フォルトトレランス（障害耐性）：定義、活用事例、およびメリット

投稿日: 2025年5月10日 作成者: climb
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ITシステムの障害は、平均で1分あたりでも多額のコストを発生させます。ダウンタイムは単なる技術的な問題ではなく、ビジネスリスクです。ここでは、フォルトトレランスの基本概念と、それが予期せぬ障害から業務を保護する仕組みを解説しています。

システムダウンタイムは現代の企業にとって重大な課題であり、財務的・評判的な影響を及ぼします。ガートナーの調査によると、ITシステム障害は組織に天文学的なコストを発生させます。金融、医療、ECなど、継続的な運用が不可欠な業界では、堅牢な故障耐性対策の実現は単なる利点ではなく、必須の要件です。

このブログでは、フォルトトレランスの核心に迫り、その定義、動作メカニズム、および継続的なビジネス運営を維持するための重要なメリットを解説します。

フォルトトレランスとは何ですか？

故障耐性とは、インフラストラクチャが故障したハードウェアやOSから、データ損失やサービス中断なしに、別の健全なハードウェアにサービス/アプリケーションを透明かつ自動的に切り替える能力です。これは、ハードウェアやソフトウェアの故障にもかかわらず、システムが動作を継続できるように設計されたシステムの特徴です。

フォルトトレランスを考慮する際の要因

故障耐性は、単にデータのコピーを持つことだけではありません。インテリジェントなアーキテクチャが重要です。主要な要因には以下のものが含まれます：

  • 冗長性：複数のコンポーネント（ハードウェア、ソフトウェア、データパス）が用意されており、シームレスに切り替わる必要があります。これは、主要なコンポーネントが故障した場合、冗長なコンポーネントが即座に代わって動作し、サービスの中断を防止するためです。
  • モニタリング： 継続的な健康状態のチェックにより、障害を早期に検出・対応できます。プロアクティブなモニタリングは、潜在的な問題を早期に検知し、障害が拡大する前に迅速な対応を可能にします。
  • フェイルオーバーメカニズム： 自動的、高速、正確でなければなりません。自動フェイルオーバーは、冗長リソースへの迅速かつ信頼性の高い移行を保証し、ユーザーやサービスへの影響を最小限に抑えます。
  • ロードバランシング： トラフィックを分散し、単一のリソースが過負荷にならないようにします。

これらの要因を考慮することで、インフラストラクチャは問題を早期に検出し、瞬時に回復し、重要なサービスを中断なく維持できます。

フォルトトレランスはどのように機能しますか？

フォルトトレランスは、重要なシステムコンポーネントとプロセスを複製することで機能します。1つが故障した場合、別のコンポーネントが即座に役割を引き継ぎ、ユーザーへの影響はありません。これにはミラーリングされたサーバー、複製されたデータベース、または並列ネットワークパスが含まれる場合があります。移行はシームレスで、ユーザーやアプリケーションは故障に気づきません。

主要な要素には、エラー検出、故障したコンポーネントの隔離、フェイルオーバーシステムによる迅速な回復が含まれます。一部のシステムでは、コンポーネントの応答を確認するためにウォッチドッグタイマーやハートビート信号を使用します。応答がない場合、その役割は自動的にスタンバイまたはアクティブなノードに再割り当てされます。

フォルトトレランス・コンポーネント

ハードウェアシステム

FTクラスターに構成された冗長サーバー/コンポーネント、ストレージの故障耐性を確保するためのRAID（Redundant Array of Independent Disks）、スイッチやルーターなどの冗長ネットワークデバイス、重要なハードウェアにおけるデュアル電源供給などが含まれます。

ソフトウェアシステム

クラスタリングソフトウェア、仮想化プラットフォーム、オーケストレーションツールは、故障を検出しフェイルオーバープロセスをトリガーします。分散ファイルシステムとレプリケーションプロトコルは、ノード間でのデータの一貫性と整合性を維持します。

データパス

冗長ネットワークインターフェースカード（NIC）と複数のネットワークケーブルにより、1つのパスが故障してもネットワーク接続が維持されます。マルチパシング技術は、ストレージへのI/Oを複数のパスに分散することも可能です。

電源供給

無停電電源装置（UPS）、バックアップ発電機、および二重電源供給により、電気的な問題によるシステム障害を防止します。

フォルトトレランスのメリット

サービスの中断なし

ハードウェアまたはソフトウェアの障害時でもシステムが継続して動作し、ユーザーとアプリケーションにサービスの中断が発生しません。

データ損失なし

同期レプリケーションとリアルタイムミラーリングにより、コンポーネントの障害時でもデータが完全に保持され、アクセス可能です。

目立ったダウンタイムなし

リカバリ時間目標（RTO）は実質的にゼロです。コンポーネント間の移行が非常にスムーズなため、ユーザーは障害が発生したことに気づきません。

ビジネス継続性

一貫した運用を維持し、サービスレベル契約（SLA）の遵守を確保します。

フォルトトレランスの欠点

高い実装コスト

真のフォルトトレランスを実現するには、冗長なシステム、ハードウェア、またはソフトウェアへの投資が必要になる場合があります。

組み込みのサイバーセキュリティ機能なし

ハードウェア障害からは保護しますが、サイバー攻撃やランサムウェアによるデータ損失は防止できません。不変のバックアップや災害復旧ソリューションとの組み合わせが必要です。

潜在的なパフォーマンスのトレードオフ

RAMとCPUの状態をリアルタイムでミラーリングする際に、高可用性構成と比較して遅延が発生したり、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。

FT(フォルトトレランス)対応ツールの限定的な可用性

一般的な仮想化ITインフラストラクチャ向けの真の故障耐性ソリューションは、高可用性ツールほど広く利用可能ではなく、大幅なコスト増加を伴います。

高可用性（HA) vs フォルトトレランス（FT)

高可用性と障害耐性は、システム信頼性と可用性を確保するアプローチにおいて根本的に異なります：

HAはシステムの利用可能性を維持し、FTは中断なしにシステムを継続的に稼働させます。ビジネスが数秒間のダウンタイムも許せない場合 – 医療、金融取引、認証プラットフォームなど – 故障耐性は最高水準の基準です。

フォルトトレランスの一般的な用途

フォルトトレランスは、重要なインフラシステムから日常的な消費者デバイスまで、幅広いアプリケーションで利用されています。主な用途には以下のものが含まれます：

データセンター

データセンターは現代のインターネットの基盤であり、ウェブサイト、アプリケーション、データのホスティングのためのインフラを提供しています。故障耐性は、停電、ハードウェア故障、ネットワーク障害が発生した場合でもデータセンターが継続して動作できるように確保するために不可欠です。これには、冗長な電源供給装置、冷却システム、ネットワーク接続、データ複製、RAIDストレージなどが含まれます。

航空宇宙と航空

航空宇宙システムは極めて重要であり、故障は重大な結果を招く可能性があります。これらのシステムでは、コンポーネントの故障時でも安全に動作し続けるため、故障耐性が広く採用されています。これには、冗長なセンサー、アクチュエーター、制御システム、および故障耐性のある飛行制御ソフトウェアが含まれます。

医療機器

ペースメーカーやインスリンポンプなどの医療機器は、生命維持機能の監視と制御に用いられます。故障耐性は、これらの機器が部品の故障時でも信頼性高く動作し続けるために不可欠です。これには冗長なセンサー、プロセッサー、電源装置、およびエラー訂正コードが含まれます。

StarWind Virtual SAN によるフォルトトレランス

StarWind Virtual SAN （VSAN）は、コスト効率の高いハイパーコンバージドアーキテクチャを通じて真の故障耐性を提供するソフトウェア定義型ストレージソリューションです。StarWind VSANの核心は、同期型（アクティブ-アクティブ）の2ウェイまたは3ウェイレプリケーションであり、これが故障耐性のあるストレージを形成します。このアプローチにより、データの複数のコピーがすべてのクラスターノードでアクティブに維持され、即座に利用可能になります。その結果、単一障害点はありません。1つのノードがダウンしても、システムは中断なく動作し続けます。

StarWindは、専用ストレージハードウェアの必要性を排除し、運用複雑性を削減することで、ストレージフォルトトレランスのコスト効率の良い実現経路を提供します。データセンター、リモート支店、エッジ環境など、ミッションクリティカルなワークロードを実行する場合でも、StarWindはエンタープライズグレードの信頼性を提供し、ビジネスを前進させます – エンタープライズグレードのコストなしで。

結論

フォルトトレランスは、ハードウェアやソフトウェアの障害時でもシステムの継続的な動作を保証します。データ損失を防止し、ダウンタイムを排除し、ミッションクリティカルなワークロードの連続したサービスをサポートします。従来、フォルトトレランスのあるインフラ設計には追加の複雑さと多額の費用が必要であり、大規模企業のみが正当化できるものでした。しかし、StarWind VSANのようなソリューションにより、ストレージ・フォルトトレランスを実現するコスト効率の良い方法が、より広範なユーザー層に利用可能になりました。

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