Webサイトの冗長化とは？
Webサイトの冗長化とは、Webサイトの安定性を保つための仕組みの一つです。
これはサーバー、ネットワーク、ストレージなどの機器やソフトウェアを二重化、または三重化することにより、システムや設備に不測の事態があっても、運用や業務を止めることなく復旧や対応をすることができるので、損失などの影響を最小限に抑えることができます。
冗長化の重要性
冗長化は、企業のウェブサイトやサービスが24時間365日中断することなく稼働し続けることを確保する重要な戦略です。システムの一部がダウンしても、他の部分が機能を引き継ぐことで、ユーザーに影響を及ぼすことなくサービスを続行できます。
これは、サービスの信頼性を維持し、顧客満足度を高めるために必要不可欠です。もし、復旧までの時間が長引くなった場合は、顧客や取引先とのやり取りにも影響が出て、イメージが悪くなったり社会的信用を失ったりする危険性もあるでしょう。これはリスクマネジメント観点としてとしても重要なことです。
冗長化はなぜ必要か？
一般的に、システムの障害には次のようなものがあります。
- ハードウェアの故障
- 基本ソフトウェアの停止・誤作動
- アプリケーションの停止・誤作動
- ネットワークの故障や混雑
- リソースの不足
これらの障害を完全に防止しようと思うと、非常に高価なハードウェアを準備したり、故障や誤作動が発生しないソフトウェアを製作するといった対応が必要となり、膨大なコストがかかってしまいます。また、リソースの不足については、あらかじめ予測することが難しく、必要以上の能力を準備するには高いコストを払う必要があります。
こうした問題に対応するために、冗長化という方法が使われます。
冗長化の構築メリット
トラブルのリスクを最小限にできる
冗長化は、ハードウェア故障やソフトウェアの問題など、予期せぬトラブルが発生した場合でもサービスを継続できるようにするものです。システムの一部に問題が発生した場合でも、冗長化された他の部分がその機能を引き継ぎます。これにより、サービス停止のリスクを最小限に抑えることができます。
BCP対策ができる
冗長化は事業継続計画（BCP）の一部としても重要な役割を果たします。予備のシステムや設備をメインの設置場所から離しておくことで、災害や大規模なシステム障害が発生した場合でも、冗長化されたシステムは引き続きサービスを提供し、企業の業務を支えます。
サーバー・システムの負担軽減になる
冗長化は、システムの負荷分散にも寄与します。特定の機能やサービスに高い需要が集中した場合、その負荷を複数のサーバーやシステムに分散することで、全体的なパフォーマンスを維持することができます。
メンテナンスしやすい
冗長化されていないシステムでは、セキュリティの問題などによるソフトウェアのバージョンアップ、ハードウェアの交換などが必要な場合、システムを停止したり再起動したりする必要があります。
このような作業は、アクセス数の少ない休日や夜間に行われることが多いです。しかし、システムが冗長化されていれば、一部の機能を停止させてメンテナンス作業を行うことができます。
エンジニアの働き方改革につながる
冗長化されていないシステムでは、メンテナンスを休日や夜間に行わなければならい場合があります。さらに、障害が発生した場合、その復旧には多大な労力が必要となり、休日や夜間に対応する必要性がより高まります。
しかし、システムが冗長化されていれば緊急対応を行う可能性が大幅に減少し、休日や夜間に対応する必要性も低くなります。そのため、エンジニアの業務負担を軽減し、働き方改革にも繋がるというメリットがあります。これは、前項の「メンテナンスしやすい」とも繋がります。
冗長化の構築デメリット
構築にコストがかかる
冗長化は多くの場合、追加のハードウェアやソフトウェア、インフラストラクチャが必要になります。そのため、初期投資や維持コストが増加する可能性があります。
運用・保守の負担が増える
冗長化されたシステムは、単一のシステムよりも複雑になるため、運用や保守に専門的な知識や経験が必要となることがあります。単純にはサーバーの台数は倍以上になるため、冗長化のために増えたサーバーに対しても、日々のメンテナンスは必要で、また、設定内容も同じにするなどの、日々の更新作業においても労力は倍以上となります。
冗長化とミラーリング、バックアップとの違い
冗長化、ミラーリング、バックアップはすべてデータの安全性とシステムの信頼性を保つための手段ですが、それぞれ異なる目的と特性を持っています。
ミラーリングとの違い
ミラーリングは、一つのデータをリアルタイムで他のストレージに複製する手法です。これにより、主要なデータストレージが故障した場合でも即座に複製されたデータを使用することができます。一方、冗長化は、システム全体のダウンタイムを防ぐために、システムやネットワークのコンポーネントを複製または重複させるプロセスを指します。
バックアップとの違い
バックアップは、過去のある時点でのデータを保存しておくことで、データロスやシステム障害が発生した場合でも情報を回復することができます。バックアップは定期的に行われ、通常は異なる物理的位置に保存されます。一方、冗長化はリアルタイムの情報を保持し、システムの一部が故障した場合でもサービスを継続することができます。
ミラーリングとバックアップの違い
ミラーリングはリアルタイムでデータを複製しますが、バックアップは定期的なタイミングで過去のデータを保存します。ミラーリングは主にシステムのダウンタイムを防ぐ目的で行われ、バックアップはデータロスから回復するための手段として行われます。
| ミラーリング | バックアップ | |
|---|---|---|
| 目的 | 事業を継続すること | データの復旧 |
| データ保存のタイミング | データ入力のたびにほぼ同時に保存 | ある程度の期間分をまとめてコピーし保存 |
冗長化の構成要素
冗長化の方式にはいくつかの種類があります。これらは主にサーバーの役割分担の形式によって分類され、それぞれが異なる特性と利点を持っています。
アクティブ・スタンバイ
アクティブ・スタンバイ方式は、システム冗長化のシンプルな方法です。複数の同じ機能を持つシステムを用意し、1つを動作状態にし、他は待機させます。たとえば、サーバーを2台設置し、1台を動かしながらもう1台を待機状態にすると、障害時に待機しているサーバーが作業を継続できます。
待機するシステムは主に二つのタイプがあります。
ホットスタンバイ
このシステムは常時電源が供給され、動作中のシステムと連続的に同期します。そのため、問題が発生した際、迅速に待機システムに切り替えることが可能で、サービスの中断を最小限に抑えます。
コールドスタンバイ
このシステムは通常、電源がオフの状態で待機しています。非常時には、待機システムを起動し、データを同期するための時間が必要ですが、運用コストを削減できるという利点があります。
アクティブ・アクティブ
アクティブ・アクティブ方式では、複数のシステムが同時に動作しています。これはアクティブ・スタンバイ方式とは異なり、待機システムが存在しない構造です。常時、各システムが負荷を分散し合い、これによりアクセスの集中やサイバー攻撃のリスクが低減します。
障害発生時には、一つのシステムに問題が出ても他のシステムが対応するため、常用しているシステムの継続的な利用が可能で、非常時にも迅速な対応が期待できます。
マスター・スレーブ
マスター・スレーブ方式では、中心となる「マスター」機が複数のシステムの制御・管理を担当し、その指示の下で動作するデータベースを「スレーブ」として設定します。主にデータベースサーバに採用されるこの方式では、マスターが通常の処理を実施し、スレーブはマスターのデータをバックアップとして複製しています。
万が一マスターに障害が発生すれば、スレーブの一つがその役割を引き継ぎます。だが、スレーブは通常、データの参照のみ可能で、データの変更や追加はできません。そのため、書き込みが必要になった場合、スレーブの一つをマスターに格上げする処理が必要です。
また、マスター・スレーブ方式の切り替えにはタイムラグが発生するため、その点は留意しておきましょう。
マルチマスタ
マルチマスター方式は、各サーバーがマスターの役割を果たす構成です。これにより、全てのサーバーでデータの書き込みが行えるため、マスター・スレーブ方式のような切り替え時のタイムラグは発生しません。これは冗長化の面では効果的です。
しかしながら、この構成ではデータの整合性を確保することが挑戦的になることがあります。マスター・スレーブ方式ではマスターが主導してデータを同期する明確な階層が存在しますが、マルチマスター方式では全サーバーが同等の立場となるため、データの一貫性を保つことが課題となります。
冗長化の対象となるもの
冗長化は、システム全体を安定させるために行われ、その対象は多岐に渡ります。
サーバー
サーバーの冗長化は、一つのサーバーが故障した場合でもサービスが中断することなく続行することを目的としています。このためには、同じデータや機能を持つ複数のサーバーが必要となります。
サーバーを冗長化する際は、物理サーバーを準備する方法もありますが、クラウドプラットフォームを活用する方法もあります。クラウドプラットフォームを使えば、保守管理の労力を格段に抑えることが可能です。
ストレージ
ストレージの冗長化は、データの喪失を防ぐために行われます。RAID（Redundant Array of Independent Disks）などの技術が用いられ、複数のディスクにデータを分散・複製することで、一部のディスクが故障してもデータを保持し続けることができます。
また、クラウドプラットフォームで提供されているストレージは冗長化の仕組みを標準で備えている場合が多いです。たとえば、Amazon EBSは自動で同じAZ内に複製されているため、ユーザー側で冗長構成をする必要がありません。可用性として99.999%を提供し、また合わせて暗号化の機能も提供し、セキュリティを強化することが出来ます。
ネットワーク
ネットワークの冗長化は、ネットワークの接続障害や機器の故障が発生した場合でも通信を継続できるようにするために行われます。これには、ルーターやスイッチなどのネットワーク機器の冗長化、または通信経路の多重化が行われます。
ストレージと同様にクラウドプラットフォームでは、通常、ネットワークの冗長化がデフォルトで組み込まれています。これにより、ユーザーは追加の設定や構成をせずとも、高いネットワークの可用性を享受できます。
障害に備えたサーバーの冗長化の構成方法
サーバーの冗長化は、システム全体の信頼性を向上させるための重要な手段です。以下に、その具体的な構成方法をいくつか紹介します。
ロードバランサーの導入
ロードバランサーは、入ってくる通信を複数のサーバーに分散する役割を持ちます。これにより、各サーバーの負荷を均等に分散し、一部のサーバーが故障しても他のサーバーがその通信を受け持つことでサービスを継続します。
クラスタリング
クラスタリングは、複数のサーバーを一つのシステムとして扱う手法です。各サーバーは常に他のサーバーとデータを同期し、一部のサーバーがダウンしても他のサーバーがその役割を引き継ぎます。
レプリケーション
レプリケーションは、データを複数のサーバーに複製する手法です。一部のサーバーが故障した場合でも、他のサーバーに同じデータが存在するため、サービスを継続できます。
冗長化を構築する際のポイント
バランスの取れたリソース配分
冗長化を構築する際は、サーバーやストレージ、ネットワーク等のリソースを適切に配分することが重要です。不適切なリソース配分はパフォーマンスの低下や、一部のコンポーネントの過負荷につながります。
レプリケーションのタイミングと方式
レプリケーションはデータの一貫性を保つために重要ですが、そのタイミングと方式を適切に選ぶことが重要です。同期型レプリケーションはデータの一貫性は高いですがパフォーマンスに影響を及ぼす可能性があり、非同期型レプリケーションはパフォーマンスに影響を及ぼす可能性が少ないですが、一部のデータが失われるリスクがあります。
フェイルオーバーとフェイルバックの設計
冗長化システムでは、主要なコンポーネントが故障したときに予備のコンポーネントに切り替えるフェイルオーバーと、故障したコンポーネントが回復したときに元の状態に戻すフェイルバックの設計が重要です。これらを適切に設計することで、システムのダウンタイムを最小限に抑えることができます。
Webサイトのセキュリティ対策はプライム・ストラテジー
冗長化だけでなく、Webサイトのセキュリティ対策も非常に重要です。プライム・ストラテジーでは、最新のセキュリティ対策を導入し、システムの安全性を確保します。これには、不正アクセスの検知・防止、データの暗号化、システムの定期的な更新・パッチ適用などが含まれます。
プライム・ストラテジーの構築事例
当社のホームページで掲載している事例集には、冗長化に係るニーズに対応した事例も紹介しております。
https://www.prime-strategy.co.jp/achievements/
その中から２事例を紹介いたします。
Supership株式会社 様
https://www.prime-strategy.co.jp/achievements/supership/
サーバーは複数台の冗長化構成にすることで、アクセスが急増した場合などの処理の負荷分散や仮にサーバー1台が落ちても残りのサーバーが動いているためサイトは稼働し続ける状態になった。そしてそのサーバーの環境はKUSANAGIだ。これにより、高速化や処理の最適化と冗長化が実現でき、課題を解決すできる状態になった。
また、WordPressのセキュリティ対応は、プライム・ストラテジーのKUSANAGIマネージドサービスを利用することで専門家がしっかりサポートするようになっている。
高橋氏はこのように語る。
「KUSANAGIとサーバー冗長化によって、非常にサイトが安定したと思っています。表示速度も速くなったな、と感じていますし、情報を作成、更新する管理画面側もスムーズに動くようになり、感覚的に情報を入力できるようになったな、と実感しています。更にWordPressやサーバー側のセキュリティ対応もおまかせできるようになってとても助かっています。」
DATUM STUDIO株式会社 様
https://www.prime-strategy.co.jp/achievements/datumstudio/
KUSANAGI環境のサーバーで運用するとなった際に、今までの経験から冗長化構成（複数台構成）で運用していくことで話が進んでいた。サーバーは複数台の冗長化構成にすることで、アクセスが急増した場合などの処理の負荷分散や仮にサーバー1台が落ちても残りのサーバーが動いているためサイトは稼働し続ける、という状況を作ることができるからだ。
これによりKUSANAGIの高速化や処理の最適化とサーバー複数台構成による冗長化が実現でき、抱えていた課題を解決する状態になった。またWordPressのセキュリティ対応はプライム・ストラテジーのKUSANAGIマネージドサービスを利用することで専門家がしっかりサポートするようになっている。
松本氏はこのように語る。
「KUSANAGIの高速化処理でサーバー処理もかなり効率化できたと思います。更に複数台のサーバー構成をとっていることによって、サーバーダウンでのサイト閲覧ができなくなるというリスクはないですし、とても安定したと思っています。これに加えて、今まで大変だったWordPressやプラグイン、サーバー側のセキュリティ対応もマネージドサービスで対応いただいているのでインフラ面での懸念点はほぼなくなりました。」
まとめ
冗長化は、システムの信頼性と持続可能性を確保するための重要な手段です。しかし、その設計と実装は複雑で、適切なリソース配分やレプリケーションの方式、フェイルオーバーとフェイルバックの設計など、多くの要素を考慮する必要があります。また、冗長化だけでなく、セキュリティ対策もシステムの安全性を確保するために必要です。
冗長化の構築は専門的な知識と経験を要します。プライム・ストラテジーでは、豊富な経験と知識を持つ専門家が、お客様のニーズに合わせた最適な冗長化を提供します。お客様のビジネスの成長と共に、システムの信頼性と安全性を確保するために、是非プライム・ストラテジーをご利用ください。
