冗長化とは
冗長化（Redundancy）とは？コンピュータシステムやネットワークにおいて、単一障害点（SPOF）を排除し、可用性や信頼性を向上させるために、同じ機能を持つ複数の構成要素を用意することです。
冗長化（じょうちょうか、Redundancy）は、コンピュータシステム、ネットワーク、データストレージなどの分野において、システム全体の信頼性、可用性、耐障害性を高めるための重要な設計原則です。
具体的には、システム内の単一の構成要素（ハードウェア、ソフトウェア、ネットワークパスなど）が故障した場合でも、システム全体の機能停止を防ぐために、同じ機能を持つ複数の代替要素をあらかじめ用意しておくことを指します。
冗長化 の基本的な概念
冗長化の基本的な考え方は、「もし一つのものが故障しても、もう一つのものが代わりに動作する」というものです。これにより、障害発生時のサービス停止時間を最小限に抑え、システムの継続的な運用を可能にします。冗長化は、システム全体の設計段階から考慮され、様々なレベルで実装されます。
冗長化を実現するための方式は多岐にわたりますが、一般的には以下のいずれか、または組み合わせが用いられます。
- ハードウェア冗長化: 同じ機能を持つ複数のハードウェアコンポーネントを用意し、一方に障害が発生した場合に他方が自動的に引き継ぎます（フェイルオーバー）。
- ソフトウェア冗長化: 同じ機能を提供する複数のソフトウェアインスタンスを異なるハードウェア上で実行し、一方に障害が発生した場合に他方が処理を引き継ぎます。
- データ冗長化: データを複数の場所に複製し、一つのストレージデバイスやデータパスに障害が発生した場合でも、別の場所からデータにアクセスできるようにします。
- ネットワーク冗長化: 複数のネットワークパスを用意し、一つの経路に障害が発生した場合でも、別の経路を通じて通信を継続できるようにします。
- 電源冗長化: 複数の電源ユニットを用意し、一つの電源が故障した場合でも、システム全体の電力供給を維持します。
冗長化 の主な方式
冗長化を実現するための代表的な方式には、以下のようなものがあります。
- アクティブ-スタンバイ（Active-Standby）: 通常時はアクティブなシステムが処理を行い、スタンバイ状態のシステムはアクティブなシステムの監視と障害発生時の即時切り替えに備えます。フェイルオーバーが発生すると、スタンバイシステムがアクティブな役割を引き継ぎます。
- アクティブ-アクティブ（Active-Active）: 複数のシステムが同時に処理を行い、負荷を分散します（ロードバランシング）。一つのシステムに障害が発生した場合でも、残りのシステムが処理を継続するため、可用性が向上します。
- N+1冗長化: システムに必要な容量またはコンポーネント数（N）に加えて、予備のコンポーネント（+1）を用意する方式です。一つのコンポーネントが故障しても、予備のコンポーネントが代替として機能します。
- ミラーリング（Mirroring）: データを複数のストレージデバイスに同時に書き込み、常に同じ内容を保持する方式です。一方のデバイスに障害が発生しても、もう一方のデバイスからデータにアクセスできます。
- RAID（Redundant Array of Independent Disks）: 複数の物理ディスクを組み合わせて一つの論理的なストレージユニットとして扱い、冗長性や性能を向上させる技術です。RAIDレベルによって冗長化の方式や耐障害性が異なります。
- クラスタリング（Clustering）: 複数のコンピュータを連携させて一つのシステムとして動作させる技術です。ノード（個々のコンピュータ）に障害が発生した場合でも、他のノードが処理を引き継ぎ、可用性を高めます。
冗長化 の利点
システムに冗長性を持たせることには、以下のような多くの利点があります。
- 可用性の向上: 単一障害点（SPOF）を排除することで、システム全体の停止時間を最小限に抑え、サービスの継続性を高めます。
- 信頼性の向上: 障害発生時にもシステムが機能し続けるため、ユーザーからの信頼性が向上します。
- 耐障害性の向上: ハードウェアやソフトウェアの故障、ネットワーク障害などが発生した場合でも、システム全体への影響を局所化し、サービス中断を防ぎます。
- 保守性の向上: アクティブ-スタンバイ構成などでは、一方のシステムを運用中に、もう一方のシステムでメンテナンスやアップデートを行うことができます。
- 性能向上（アクティブ-アクティブ構成の場合）: 複数のシステムで負荷を分散することで、処理能力や応答性を向上させることができます。
冗長化 の注意点
冗長化は多くの利点をもたらしますが、導入にあたっては以下の点に注意が必要です。
- コストの増加: 冗長化のために追加のハードウェア、ソフトウェア、ネットワークリソースが必要となり、初期導入コストや運用コストが増加します。
- 複雑性の増大: 冗長化されたシステムの設計、実装、管理は、単一構成のシステムよりも複雑になる可能性があります。
- 設計の誤り: 冗長化の設計が不適切である場合、期待される耐障害性を実現できないことがあります。例えば、冗長化された複数のコンポーネントが同じ電源に依存している場合などです。
- フェイルオーバーのテスト: 冗長化されたシステムが、障害発生時に正しくフェイルオーバーするかを定期的にテストする必要があります。テストが不十分な場合、実際の障害時に期待通りに動作しない可能性があります。
- 管理の複雑化: 冗長化されたシステムの状態監視や障害対応は、単一構成のシステムよりも複雑になることがあります。適切な監視ツールや手順が必要です。
冗長化は、コンピュータシステムやネットワークの可用性と信頼性を高めるための重要な設計原則であり、ハードウェア、ソフトウェア、データ、ネットワークなど、様々なレベルで適用されます。
アクティブ-スタンバイ、アクティブ-アクティブ、N+1冗長化、ミラーリング、RAID、クラスタリングなど、様々な方式が存在し、システムの要件や予算に応じて適切な方式を選択する必要があります。冗長化によってシステムの耐障害性は向上しますが、コスト増加や複雑性増大といった側面も考慮し、適切な設計と運用を行うことが重要です。
関連用語
お問い合わせ
システム開発・アプリ開発に関するご相談がございましたら、APPSWINGBYまでお気軽にご連絡ください。
APPSWINGBYの
ソリューション
APPSWINGBYのセキュリティサービスについて、詳しくは以下のメニューからお進みください。
システム開発
既存事業のDXによる新規開発、既存業務システムの引継ぎ・機能追加、表計算ソフトによる管理からの卒業等々、様々なWebシステムの開発を行っています。
iOS/Androidアプリ開発
既存事業のDXによるアプリの新規開発から既存アプリの改修・機能追加まで様々なアプリ開発における様々な課題・問題を解決しています。
リファクタリング
他のベンダーが開発したウェブサービスやアプリの不具合改修やソースコードの最適化、また、クラウド移行によってランニングコストが大幅にあがってしまったシステムのリアーキテクチャなどの行っています。
ご相談・お問い合わせはこちら
APPSWINGBYのミッションは、アプリでビジネスを加速し、
お客様とともにビジネスの成功と未来を形作ること。
私達は、ITテクノロジーを活用し、様々なサービスを提供することで、
より良い社会創りに貢献していきます。
T関する疑問等、小さなことでも遠慮なくお問合せください。３営業日以内にご返答致します。
ご相談・お問合せはこちら
APPSWINGBYのミッションは、アプリでビジネスを加速し、お客様とともにビジネスの成功と未来を形作ること。
私達は、ITテクノロジーを活用し、様々なサービスを提供することで、より良い社会創りに貢献していきます。
IT関する疑問等、小さなことでも遠慮なくお問合せください。３営業日以内にご返答させて頂きます。
