フェイルオーバーとは？高可用性システムの実現方法

フェイルオーバーとは、システム障害が発生した際に自動的に予備のシステムやコンポーネントに切り替える仕組みを指します。

これによりサービスの継続性が確保され、ダウンタイムを最小限に抑えることが可能です。

高可用性システムを実現する方法としては、サーバーやネットワークの冗長化、負荷分散の導入、データのリアルタイムレプリケーション、クラスタリング技術の利用などが挙げられます。

これらの手法を組み合わせることで、障害発生時にもシステム全体の機能を維持し、信頼性の高いサービス提供が可能になります。

フェイルオーバーの基本

フェイルオーバーとは、システムやネットワークにおいて障害が発生した際に、予備のシステムやリソースに自動的に切り替える仕組みを指します。

これにより、サービスの中断を最小限に抑え、高い可用性を維持することが可能です。

フェイルオーバーは、ビジネスクリティカルなアプリケーションやサービスにおいて重要な役割を果たしており、システムの信頼性向上に寄与します。

フェイルオーバーの目的

• システムの停止時間の最小化: 障害発生時に迅速に切り替えることで、サービスのダウンタイムを短縮します。
• データの損失防止: リアルタイムでデータのレプリケーションを行うことで、データの一貫性を保ちます。
• ユーザーエクスペリエンスの維持: 障害を感じさせずにサービスを継続することで、ユーザー満足度を維持します。

フェイルオーバーの適用範囲

フェイルオーバーは、以下のような様々なシステムや環境で利用されています。

• サーバー間の切り替え: メインサーバーがダウンした際に、予備のサーバーへ自動切り替え。
• ネットワーク接続: プライマリ接続が途絶えた場合に、セカンダリ接続に切り替え。
• ストレージシステム: データの保存先に障害が発生した場合、別のストレージにアクセス。

フェイルオーバーの仕組みと種類

フェイルオーバーには、システムの構成や用途に応じて様々な仕組みや種類があります。

以下に主要なフェイルオーバーの種類について説明します。

同期型フェイルオーバー

同期型フェイルオーバーでは、プライマリとセカンダリのシステムがリアルタイムでデータを同期します。

主な特徴は以下の通りです。

• データ整合性の保証: データの損失がほとんど発生しない。
• 高い可用性: 障害発生時に即座に切り替え可能。
• コストが高い: 照合するためのリソースが多く必要となる。

非同期型フェイルオーバー

非同期型フェイルオーバーでは、データの同期がリアルタイムではなく、一定の間隔で行われます。

以下が特徴です。

• コスト効率が良い: 同期処理の負荷が軽減される。
• データ遅延の可能性: データの最新状態がセカンダリに反映されない場合がある。
• 実装が容易: 同期型に比べて設定や運用が簡単。

アクティブ-パッシブ型

アクティブ-パッシブ型フェイルオーバーでは、プライマリシステムが通常稼働しており、セカンダリシステムは待機状態にあります。

障害発生時にセカンダリがアクティブになります。

• 設計がシンプル: 一方が待機状態であるため、管理が容易。
• リソースの効率活用: セカンダリは待機中のため、普段はリソースを消費しない。

アクティブ-アクティブ型

アクティブ-アクティブ型では、複数のシステムが同時に稼働し、負荷を分散して処理します。

障害が発生した際には、他のシステムが負荷を引き継ぎます。

• 高い負荷分散: 複数システムで処理を分散できる。
• 高可用性: 一つのシステムがダウンしても、他系が機能し続ける。

フェイルオーバーの切り替え方法

フェイルオーバーの切り替えは、主に以下の方法で行われます。

• ハードウェアベースの切り替え: 専用のハードウェア機器が切り替え処理を担当。
• ソフトウェアベースの切り替え: ソフトウェアが障害を検知し、切り替えを実行。

高可用性システムの構築方法

高可用性システムを構築するためには、フェイルオーバーを効果的に取り入れることが重要です。

以下に、具体的な構築方法を紹介します。

冗長構成の採用

システム全体に冗長性を持たせることで、障害発生時にもサービスを継続できます。

例えば、デュアルサーバー構成やマルチネットワーク接続を利用します。

クラスタリングの導入

複数のサーバーをクラスタとして連携させ、一つのサーバーに障害が発生しても他のサーバーが代替する仕組みです。

クラスタ管理ソフトウェアを使用して、リソースの監視と自動切り替えを行います。

データのレプリケーション

データベースやストレージにおいて、データのコピーを複数の場所に保持します。

これにより、データの一貫性を維持しながら、障害時に迅速にデータを復旧できます。

自動化ツールの活用

フェイルオーバーのプロセスを自動化するツールやスクリプトを使用することで、切り替えの迅速化と人的ミスの防止が可能です。

監視ツールやオーケストレーションツールを導入することが推奨されます。

定期的なテストとメンテナンス

フェイルオーバー機能が正常に動作するかを定期的にテストし、システムの状態を常に最適化することが重要です。

障害発生時にスムーズに切り替えが行えるよう、シミュレーションや訓練を実施します。

負荷分散の実装

ロードバランサーを導入して、トラフィックを複数のサーバーに分散させることで、特定のサーバーに負荷が集中するのを防ぎます。

これにより、システム全体の信頼性と性能を向上させます。

高可用性アーキテクチャの設計

システム設計段階から高可用性を考慮し、各コンポーネント間の依存関係を最小限に抑えることで、障害の影響範囲を限定します。

マイクロサービスアーキテクチャや分散システムの採用も有効です。

フェイルオーバー導入の実践事例

実際の企業や組織におけるフェイルオーバー導入事例を通じて、その効果や課題について理解を深めます。

事例1: 大手eコマースサイト

大手eコマースサイトでは、24時間365日のサービス提供が求められるため、フェイルオーバーの導入が不可欠です。

プライマリサーバーとして東京のデータセンターを利用し、セカンダリとして大阪のデータセンターを待機させています。

障害発生時には、自動的に大阪のデータセンターへ切り替え、サービスの中断を防止しています。

事例2: 金融機関のトランザクションシステム

金融機関では、トランザクションシステムの可用性が極めて重要です。

クラスタリング技術とデータレプリケーションを組み合わせ、主要な取引データを複数のサーバーにリアルタイムで同期。

万が一の障害時にも即座にバックアップシステムが稼働し、取引の継続を保証しています。

事例3: オンラインゲームサービス

オンラインゲームでは、ユーザーの接続を維持するために高可用性が求められます。

アクティブ-アクティブ型のフェイルオーバーを採用し、複数のゲームサーバー間で負荷を分散。

サーバーの一つに障害が発生しても、他のサーバーが即座にプレイヤーの接続を引き継ぎ、ゲームの進行に影響を与えないようにしています。

事例4: クラウドサービスプロバイダー

クラウドサービスプロバイダーでは、多くの顧客に対して高い可用性を提供するため、地域間フェイルオーバーを実装しています。

データセンターが地理的に分散して配置されており、一つの地域で障害が発生した際には、他地域のデータセンターがサービスを引き継ぎます。

これにより、グローバルなサービス継続が実現されています。

以上の事例から、フェイルオーバーの導入は、システムの種類や業界に応じた最適な構成と運用が必要であることが分かります。

適切な計画と実装により、高可用性システムの実現が可能となります。

まとめ

この記事ではフェイルオーバーの基本からその仕組み、種類、高可用性システムの構築方法および実践事例について詳しく説明しました。

高可用性システムを実現するためには、適切なフェイルオーバー戦略の選定と継続的なメンテナンスが重要であることが理解できたと思います。

ぜひ、貴社のシステムにおける可用性向上に向けた具体的な対策を検討してみてください。