ハイアベイラビリティとは？

企業が業務を遂行する上でテクノロジーへの依存度が高まる中、信頼性の高い常時稼働のシステムを持つことの重要性はかつてないほど高まっています。高可用性（HA）とは、ミッションクリティカルなシステムを可能な限り稼働させ、ユーザーが利用できるようにするために考案された一連の戦略と技術である。この記事では、高可用性の概念を探り、それを実現するためのさまざまな方法を検討し、各方法の利点と限界について説明します。あなたがシステム管理者であれ、経営者であれ、あるいは技術者であれ、この記事は、あなたの重要なシステムの可用性を確保するために必要な知識を提供するものです。

ハイアベイラビリティとは何か？

高可用性（HA）とは、あるシステム、サービス、またはインフラストラクチャが、中断やダウンタイムを最小限に抑えながら継続的に稼働し、利用できるようにすることを目的としたシステム設計原理と一連の技術である。HA の目標は、組織の運営に不可欠なシステムやサービスに、高いレベルの信頼性と可用性を提供することである。これは、冗長性、フェイルオーバー、レプリケーションなど、さまざまな方法によって達成される。HAを導入することで、企業はシステム障害のリスクを最小限に抑え、予期せぬ停電やハードウェア障害が発生した場合でも、システムやサービスを常にユーザーに提供できるようにすることができる。

プラットフォーム上に構築されたアプリケーションは、このために高可用性をサポートしています。 AppMaster プラットフォーム上に構築されたアプリケーションは、このための高可用性をサポートします。 バックエンドアプリケーションは、ステートレスであることを考慮して作成する必要があります。バックエンドアプリケーションは、ステートレスであることを考慮して作成する必要があります。バックエンドアプリケーションの高可用性を提供する必要があるユーザーは、プロジェクトのバイナリをダウンロードし、それを Kubernetes または Docker Swarmでロードバランシングモードでホストしてください。つまり、クライアントからの次のリクエストは、それぞれバックエンドの新しいインスタンスに行くので、ほぼ無限に負荷を増やすことができ、フェイルオーバー・クラスターを持つことができます。

高可用性はどのように機能するのですか？

高可用性は、システムやサービスが継続的に稼働し、ユーザーが利用できる状態を維持するための戦略や技術を導入することで機能します。高可用性を実現するために使われる一般的な方法には、次のようなものがあります。

• 冗長性とは、システムやサービスの複数のコピーを同時に実行させ、1つのコピーが故障しても、他のコピーがそれを引き継ぐことができるようにすることです。たとえば、さまざまなサーバーで同じアプリケーションを実行し、1台が故障しても他のサーバーでトラフィックを処理できるようにする。
• フェイルオーバー。障害が検出されると、自動的に冗長システムまたはコンポーネントに切り替わる。例えば、プライマリーサーバーがダウンした場合、セカンダリーサーバーが引き継ぎ、トラフィックを処理することができる。
• レプリケーション。システムまたはサービス間でデータをコピーするプロセスで、1つのシステムに障害が発生しても、他のシステムには最新のコピーがあるようにする。
• ロードバランシング 。 受信したトラフィックを複数のサーバーに分散させ、1つのサーバーに負荷がかかって故障することがないようにする。

これらの方法を導入することで、高可用性は、障害や停止が発生しても、システムやサービスが常に利用可能であることを保証することができる。ただし、高可用性は100％の稼働率を保証するものではなく、高可用性システムであってもある程度のダウンタイムは想定されることに注意が必要である。

ハイ・アベイラビリティ・クラスタとは？

高可用性クラスタ（HAC）とは、高可用性ソリューションの一種で、複数のサーバーをグループ化して1つのシステムとして機能させるものである。高可用性クラスタ内のサーバーは、ユーザーにシングルアクセスポイントを提供し、1台のサーバーが故障しても他のサーバーが引き継いでサービスを提供できるように連携している。

高可用性クラスタには、次のようないくつかのタイプがあります。

• アクティブ-パッシブクラスター。 このタイプのクラスタでは、1台のサーバーがすべてのリクエストを処理するアクティブサーバーとして指定され、他のサーバー（パッシブサーバー）は、アクティブサーバーに障害が発生した場合に引き継ぐことができるようにスタンバイ状態になっています。
• アクティブ-アクティブクラスタ。 このタイプのクラスターでは、すべてのサーバーがアクティブで、同時にリクエストを処理します。このようにして、サーバー間の負荷がバランスされます。
• ロードバランシングクラスター。 このクラスタは、受信トラフィックを複数のサーバーに分散させ、1つのサーバーに負荷がかかって障害が発生することがないようにします。

HACは、高可用性、 スケーラビリティの 向上、性能の向上など、いくつかのメリットをもたらすことができる。HACは、データベース、ウェブサーバー、電子メールサーバーなど、多くのアプリケーションで使用されています。ただし、HACのセットアップとメンテナンスは複雑で、専用のソフトウェアとハードウェアが必要であることに注意が必要です。また、障害発生時にクラスタが正しくフェイルオーバーできるように、適切なテストとディザスタリカバリ計画を立てることが不可欠です。

なぜ高可用性が重要なのか？

高可用性は、業務推進をテクノロジーに大きく依存している企業にとって非常に重要です。重要なシステムやサービスが常に稼働し、利用可能であることを保証し、ダウンタイムや混乱を最小限に抑えることができるからです。事業継続性は、高可用性の最も重要なメリットの 1 つです。高可用性は、予期せぬ停電や故障の際にも業務を継続できるよう支援し、収益、生産性、顧客不満の損失を最小限に抑えることができます。多くの業界では、システムの可用性に対して厳しい要件があるため、規制への準拠も重要な側面です。高可用性は、組織がこれらの要件を満たし、費用のかかる罰金や罰則を回避するのに役立ちます。

さらに、高可用性を確保することで、企業はシステムやサービスを常に利用できるようになり、顧客満足度と顧客ロイヤルティを向上させることができます。さらに、高可用性は、ダウンタイムとそれに伴う収益の損失、評判の低下、およびサービス復旧のための追加コストを最小限に抑えることができるため、コストを最小限に抑えることができます。全体として、高可用性は重要なシステムやサービスの信頼性と可用性を維持する上で、重要な役割を担っています。高可用性は、システムが故障するリスクを最小限に抑え、業務を円滑に継続できるよう支援します。

高可用性アーキテクチャ

高可用性アーキテクチャとは、高可用性と高信頼性を実現するシステムとインフラの設計と実装を意味する。複数の戦略や技術を駆使して、障害や停止が発生してもシステムやサービスを常に利用できるようにすることが求められる。

ここでは、高可用性アーキテクチャの主要な構成要素をいくつか紹介します。

• 冗長性：システムやサービスの複数のコピーを同時に稼働させ、1つのコピーが故障しても、他のコピーがそれを引き継ぐことができるようにすることです。冗長化には、ハードウェア冗長化、ソフトウェア冗長化、ネットワーク冗長化など、さまざまな方法がある。
• フェイルオーバー。障害を検知すると、自動的に冗長化されたシステムまたはコンポーネントに切り替わること。手動フェイルオーバー、自動フェイルオーバー、ロードバランシングなどさまざまな方法がある。
• レプリケーション。システムまたはサービス間でデータをコピーし、一方に障害が発生しても、他方が最新のコピーを持つようにするプロセス。同期レプリケーション、非同期レプリケーション、分散レプリケーションなど、さまざまな方法によって実現できる。
• 監視と管理。システムやサービスの健全性を監視し、障害が検出された場合に適切な処置を行うプロセスです。これは、監視ソフトウェア、ロギング、アラートなど、さまざまなツールや技術によって実現できる。

高可用性アーキテクチャは通常、分散型で実装され、複数のサーバー、ネットワーク機器、その他のコンポーネントが連携して高水準の可用性を提供する。また、障害発生時にシステムが正しくフェイルオーバーできるように、堅牢なテスト、メンテナンス、ディザスタリカバリ計画が必要である。

どのような高可用性製品が必要なのか？

組織が高可用性を実現するには、いくつかの製品が役立ちます。具体的にどの製品が必要かは、組織固有の要件と、高可用性を実現する必要があるシステムやサービスの種類によって異なります。ここでは、高可用性を実現するために使用できる製品の例をいくつか紹介します。

• ロードバランサー。 ロードバランサー：受信したトラフィックを複数のサーバーに分散させ、1つのサーバーに負荷がかかって故障することがないようにする装置。
• クラスタリング・ソフトウェア。 複数のサーバーを1つのシステムとして動作させ、ユーザーへのアクセスポイントを1つにし、1つのサーバーが故障しても他のサーバーが引き継いでサービスを提供できるようにするソフトウェアです。
• レプリケーションソフトウェア。 システム間やサービス間でデータをコピーするためのソフトウェアで、1つのシステムに障害が発生した場合でも、他のシステムには最新のデータがあることを保証する。
• バックアップ・障害復旧ソフト。 データやシステムのバックアップを作成し、障害発生時に復旧させるためのソフトウェア。
• 監視・管理ソフトウェア。 システムやサービスの状態を監視し、障害発生時に適切な処置を行うためのソフトウェア。
• クラウド型サービス クラウド事業者は、負荷分散、オートスケーリング、アクティブ-アクティブ・レプリケーション、ディザスターリカバリーなど、さまざまな高可用性サービスを提供している。

ただし、高可用性ソリューションの設定と維持は複雑で、専門的な知識とスキルが必要な場合があります。高可用性ソリューションを正しく実装し、組織のニーズを満たすためには、経験豊富な専門家との連携が不可欠です。

高可用性と冗長性の違いは何ですか？

高可用性（HA）と冗長性は、関連する概念ですが、システムやサービスを常に利用できるようにするための異なる側面を指しています。高可用性とは、システムやサービスが常に利用可能で、中断やダウンタイムが最小限であることを保証することです。そのためには、複数の戦略や技術を駆使して、障害や停止が発生してもシステムやサービスが常に利用可能であることを保証する必要があります。

一方、冗長性とは、システムやコンポーネントのコピーを複数用意し、1つが故障しても他のものが引き継げるようにすることです。ハードウェアの冗長化、ソフトウェアの冗長化、ネットワークの冗長化など、さまざまな方法で実現することができる。冗長化は高可用性を実現するための重要な戦略の一つであるが、それだけが全てではない。

つまり、高可用性とは、目標であり、設計原則であり、システム全体の可用性を指すのである。同時に、冗長性は戦略であり、技術であり、システムやコンポーネントのコピーを複数持つことを意味する。

高可用性とフォールトトレランス

高可用性とフォールトトレランスは、システムやサービスが常に利用可能であることを保証するための関連概念である。高可用性（HA）は、システムやサービスが中断やダウンタイムを最小限に抑えて常に利用可能であることを保証するものです。これには、複数の戦略や技術を駆使して、障害や停止が発生してもシステムやサービスが常に利用可能であることを保証することが含まれます。

一方、耐障害性とは、システムの構成要素の1つまたは複数に障害が発生した場合でも、システムが動作を継続する能力を指します。システムがどの程度障害に耐え、機能し続けることができるかを測定する。耐障害性は、冗長性、複製、負荷分散など、さまざまな方法によって実現することができる。

高可用性と耐障害性はどちらも、システムやサービスが常に利用可能であることを保証するために不可欠である。高可用性はダウンタイムを最小限に抑え、常にシステムを利用できるようにすることに主眼があり、耐故障性は障害が発生してもシステムが稼働し続けられるようにすることに主眼がある。

まとめると、高可用性は目標であり、設計原則であり、システム全体の可用性を指す。同時に、フォールトトレランスは、障害が発生してもシステムが動作する能力を測る性質である。

高可用性のベストプラクティス

ハイアベイラビリティ（HA）の実装は複雑で、専門的な知識とスキルが必要な場合があります。ここでは、組織が高可用性を実現するためのベストプラクティスをいくつか紹介する。

• 故障を想定した設計。 障害が発生することを想定し、障害に対応できるシステムとインフラを設計する。これには、冗長性、フェイルオーバー、レプリケーションの実装が含まれます。
• 監視とテスト。 システムおよびインフラストラクチャを定期的に監視およびテストし、それらが正しく機能していること、およびフェイルオーバー機構が期待どおりに機能していることを確認する。
• 災害復旧計画を立てる。 障害発生時にシステムを迅速に復旧させるため、明確な障害復旧計画を立てる。
• ロードバランサーを使用する ロードバランサーを使用して、受信したトラフィックを複数のサーバーに分散させ、1つのサーバーに負荷がかかって障害が発生することがないようにする。
• ソフトウェアとハードウェアを常に最新に保つ ソフトウェアとハードウェアを定期的に更新し、安全性と機能性を確保する。
• クラウドベースのサービスを利用する ロードバランシング、オートスケーリング、アクティブ・アクティブ・レプリケーション、ディザスターリカバリーなど、クラウドベースのサービスを利用する。
• チームを訓練し、教育する。 高可用性のベストプラクティスについてトレーニングし、高可用性を維持することの重要性をチームに周知させる。
• テストとメンテナンスのスケジュールを設定する。 これにより、障害が発生する前に問題を特定することができます。

これらのベストプラクティスに従うことで、企業はシステムやサービスの信頼性と可用性を高め、システム障害や停止のリスクを最小化することができます。

よくある質問

ハイアベイラビリティ（HA）とは何ですか？

高可用性とは、計画的または非計画的な停止や中断が発生しても、システムやサービスが稼働し続け、ユーザーがアクセスできる状態を維持する能力のことを指します。これには、ハードウェア障害、ネットワーク障害、またはその他の種類の障害が含まれます。

なぜ高可用性が重要なのか？

高可用性が重要なのは、システムおよびサービスが停止または中断した場合でも、ユーザーが利用可能でアクセスできる状態を維持できるようにするためです。これにより、ダウンタイムを防ぎ、障害による業務への影響を最小限に抑えることができます。

高可用性はどのように実現するのか？

高可用性は、以下のようなさまざまな方法で実現することができます。

• 冗長性： 障害が発生した場合に引き継ぐことができる複数のシステムまたはコンポーネントを使用する。
• クラスタリング：複数のシステムを使用し、連携して単一の高可用性サービスを提供する。
• ロードバランシング：複数のシステムにリクエストを分散させ、1つのシステムに負担がかからないようにする。

高可用性にはさまざまなレベルがありますか？

はい、高可用性のレベルは、必要な稼働時間のレベルとそれを達成するためのコストによって異なります。一般的な高可用性のレベルには、以下のようなものがあります。

99.9%の可用性：「スリーナイン」としても知られるこのレベルの可用性は、1年間のダウンタイムが約8.76時間に相当します。

99.99%の可用性：「フォーナインズ」とも呼ばれ、このレベルの可用性は、年間のダウンタイムが約52.56分に相当します。

99.999%の可用性：「ファイブナイン」とも呼ばれるこのレベルの可用性は、年間のダウンタイムに換算すると約5.26分となる

高可用性とディザスターリカバリーの関係は？

高可用性とディザスターリカバリーは関連していますが、同じものではありません。高可用性は、システム停止を防ぎ、システムやサービスを確実に利用できるようにすることに重点を置いており、災害復旧は、大きな障害や災害が発生した場合にシステムやサービスを復旧させることに重点を置いています。ハイアベイラビリティとディザスタリカバリを併用することで、障害や停電に直面してもビジネスを継続できるようにすることができます。

高可用性は、オンプレミスでもクラウドでも実現できるのか？

高可用性は、オンプレミスとクラウドの両方で実装することができます。オンプレミスでは、物理的に1つの場所に冗長化されたシステムやコンポーネントを設置するのが一般的ですが、クラウドでは、ロードバランシングやオートスケーリングなどの機能を利用して、複数の地理的な場所に高可用性を提供することが可能です。

高可用性ソリューションの利点は何ですか？

高可用性ソリューションの利用には、以下のようなメリットがあります。

• ダウンタイムと業務中断の最小化
• システムおよびサービスの信頼性と可用性の向上
• データの損失や破損のリスクの低減
• より安定した信頼性の高いサービスを提供することによる顧客満足度の向上
• ハードウェアの追加を回避することによるコスト削減