冗長構成 (ジョウチョウコウセイ) とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

冗長構成 (ジョウチョウコウセイ) の読み方

日本語表記

冗長構成 (ジョウチョウコウセイ)

英語表記

Redundant configuration (リダンダントコンフィギュレーション)

冗長構成 (ジョウチョウコウセイ) の意味や用語解説

冗長構成とは、コンピュータシステムやネットワークにおいて、機器や回線、ソフトウェアなどの構成要素に予備を用意しておくことで、一部に障害が発生してもシステム全体の機能を停止させることなく、継続してサービスを提供できるようにするための設計やその構成そのものを指す。現代のITシステムは社会インフラとして重要な役割を担っており、その停止は企業活動や市民生活に大きな影響を及ぼす可能性がある。そのため、システムの信頼性、可用性、耐障害性を高めることが極めて重要であり、冗長構成はそのための基本的な考え方となる。冗長構成の核心は、単一障害点（SPOF: Single Point of Failure）を排除することにある。単一障害点とは、その一箇所が故障するとシステム全体が停止してしまうような要素のことである。例えば、サーバーが一台しかないシステムでは、そのサーバーが故障すればサービスは完全に停止する。冗長構成では、このような単一障害点をなくすために、サーバー、ストレージ、ネットワーク機器、電源などを複数用意し、互いに補完し合えるように設計する。 冗長構成を実現するための具体的な方式には、主にスタンバイ構成がある。これは現用系（本番稼働しているシステム）と待機系（予備のシステム）を用意する方式で、待機系の状態によっていくつかの種類に分類される。一つ目はホットスタンバイである。この方式では、現用系と待機系の両方のサーバーを常に起動し、アプリケーションも稼働状態にしておく。データもリアルタイムで同期されており、現用系に障害が発生した際には、システムが自動的に、かつ瞬時に待機系へ処理を引き継ぐ。この切り替えはフェイルオーバーと呼ばれ、利用者にはサービスの停止をほとんど意識させない。ダウンタイムを最小限に抑えられるため、金融機関のオンライン取引システムや工場の生産管理システムなど、一瞬の停止も許されないミッションクリティカルなシステムで採用される。ただし、待機系も常に本番同様に稼働させるため、ハードウェアやソフトウェアのライセンス費用、電力コストなどが高くなる傾向がある。 二つ目はコールドスタンバイである。これはホットスタンバイとは対照的に、待機系のサーバーは通常、電源がオフの状態か、OSが起動していない状態で待機させる方式である。現用系に障害が発生した場合、管理者が手動またはスクリプトなどを用いて待機系を起動し、必要な設定やデータの復元を行った上で、処理を引き継ぐ。そのため、システムが復旧するまでに数時間から数日といった長い時間を要することがある。ホットスタンバイに比べてダウンタイムは長くなるが、待機系の運用コストを大幅に低く抑えられるという利点がある。システムの停止がある程度許容される、重要度が比較的低い社内システムや、災害対策における遠隔地のバックアップサイトなどで用いられることが多い。 三つ目はウォームスタンバイで、ホットスタンバイとコールドスタンバイの中間的な方式である。この方式では、待機系のサーバーはOSを起動した状態で待機しているが、アプリケーションは起動していないか、最小限の状態で稼働している。現用系に障害が発生すると、待機系でアプリケーションを起動し、データを同期してから処理を引き継ぐ。コールドスタンバイよりは迅速に切り替えが可能であり、ホットスタンバイよりはコストを抑えられるため、コストと可用性のバランスが求められるシステム、例えば一般的なWebサービスなどで採用されることがある。 これらのスタンバイ構成を実現する技術として、クラスタリングが広く用いられる。クラスタリングとは、複数のサーバーをネットワークで接続し、全体として一つの高性能な、あるいは高可用性なシステムとして機能させる技術である。特に可用性を高める目的のものはHAクラスタ（High Availability Cluster）と呼ばれ、サーバーの障害を検知して自動的にフェイルオーバーを行う仕組みを提供する。また、冗長構成は耐障害性だけでなく、性能向上の観点からも重要である。負荷分散クラスタは、複数のサーバーで処理を分担させることで、システム全体の処理能力を向上させる。ロードバランサーと呼ばれる装置が外部からのリクエストを受け付け、各サーバーに処理を振り分ける。この構成では、一台のサーバーが故障しても、残りのサーバーでサービスを継続できるため、結果として可用性も向上する。 データの冗長化においては、RAID（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）という技術が不可欠である。RAIDは複数のハードディスクを論理的に一つのドライブとしてまとめ、データの信頼性やアクセス速度を向上させる技術である。代表的なRAIDレベルとして、RAID 1（ミラーリング）がある。これは、二台以上のディスクに全く同じデータを書き込む方式で、一台が故障しても他のディスクからデータを読み出せるため、高い耐障害性を実現する。また、RAID 5では、データを複数のディスクに分散して書き込むと同時に、パリティと呼ばれる誤り訂正符号を生成して保存する。これにより、一台のディスクが故障しても、残りのデータとパリティから元のデータを復元できる。RAID 6はパリティを二重に持つことで、二台のディスクの同時故障にまで対応可能である。 さらに、サーバーやストレージだけでなく、ネットワーク経路の冗長化もシステム全体の信頼性を確保する上で重要である。ネットワーク機器であるルーターやスイッチ、それらを結ぶ物理的なケーブルなどが単一障害点とならないよう、機器や経路を複数用意する。例えば、VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）のようなプロトコルを利用して複数のルーターをグループ化し、一台が故障しても他のルーターが通信を引き継ぐ構成や、異なる通信事業者の回線を二重に引き込むことで、一方の回線に障害が発生しても通信を維持する構成などがある。このように、冗長構成はシステムのあらゆる階層において考慮されるべき設計思想であり、システムエンジニアは、担当するシステムの要件に応じて最適な冗長化方式を選択し、設計・構築する能力が求められる。