システム構成要素｜システムアーキテクト試験

壊れても続けるか止めるか、何を共有し何で測るか

システム構成要素の分野では、複数の機器やサービスを組み合わせて、止まりにくく速いシステムを作る方法を扱います。故障への構え方、指標がどこに効くか、つなぎ方と分け方を区別すると整理できます。

故障を前提に備えるのがフォールトトレランスで、多重化がその基本です。一部が壊れても機能や性能を落として動き続けるのがフェールソフト、安全な側に止めるのがフェールセーフ、誤った操作をさせないのがフールプルーフです。信号機を故障時に赤にするのは、止めて安全を守る考え方に当たります。

MTBF は故障の起きにくさ、MTTR は直す速さを表します。予防保守は MTBF に、待機系への自動切替えや保守拠点の分散は MTTR に効きます。稼働率は、直列の部分は全てが動く確率を掛け、並列の部分は全てが壊れる確率を 1 から引いて組み立てます。災害対策では、どの時点まで戻すかが RPO、いつまでに戻すかが RTO で、同期レプリケーションは RPO を最も短くします。

ストレージは、サーバに直結する DAS、LAN でファイルを共有する NAS、専用のネットワークでブロック単位に扱う SAN に分かれます。見せる容量と物理的な割当てを切り離し、使った分だけ割り当てるのがシンプロビジョニングです。データベースのクラスタでは、全サーバがデータを共有するシェアードエブリシングなら1台が壊れても処理を続けられます。

処理を分ける仕組みも目的で見分けます。MapReduce はキーと値の組を作る段と、キーごとに集める段で大量のデータを並列に処理します。RPC は遠くの関数を手元のように呼びます。マイクロサービスはサービスごとの変更がしやすく、エラーが続く相手への要求を止めるサーキットブレーカーで障害の波及を抑えます。

性能の見積りは、確率や比率で重み付けした平均で考えます。並列化の効果には並列化できない部分やオーバヘッドで上限があり、割合を問うときは分母を先に決めます。キャパシティプランニングは、処理量の伸びを見込み、必要な資源を適切な時期に増強して、適正な費用で性能を保つ活動です。