冗長化

冗長化とは

冗長化（じょうちょうか）とは、システムが障害に見舞われても、全体の機能を維持できるように、予備の装置を平常時から運用する手法です。このアプローチにより得られる安全性は「冗長性」として称され、英語ではリダンダンシー（redundancy）と呼ばれています。冗長化の目的は、システムの稼働継続を可能とし、特に重要なサービスが突然停止することを防ぐことです。例えば、金融機関や交通機関など、いつでも稼働が求められるシステムでは、冗長化が特に重要です。

冗長化のシステム構成

冗長化されたシステムは、大きく「デュアルシステム」と「デュプレックスシステム」に分類されます。

デュアルシステム

デュアルシステムは、同じ処理を2つのコンピュータシステムで行い、その結果を照合して処理の正確性を確認する構成です。この方式では、サーバーや電源、データベースなど全ての要素を二重化し、冗長性を確保します。金融機関や交通機関のシステムでは、特にこの構成を用いることが多く、万が一の障害が発生しても、もう片側のシステムが機能を維持することが可能です。障害発生時には不具合のある側をシステムから切り離し、残った側で処理を続けます。

デュプレックスシステム

デュプレックスシステムは、主系（稼働系）と副系（待機系）から成ります。副系には「ホットスタンバイ」と「コールドスタンバイ」の2種類があります。ホットスタンバイでは、待機系を常に稼働可能な状態にしておき、障害発生時には直ちに切り替えます。コールドスタンバイでは、主系でのオンライン処理と副系でのバッチ処理を行い、主系の障害時に副系が引き継ぎます。

クラスタシステム

クラスタシステムには、高可用性クラスタシステムと負荷分散クラスタシステムがあります。高可用性クラスタは、フェイルオーバー機能があるシステムで、不具合発生時に処理を別のシステムに切り替えます。一方、負荷分散クラスタは、複数のコンピュータが同時に稼働し、負荷を分散して並列処理を行います。

冗長化技術の適用分野

冗長化は、様々な分野で必要とされます。特に、ミッションクリティカルなシステムや大規模なデータセンターでは、データの冗長な保存や誤り検出訂正の技術が採用されます。また、電力供給や鉄道システム、航空機、さらには建築の領域に至るまで、冗長化は重要な役割を果たします。

自動車とブレーキシステム

例えば、自動車のブレーキシステムでは、前後の車輪で異なる油圧システムを構成しており、片方の故障が発生してももう片方で制御が可能です。これにより、運転者は安全に制動することができるのです。

建築における冗長性

建築の分野では、例えば2001年のアメリカ同時多発テロ事件を契機に、構造物における冗長性の重要性が再認識されました。設計段階で単なる最適化ではなく、冗長性を確保することが求められるようになっています。

異種冗長化

異種冗長化とは、異なる種類のシステムや部品を用いることで、同じ原因で全ての冗長系が故障するリスクを低減し、より高い耐障害性を持たせる手法です。たとえば、電車では電気ブレーキだけでなく、油圧ブレーキや空圧ブレーキを併用することで、万全な安全対策を施しています。

冗長化は、システムの安全性と可用性を高めるための重要な技術です。ただし、その実装には多大なコストがかかるため、適切なバランスを見極めなければなりません。

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