【インターネット専門用語No.129】今更聞けない！スケーラビリティをサクッと解説

スケーラビリティとは、システムが負荷の増大に対応できる能力を指し、特にインターネット技術やウェブアプリケーションにおいて重要な概念です。本記事では、スケーラビリティについて初心者向けにわかりやすく説明し、実際の活用例を交えて理解を深めます。

Table of Contents

スケーラビリティとは？

スケーラビリティは、システムやアプリケーションが使用量の増加にどれだけ効果的に対応できるかを示す指標です。例えば、ウェブサイトのアクセス数が急増しても、サーバーやアーキテクチャがその負荷を処理できることがスケーラブルな設計と言えます。

わかりやすい具体的な例

わかりやすい具体的な例1

オンラインショップで、多くのユーザーが一度に商品を購入する時のシステムの対応を考えてみましょう。スケーラビリティの高いシステムでは、注文が急増してもシステムがダウンせずに処理を続けることができます。

graph TD; A[ユーザーの注文] --> B[ウェブサーバー] B --> C[データベース] C --> D[バックエンドシステム] B --> E[負荷分散システム] E --> F[他のサーバー] F --> C

この図では、注文が増えることで負荷分散システムが他のサーバーに処理を分け、システム全体がスムーズに動作することを示しています。これがスケーラブルなシステムの一例です。

わかりやすい具体的な例2

ソーシャルメディアのアプリケーションでは、ユーザー数が増えるとサーバーの処理能力が求められます。スケーラビリティが高いシステムでは、サーバーの数を増加させることで、より多くのユーザーのデータを効率よく処理できます。

graph TD; A[新しいユーザー] --> B[サーバーA] B --> C[データベース] B --> D[サーバーB] D --> C B --> E[負荷分散システム] E --> F[追加サーバー]

この例では、サーバーの負荷が増すと、システムが新しいサーバーを追加して負荷を分散し、より多くのユーザーに対応します。

スケーラビリティはどのように考案されたのか

スケーラビリティは、1990年代のインターネットサービスやクラウドコンピューティングの発展に伴い、システムの処理能力がどのように拡張できるかを理解するために重要な概念として登場しました。

graph TD; A[インターネットの普及] --> B[急増するトラフィック] B --> C[システムの負荷] C --> D[スケーラビリティの必要性]

考案した人の紹介

スケーラビリティの概念は、特定の一人の人物に帰するものではありませんが、クラウドコンピューティングの進化をリードした企業や研究者によって普及しました。特に、Amazonのクラウドサービス「AWS」やGoogleのインフラ技術がスケーラビリティの実現に寄与しました。

考案された背景

インターネットが普及し、企業がウェブベースのサービスを提供し始めた1990年代後半、トラフィックの増加に対応する必要性が高まりました。その中で、システムがどれだけ効率的に負荷を処理できるかという問題に対処するため、スケーラビリティという概念が生まれました。

スケーラビリティを学ぶ上でつまづくポイント

スケーラビリティを理解する際には、処理能力の拡張がどのように行われるのか、そしてその際にどのような技術が用いられるのかを理解することが難しいことがあります。例えば、負荷分散やデータベースのスケールアウトといった技術的な概念を深く理解する必要があります。

スケーラビリティの構造

スケーラビリティは、システムのリソース（サーバーやデータベース）をどのように拡張していくかという仕組みです。通常、水平スケーリング（サーバーを増やす）と垂直スケーリング（サーバーの能力を高める）の二つの方法が用いられます。

graph TD; A[システム負荷] --> B[水平スケーリング] A --> C[垂直スケーリング] B --> D[追加サーバー] C --> E[CPUやメモリ増強]

スケーラビリティを利用する場面

スケーラビリティは、特にクラウドサービスやオンラインサービスにおいて活用され、トラフィックやユーザー数の急増に対応できるようシステムを調整します。

利用するケース1

例えば、ライブ配信サービスでは、視聴者数が急増した場合でもサーバーを追加して、スムーズな配信を続けることができます。このようなシステムは、スケーラビリティによって安定したパフォーマンスを維持します。

graph TD; A[視聴者数増加] --> B[サーバー追加] B --> C[ライブ配信] C --> D[安定したパフォーマンス]

利用するケース2

オンラインゲームでも同様に、プレイヤー数が増加した際にシステムがスムーズに動作するため、スケーラビリティが重要な役割を果たします。ゲームサーバーはプレイヤー数に応じて動的に増減することができます。

graph TD; A[プレイヤー増加] --> B[ゲームサーバー] B --> C[負荷分散] C --> D[ゲームの安定性]

さらに賢くなる豆知識

スケーラビリティを持つシステムは、通常、クラウドサービスを活用しています。例えば、AWSやGoogle Cloudでは、リソースを必要な分だけ追加でき、効率よくスケールアップやダウンを実施できます。

あわせてこれも押さえよう！

スケーラビリティの理解において、あわせて学ぶ必要があるインターネット専門用語について5個のキーワードを挙げて、それぞれを簡単に説明します。

負荷分散

負荷分散は、複数のサーバーにトラフィックを分配する技術です。これにより、システムが過負荷にならずに安定します。

クラウドコンピューティング

クラウドコンピューティングは、インターネットを通じて提供されるコンピュータリソースを指します。これにより、ユーザーは必要に応じてリソースを追加・削減できます。

垂直スケーリング

垂直スケーリングは、サーバーの処理能力を強化する方法で、CPUやメモリを増強することでパフォーマンスを向上させます。

水平スケーリング

水平スケーリングは、サーバーの数を増やして負荷を分散させる方法です。これにより、より多くのリクエストに対応できます。

冗長化

冗長化は、システムの一部が故障した場合でも他の部分が機能するように、予備のサーバーやデータを用意する技術です。

まとめ

スケーラビリティについての理解を深めることで、急成長するシステムにも柔軟に対応できるようになり、インターネットサービスの安定性を保つことができます。これにより、事業の成長やユーザー体験の向上に繋がります。