高可用性クラスタとは？初心者にも分かる仕組みと使い方共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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岡田康介

名前：岡田康介（おかだこうすけ）ニックネーム：コウ、または「こうちゃん」年齢：28歳性別：男性職業：ブロガー（SEOやライフスタイル系を中心に活動）居住地：東京都（都心のワンルームマンション）出身地：千葉県船橋市身長：175cm 血液型：O型誕生日：1997年4月3日趣味：カフェ巡り、写真撮影、ランニング、読書（自己啓発やエッセイ）、映画鑑賞、ガジェット収集性格：ポジティブでフランク、人見知りはしないタイプ。好奇心旺盛で新しいものにすぐ飛びつく性格。計画性がある一方で、思いついたらすぐ行動するフットワークの軽さもある。 1日（平日）のタイムスケジュール 7:00 起床：軽くストレッチして朝のニュースをチェック。ブラックコーヒーで目を覚ます。 7:30 朝ラン：近所の公園を30分ほどランニング。頭をリセットして新しいアイデアを考える時間。 8:30 朝食＆SNSチェック：トーストやヨーグルトを食べながら、TwitterやInstagramでトレンドを確認。 9:30 ブログ執筆スタート：カフェに移動してノートPCで記事を書いたり、リサーチを進める。 12:30 昼食：お気に入りのカフェや定食屋でランチ。食事をしながら読書やネタ探し。 14:00 取材・撮影・リサーチ：街歩きをしながら写真を撮ったり、新しいお店を開拓してネタにする。 16:00 執筆＆編集作業：帰宅して集中モードで記事を仕上げ、SEOチェックやアイキャッチ作成も行う。 19:00 夕食：自炊か外食。たまに友人と飲みに行って情報交換。 21:00 ブログのアクセス解析・改善点チェック：Googleアナリティクスやサーチコンソールを見て数字を分析。 22:00 映画鑑賞や趣味の時間：Amazonプライムで映画やドラマを楽しむ。 24:00 就寝：明日のアイデアをメモしてから眠りにつく。

高可用性クラスタとは何か

高可用性クラスタとは、複数のサーバーが協力して一つのサービスを提供し、ひとつのサーバーが故障してもサービスを止めずに継続させる仕組みです。ここでのキーワードは「冗長性」と「フェイルオーバー」です。冗長性とは部品を増やして故障時の影響を小さくすること、フェイルオーバーとは故障時に別の正常なノードへ切り替えることです。

構成要素としては、複数のノード、共通のストレージ、クラスタ管理ソフト、そして場合によってはロードバランサーがあります。ノードは実際にサービスを動かすサーバー、共有ストレージはデータを全ノードで同じ状態に保つ場所、クラスタ管理ソフトは現在どのノードが動いており、どのノードに切り替えるべきかを判断します。

高可用性クラスタは、どのような場面で使われるのでしょうか。大きなウェブサイトやオンライン取引、病院の予約システムなど、止まると大きな影響のあるサービスで使われます。突然のハードウェア故障、ソフトウェアのバグ、計画的なメンテナンスなどのタイミングでサービスが止まらないように、別のノードが直ちに代替します。

アーキテクチャの種類

主な種類としては、アクティブ-アクティブと アクティブ-パッシブ の2つがよく見られます。アクティブ-アクティブは複数のノードが同時にリクエストを処理し、負荷を分散します。これにより性能も向上しやすい一方で、データの整合性を保つ工夫が必要です。アクティブ-パッシブは一部のノードが待機状態で、故障時に待機ノードが即座に処理を引き継ぎます。すべてのケースに最適な構成はなく、サービスの性質や予算に応じて選ぶことが重要です。

設定のポイントとしては、フェイルオーバーの待機時間、データの一貫性の確保、バックアップとリストア手順、監視とアラートの整備が挙げられます。監視はCPU温度、メモリ、ディスク使用率、ネットワーク遅延などを常時チェックします。異常を検知したら自動で切り替えが走るように設定します。

able>項目説明冗長性故障時の代替手段を用意してダウンタイムを短縮フェイルオーバー故障時に別のノードへ自動切替データ整合性全ノード間でデータの一貫性を保つ

初心者の方へ覚えておくべきポイントは三つです。1) 高可用性クラスタは「停止させない」ための仕組みであり、24時間・365日動作を前提としています。2) 正しく設計するには、故障時の挙動と人が介入するタイミングを明確にしておくことが大切です。3) 運用コストと複雑さのバランスを考え、まずは小さなサービスから導入して経験を積みましょう。

高可用性クラスタの同意語

HAクラスタ: 高可用性を実現するための複数ノードで動作するクラスタ。障害が起きても他のノードに切替えてサービスを継続する設計です。
フェイルオーバークラスタ: 一方のノードが故障・停止した場合、別の健全なノードへ自動的に処理を移すクラスタです。
冗長化クラスタ: 機能を複数ノードに分散させ、故障時にもサービスを継続できるよう冗長化したクラスタです。
アクティブ-パッシブクラスタ: 通常は1つのノードがサービスを提供し、もう一つを待機状態にして故障時に切替える構成のクラスタです。
アクティブ-アクティブクラスタ: 複数のノードが同時にサービスを提供し、負荷分散と障害耐性を両立するクラスタ構成です。
高信頼性クラスタ: 故障の影響を最小化し、信頼性を高めることを重視したクラスタ設計です。
可用性重視クラスタ: 可用性を最優先に設計されたクラスタで、サービスの停止時間を減らす工夫が施されています。
可用性クラスタ: 可用性を高める目的で構成されたクラスタ。故障時の影響を抑えることを重視します。
高可用性システム: クラスタを含むシステム全体として高い可用性を提供する設計・構成です。
冗長構成クラスタ: 機能を複数系で冗長化したクラスタ。故障時の代替ノードを用意しています。

高可用性クラスタの対義語・反対語

低可用性クラスタ: 高可用性を目指すクラスタの反対で、可用性が低い状態のクラスタ。冗長性が不足し、障害時の復旧が遅く、停止時間が長くなることを指します。
非冗長構成: 冗長性を持たない設計。故障時の影響が大きく、回復に時間がかかり可用性が低くなります。
単一障害点ありの構成: SPOF（Single Point of Failure）を含む設計。1カ所の故障で全体が停止するリスクが高い状態です。
非クラスタ構成: クラスタを使わない構成。複数ノードの冗長性を活かせず、可用性の高さには寄与しません。
単体サーバー構成: クラスタを用いず1台のサーバーだけで運用する構成。冗長性がなく、可用性が低くなります。
冗長性なしのシステム: バックアップや冗長経路がなく、障害時の復旧手段が乏しい状態。
可用性が低いシステム: 全体として可用性が低く、障害時の対応や自動フェイルオーバーが不足している状態。

高可用性クラスタの共起語

冗長化: 故障ポイントを減らすために部品・経路・電源などを複数用意する設計。故障時にもサービスを継続できるようにする。
フェイルオーバー: 障害が発生した際に自動で別の正常なノードへ処理を切り替える仕組み。ダウンタイムを最小化する。
アクティブ-スタンバイ: 通常は1つのノードが稼働し、待機ノードが用意されて障害時に即座に切替える構成。
アクティブ-アクティブ: 複数のノードが同時に処理を担当し、相互にバックアップしながら可用性を高める構成。
負荷分散: 複数ノードへ処理を分散して負荷を均等化し、応答性と可用性を両立させる手法。
クラスタリング: 複数のノードを1つのクラスタとして協調させ、障害時の自動切替や管理を実現する技術。
ヘルスチェック: ノードやサービスの健全性を定期的に確認し、異常を検知して対処する仕組み。
監視: 監視システムが状態を監視し、異常を検知・通知・自動対処を促す仕組み。
クォーラム: 複数ノードの過半数の同意に基づいてリーダーを選出・決定を行い、データ整合性を確保する仕組み。
レプリケーション: データを複数の場所にコピーして冗長性と耐障害性を確保する技術。
共有ストレージ: 複数ノードが同じストレージにアクセスしてデータを共有し、フェイルオーバーを容易にする。
ストレージ冗長性: ストレージ自体を冗長化して故障時にもデータが失われないようにする設計。
障害耐性: 障害が発生してもサービス全体の機能を維持できる能力。
ディザスタリカバリ: 大規模災害時のデータ保護と業務復旧の計画と実装。
バックアップ: データを定期的に別場所へ保存し、復旧に備える保護手段。
リカバリ: 障害発生後にデータやサービスを復旧させる手順と作業。
RTO: 復旧時間目標。障害後にサービスを再開するまでの最大許容時間。
RPO: 復旧時点目標。許容されるデータの損失量を指す指標。
SLA: サービス提供者と利用者の間で定義される可用性・品質の合意。
地理的冗長性: 地理的に離れた拠点へ冗長性を配置し、災害時の継続性を確保。
ネットワーク冗長性: 複数経路・機材を用意してネットワーク障害に対する耐性を高める。
データ整合性: 複数コピー間でデータの矛盾が生じないよう整合性を保つこと。
自動修復: 障害を検知した際に自動で修復または再起動を試みる機能。
フェイルバック: 障害復旧後に元の通常運用状態へ自動的または手動で戻すプロセス。
ミラーリング: データをリアルタイムまたはほぼ同期で別ノードに複製する手法。

高可用性クラスタの関連用語

高可用性クラスタ: 複数ノードで冗長性を確保し、1つのノードが故障してもサービスを継続提供するクラスタ構成。共通ストレージやデータレプリケーション、フェイルオーバー機構を組み合わせて可用性を高める。
クラスタリング: 複数のノードを協調させ、1つの論理サービスとして提供する設計手法。障害時には別ノードが処理を引き継ぐ。
フェイルオーバー: 障害発生時に自動的に別ノードへ処理を移す機能・プロセス。可用性を保つ要素。
フェイルバック: 障害原因が解消した後、処理を元のノードへ戻す復旧動作。
アクティブ-アクティブ: 複数ノードが同時に処理を担当し、負荷分散を行う冗長構成。スケールと可用性の両立を図る。
アクティブ-パッシブ: 1つのノードが稼働して処理を実行し、もう1つが待機している構成。故障時に待機ノードが稼働する。
ノード: クラスタを構成する計算機・仮想マシンなどの実体。
クォーラム: クラスタの意思決定に過半数を用いる概念。分断時のデータ整合性を守るための基本ルール。
クォーラムウィットネス: 過半数を確保するために追加する証人ノード。分断時の判断材料として機能。
ハートビート: ノード間の生存確認信号。故障検知とフェイルオーバーのタイミングを決定。
フェンシング: 故障ノードのリソースを強制的に遮断してデータ不整合を防ぐ手法。クラスタの安全側に寄与。
スプリットブレイン: クラスタが分断状態となり、別々のノード群が独立して処理を行いデータ不整合を招く現象。対策としてクォーラム・フェンシング等を用いる。
ヘルスチェック: サービス状態・機能の健全性を監視する仕組み。異常時にアラートやフェイルオーバーを引き起こす。
Pacemaker: Linux系クラスタのリソース管理・フェイルオーバーを orchestrate するエンジン。
Corosync: クラスタ間の通信・協調を担う基盤ソフト。メッセージ伝達・グルーピングを提供。
Keepalived: VRRPを用いてVIPを冗長化し、高可用性を実現するツール。
VRRP: 仮想ルータ・冗長プロトコル。複数ノード間で仮想IPを共有し、1つが故障してもサービスを継続。
DRBD: ディスクをブロックレベルでレプリケーションするソリューション。ノード間でデータを同期する。
共有ストレージ: クラスタ全ノードがデータへ同時にアクセスできるストレージ。
SAN: Storage Area Network。ブロックデータを高速に共有するストレージ基盤。
NAS: Network Attached Storage。ファイル系データをネットワーク経由で共有。
iSCSI: IPネットワーク上でブロックデバイスを提供するストレージプロトコル。
ロードバランサ: リクエストを複数ノードへ分配して負荷分散と可用性を向上させる機器・ソフトウェア。
負荷分散: 複数ノードへ処理を分散させ、性能・信頼性を向上させる設計理念。
MTTR: 障害発生から回復までの平均復旧時間。短いほど可用性が高まる。
MTBF: 平均故障間隔。故障が発生するまでの平均時間の指標。
RPO: 復旧時点で回復可能なデータの最大許容損失時間。短いほどデータ損失リスクが低い。
RTO: 障害からの業務回復までの許容時間。短いほど高い可用性。
N+1冗長: 基礎構成に予備を1つ追加して故障時にも運用を継続する設計。冗長性の基本形。
データレプリケーション: データを複数の場所へ複製すること。同期・非同期の方法がある。
同期レプリケーション: ノード間でデータを即時・連続的に整合させる方式。遅延が最小化される反面通信コストが増える。
非同期レプリケーション: データを遅れて他ノードへ送る方式。応答性は高いが短期間の不整合が生じやすい。
データベースHA: データベースの可用性を高めるためのクラスタ化・レプリケーション・バックアップ戦略の総称。
Galera Cluster: MySQL/MariaDB の同期レプリケーションを実現するクラスタ。故障時の自動復旧をサポート。
PostgreSQLストリーミングレプリケーション: PostgreSQL のデータをストリーミングで他ノードへ伝送・同期する技術。
Oracle RAC: Oracle データベースのクラスタ構成。複数ノードで同一データベースを共有する高可用性機構。
SQL Server Always On: Microsoft SQL Server の高可用性ソリューション群（可用性グループ等）。
Kubernetes HA: Kubernetes クラスターの各コンポーネントを冗長化し、停止時の影響を最小化する設計・運用方針。
etcd: Kubernetes の分散キー-値ストア。高信頼性の設定情報を維持。
WSFC: Windows Server Failover Clustering。Windows 環境の高可用性クラスタ機能。
Linux-HA: Linux 環境向けのクラスタリングソリューション群。
Geocluster: 地理的に離れたサイト間で1つのクラスタとして機能させる構成。
マルチサイトHA: 複数サイトにまたがる冗長構成で、地域災害時にもサービスを継続。
災害復旧: 災害時の業務継続とデータ保全を目的とした計画・体制。DR対応を含む。
DR: Disaster Recovery の略。災害後の復旧と継続を目的とした対策全般。
バックアップ: データの定期的な保全コピーを作成する手順・方針。
リストア: バックアップを用いてデータを復元する作業・手順。
データ整合性: 複数ノード間でデータが矛盾なく整っている状態を保つこと。
ヘルスモニタリング: システム全体の健全性を継続的に監視・通知する仕組み。