが大切になります。プロセスとは「設計段階」「開発段階」「テスト段階」です。それぞれの段階における具体的な方法は以下の通りです。

  • 設計段階: APIの仕様を事前に詳細に決め、Swaggerで共有する。
  • 開発段階: Postmanでバックエンドが正しく動くか確認しながら作業を進める。
  • テスト段階: フロントエンドとバックエンドを接続し、実際の動作を確認する。

ツールを各プロセスで活用することで、連携が向上し、エラーの少ないシステム構築につながります。

バックエンドに求められるセキュリティ対策

バックエンドでは「認証プロトコルの活用」や「データの暗号化」によって、万全なセキュリティ対策を敷くことが求められます。

認証プロトコルとは、システムにアクセスする人が正しいユーザーかを確認する仕組みのことです。

たとえばOAuthやJWTが挙げられます。JWTはユーザーがサインインした際にトークンを発行し、アクセス権を確認します。適切なアクセス権だと確認することで、第三者が不正にシステムを利用するのを防ぐのが役割です。

データの暗号化とは、扱っているデータを万が一でも第三者が盗んだ場合でも解読できないようにする仕組みのことです。

たとえばHTTPSやSSL/TLSが挙げられます。これらの技術を活用することで、データがインターネットを通じて送られる際に暗号化され、途中で盗み見られるリスクを低減させるのが特徴です。

こうしたセキュリティ対策を行うことで、システムの安全性を高め、ユーザーが安心して利用できる環境を整えることが求められます。

チーム内でのコミュニケーションを円滑にするコツ

チーム内でのコミュニケーションを円滑にするには、「設計段階での共同作業」「コードレビューの実施」「コミュニケーションツールの活用」などが挙げられます。

設計段階での共同作業ではプロジェクトの初期段階で、フロントエンドとバックエンドが一緒に設計に取り組むことが大切です。どのデータが必要かをフロントエンドが伝え、バックエンドがそれをどう提供するかを話し合うことで、後々のトラブル防止に役立ちます。

コードレビューの実施では、それぞれのコードをチェックし合うことで理解のズレを防ぐことが目的です。適宜レビューを実施することで、不備の早期発見にもつながり、迅速な修正につながります。

コミュニケーションツールの活用もコミュニケーションを円滑にできます。「Slack」「Teams」といったツールはチャット形式でコミュニケーションが図れるのはもちろんのこと、データの共有やプロジェクト単位ごとのグループ設定などが可能です。

こうした取り組みを行うことで、チーム内のコミュニケーションは促進され、効率的な連携につながります。

▼「疎結合」のコンセプトを基に柔軟性と拡張性の高いシステムを構築するバックエンドチーム

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バックエンドエンジニアとしてキャリアを伸ばす方法

バックエンドエンジニアとしてキャリアを伸ばすには、以下の3つを意識することが大切です。

  • 実務経験を活かしたスキルアップの戦略
  • 高単価案件を獲得するためのポートフォリオ構築
  • 中級者から上級者へステップアップするための学習計画 

実務経験を活かしたスキルアップの戦略

エンジニアは実務経験で積み上げてきたことが、何よりの強みになります。そしてこれまでの経験の中で得た知識やスキルを基に新しいことを学んでいくのがよいでしょう。

具体的には以下のような形です。

  • 自分が取り組んだプロジェクトを振り返り、「何が得意で、どこをもっと改善できるか」を考える
  • 実務で使用したツールの学習や技術の深掘りを行う
  • 実務に役立つ資格取得をとおして、自分のスキルを客観的に証明する
  • オンライン講座や教材を活用して、自身の課題解決やスキルアップにつなげる
  • 他者との交流を通じて、スキルの伸ばし方を情報収集する

自分が将来なりたい姿から逆算して、戦略を立てることが大切です。

たとえば実務でAPI設計が得意なのであれば、RESTful APIからGraphQLへの移行など高度な設計方法を学ぶことでスキルアップにつながります。

高単価案件を獲得するためのポートフォリオ構築

ポートフォリオを構築することで、自分のスキルや経験をアピールでき、高単価案件の獲得にもつながっていきます。

魅力のあるポートフォリオを構築する際のポイントとしては、以下の3点が挙げられます。

  • 具体的な実績を示す
  • コードサンプルを提供する
  • 案件に適したスキルをアピールする

これまでの実績を具体的に示すことは、依頼側にとっても魅力的です。たとえば「ECサイトのバックエンド構築を担当し、APIの設計とデータベース管理を行った」といったように、数字を交えてどんな役割を果たしたのかを明確に伝えるようにしましょう。

コードサンプルを提供することで、自分のスキルを示すことにつながります。GitHubやBitbucketなどで公開可能なコードサンプルを提供することを意識しましょう。

クラウド技術(AWS、GCP)やフレームワーク(Spring Boot、Node.js)などは、高単価案件が多いスキルです。こうした需要が高いスキルを所持している場合は、積極的にアピールするとよいでしょう。

中級者から上級者へステップアップするための学習計画

中級者から上級者へステップアップするには、計画的な学習と経験の積み重ねが必要です。

具体的には以下のような学習テーマやツールを活用するとよいでしょう。

  • クラウド技術(AWS、GCP)やコンテナ技術(Docker、Kubernetes)等の技術を学び、システムのスケーラビリティや運用効率を向上させるスキルを身につける
  • マイクロサービスアーキテクチャなどをLucidchartやDraw.ioを使って設計図を作成し、設計力を高める練習をする
  • LeetCodeやHackerRankでアルゴリズムの課題に取り組み、ハンスオンプロジェクトなどに挑戦する
  • プレゼンテーション力やリーダーシップを身につけていく

バックエンドエンジニアの収入事情と市場動向

バックエンドエンジニアの年収は、経験やスキル、勤務する企業によって異なります。

たとえば、未経験者の場合は年収300万円〜500万円が一般的ですが、経験やスキルを積み重ねていくことで年収600万円〜1,000万円以上を目指せます。

とくにクラウド技術(AWSやGCP)、マイクロサービス設計、セキュリティ知識などの専門スキルを持つエンジニアは高単価案件を獲得しやすく、高年収が見込めるでしょう。

また、近年ではバックエンドエンジニアの需要がますます高まっています。ECサイト、金融、医療などの分野では安全なシステム運用が必要不可欠です。

より多くの企業で求められる職種であるため、現在では売り手市場であるといえます。

さらに今後はデジタルトランスフォーメーション(DX)の進展に伴い、クラウドやAI技術といった新しい分野でのバックエンドの役割が重要視されています。市場のニーズにあわせた際先端技術に関する知識を身につけることで、スキルの高いエンジニアはより高い収入を得られる可能性があるでしょう。

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バックエンド技術を学ぶためのリソースと実践方法

バックエンド技術を学ぶためのリソースと実践方法としては、以下の3点が挙げられます。

  • 最新のオンライン講座とトレーニングプログラム
  • 中級エンジニア向けのプロジェクト例
  • 実務で試せる効率化ツールの活用法

最新のオンライン講座とトレーニングプログラム

バックエンドエンジニア技術を学ぶ学習リソースは、UdemyやPluralsightがあります。

プラットフォームコース特徴
UdemyAWS認定ソリューションアーキテクトクラウド技術を実務で活かせるスキルが学べる
Spring Bootを使ったマイクロサービス開発最新のシステム設計を深く学べる
PluralsightAPI設計のベストプラクティス効率的で安全なAPI設計のポイントを学べる
CourseraGoogle Cloudの基礎Google Cloudのクラウドコンピューティングについて学べる

学習する際はあれこれと手を出さず、目的やスキルにあわせて自分にあったリソースに集中することが大切です。

上記の表で紹介したプラットフォーム以外にも、数多くのオンライン講座やトレーニングプログラムが公開されていますので、検索をしてみてください。

中級エンジニア向けのプロジェクト例

中級エンジニア向けのプロジェクト例としては、以下のようなものが挙げられます。

プロジェクト例概要取り組み詳細
RESTful APIの開発プロジェクトユーザー管理システムを作成するプロジェクト。
新規登録、ログイン、ログアウト機能を実装する。
ユーザー情報を管理するデータベースを設計する。APIエンドポイントを設計し、ユーザーがリクエストを送れるようにする。セキュリティ対策として、パスワードをハッシュ化させる。
Eコマースサイトのバックエンド構築商品情報の管理やカート機能を含むオンラインショップを開発する商品情報を格納するデータベースを設計する。ユーザーが商品を検索・閲覧できるAPIを構築する。カート機能や決済機能を追加する。
リアルタイムチャットアプリの開発ユーザー同士がリアルタイムでメッセージを送れるシステムの構築WebSocketなどを使用してリアルタイム通信を行う環境を構築する。メッセージの履歴をデータベースに保存し、再接続時に表示させる。ユーザーごとにチャットルームを分ける機能を実装する。

実務で試せる効率化ツールの活用法

バックエンドエンジニアの実務で試せる効率化ツールとしては、以下のようなものが挙げられます。

Postman
バックエンドで作成したAPIが正しく動作しているかを確認できるツール。エラーがあった際に早期に発見ができる。

Docker
開発環境を簡単に再現するためのツール。バックエンド開発で必要なデータベースをDockerでセットアップすることで、どの環境でも同じ条件で作業が進められる。

Visual Studio Code (VS Code)
豊富なエディタで開発を効率化できるツール。ESLintやPrettierといったコードフォーマットツールを導入して、スピーディーに作業ができる。

Swagger
APIの仕様書を自動生成してくれるツール。開発チームが全員同じ情報を共有でき、フロントエンドとバックエンドの連携がスムーズになる。

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まとめ

バックエンドエンジニアの役割や必要なスキルセット、最新の動向などを解説してきました。

バックエンドエンジニアは今後もさらに需要が伸びていくと考えられる職種です。クラウド技術(AWSやGCP)、マイクロサービス設計、セキュリティ知識などの専門スキルなどをもてば、より高収入が見込めます。

常に最新のトレンドを押さえ、オンライン講座やツールなどを効果的に活用し、自分自身のスキルアップを続けることが大切です。

ぜひ、本記事を参考にバックエンドエンジニアとしてのキャリアを積み重ねてみてください。

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