【サーバーNo.549】今更聞けない！サーバー冗長化をサクッと解説

この記事では、サーバー冗長化について、初心者の方でも理解できるようにわかりやすく解説しています。難しい用語はかみ砕いて説明し、図解も交えてご紹介します。

Table of Contents

サーバー冗長化とは？

サーバー冗長化とは、サーバーが故障した場合でもサービスが停止しないように、複数のサーバーを用意してバックアップ体制を整える仕組みのことです。これにより、一部のサーバーに障害が発生しても、他のサーバーが代わりに稼働し続けるため、システム全体の信頼性と可用性が向上します。

わかりやすい具体的な例

コンビニのレジに複数のレジが並んでいる様子を想像してください。

graph TD A[来店客] --> B{レジ1稼働中} B -- 正常 --> C[レジ1で会計] B -- 故障 --> D{レジ2稼働中} D -- 正常 --> E[レジ2で会計] D -- 故障 --> F[レジ3で会計] note1[注釈: 各レジは独立稼働し、1つ壊れても他で対応可能]

お客様が来たとき、1つ目のレジが故障しても他のレジで対応できる仕組みです。これがサーバー冗長化のイメージです。

電車の複数路線が存在する都市交通

graph TD A[目的地へ向かう人] --> B{主要路線運休} B -- 運行中 --> C[主要路線利用] B -- 運休 --> D{別路線運行中} D -- 利用可 --> E[別路線で移動] note2[注釈: 路線が複数あることで、1路線のトラブルでも他路線でカバー]

主要路線が使えなくても、別の路線で目的地に向かえるのと同じです。1つの経路に頼らず、複数の選択肢が用意されているのがポイントです。

サーバー冗長化はどのように考案されたのか

コンピュータが普及し始めた1960年代、企業の業務がコンピュータに依存し始めたことで、システム障害時のリスクが問題視されるようになりました。その背景で、単一サーバーが故障すると全体停止する問題を解決するためにサーバー冗長化の発想が生まれました。

graph TD A[1960年代: メインフレーム導入] --> B[システム停止のリスク増大] B --> C[バックアップ用サーバー設置] C --> D[複数サーバーでの運用開始] note3[注釈: システムの信頼性向上のため冗長化が導入]

考案した人の紹介

初期のサーバー冗長化の概念は、IBMのエンジニアであるジーン・アムダール氏が提唱しました。彼はメインフレームの信頼性を高めるため、複数サーバーのバックアップ運用を推進しました。彼の研究は後にクラスタリング技術にも応用されました。

考案された背景

1960年代は金融や官公庁でコンピュータ導入が進み、業務停止リスクが経済的損失に直結していました。そうした背景で、1台のサーバー障害による全体停止を防ぐために、冗長化技術が必要とされました。

サーバー冗長化を学ぶ上でつまづくポイント

サーバー冗長化の学習で多くの方がつまづくのは、バックアップサーバーとロードバランサーの違いです。特に「ロードバランサー（負荷分散装置）」は複数サーバー間で負荷を均等に配分する役割があり、単なる予備機ではない点が混乱を招きます。それぞれの役割を理解しながら学ぶことがポイントです。

サーバー冗長化の構造

サーバー冗長化の構造は、複数のサーバーを並列に配置し、それぞれが同じデータを保持しながら稼働する「クラスタリング」が基本です。これにより、1台の障害時でも他のサーバーが処理を引き継げます。ロードバランサーを配置し、通信を最適なサーバーへ振り分ける仕組みが一般的です。

graph TD A[クライアント] --> B[ロードバランサー] B --> C[サーバー1] B --> D[サーバー2] B --> E[サーバー3] C -- 同期 --> D D -- 同期 --> E note4[注釈: ロードバランサーが最適なサーバーへ通信を振り分け]

サーバー冗長化を利用する場面

主に企業の業務システムや大規模ウェブサービスで利用されます。

利用するケース1

ECサイトでは24時間稼働が求められ、サーバーが1台でも落ちると売上に直結します。そのため、サーバー冗長化によって複数サーバーを稼働させ、障害時でも取引が継続できるようにします。

graph TD A[顧客] --> B[ロードバランサー] B --> C[サーバーA(稼働中)] B --> D[サーバーB(バックアップ)] C -- 障害発生 --> D note5[注釈: 障害発生時もサーバーBでサービス継続]

利用するケース2

金融機関のオンラインバンキングでは、サーバー停止は信用問題に直結します。そこで冗長化構成を取り入れ、障害時にも即時に他のサーバーで対応できるようにしています。

graph TD A[ユーザー] --> B[ロードバランサー] B --> C[メインサーバー] B --> D[バックアップサーバー] C -- 障害 --> D note6[注釈: 信頼性確保のため即時切替]

さらに賢くなる豆知識

サーバー冗長化は「アクティブ-アクティブ」と「アクティブ-スタンバイ」の2種類に大別されます。前者は全サーバーが常時稼働し負荷分散、後者は1台のみ稼働し予備は待機状態です。用途に応じて使い分けが求められます。

あわせてこれも押さえよう！

サーバー冗長化の理解において、あわせて学ぶ必要があるサーバーについて5つのキーワードを挙げて、それぞれを簡単に説明します。

ロードバランサー

通信を複数のサーバーへ均等に分配し、負荷を最適化する装置です。

クラスタリング

複数サーバーを連携させて1つのシステムとして稼働させる仕組みです。

フェイルオーバー

障害発生時に自動的にバックアップサーバーへ切り替える仕組みです。

可用性

システムがどれだけ長時間正常稼働できるかを示す指標です。

バックアップ

システムやデータの予備コピーを作成し、障害時に備える方法です。

まとめ

サーバー冗長化を理解することで、システム障害時のリスクを最小限に抑える方法がわかります。仕事や生活で安定したネットサービスを支える重要性を実感できます。信頼性の高いシステム設計を学ぶ第一歩として役立ちます。