フォールトトレランスとは？フォールトトレラントとの違いや具体例について紹介

フォールトトレランスとは？

フォールトトレランスとは、システムに何らかの障害が発生した場合でも、その障害がシステム全体に深刻な影響を与えることなく、正常な運用を継続できる能力を指します。これは、例えばサーバーの一部が停止しても、他のサーバーがバックアップとして機能することで、システム全体が止まらないようにする仕組みです。

フォールトトレランスは、多くの分野で重視されています。特に金融業界や交通システム、そして航空業界では、システムの一時的な停止やエラーが重大な問題につながる可能性があるため、フォールトトレランスは欠かせません。また、現代のクラウドサービスでも、高い可用性を維持するためにフォールトトレランスが組み込まれています。

フォールトトレランスの基本的な考え方は、システムの一部に障害が発生しても、他の部分がその役割を引き継ぎ、サービスの継続を保証するというものです。このために、冗長性やバックアップシステムを備えることが一般的です。

フォールトトレラントとの違いは？

フォールトトレランスとフォールトトレラントは似たような言葉ですが、細かな点で異なります。

フォールトトレランス

フォールトトレランスとは、システムが部分的に障害を受けても、全体としての機能を維持できる能力です。この場合、いくつかの機能が低下したり、一部の処理が遅延することがあっても、サービス全体が停止することはありません。重要なのは、完全に止まることなく、ある程度のパフォーマンスを保ち続けることです。

フォールトトレラント

フォールトトレラントとは、より厳密な意味での信頼性を求める場合に使われます。障害が発生しても、ユーザーや外部からはまったく気付かれないレベルでシステムが自動的に問題を処理し、継続してサービスを提供することが求められます。例えば飛行機の制御システムや病院の生命維持装置のような、絶対に失敗が許されない状況で使われます。

簡単に言うと、フォールトトレランスは「システムが障害を受けても何とか動き続ける」状態であり、フォールトトレラントは「障害があってもシステムが完全に問題なく動き続ける」状態です。つまり、フォールトトレラントのほうが、より高い信頼性が求められる場合に適用される言葉です。

フォールトトレランスの具体例

フォールトトレランスを実際の事例で見ると、どのようにシステムが設計されているかがよくわかります。

クラウドコンピューティング

クラウドコンピューティングは、フォールトトレランスの典型的な応用例です。例えば、Amazon Web Services （AWS） や Microsoft Azure のようなクラウドプロバイダーは、世界中に分散されたデータセンターを持ちます。そのため、特定のデータセンターがダウンした場合でも、他のデータセンターがその役割を引き継いでサービスを提供し続けることができます。これにより、ユーザーはシステム障害に気付かないまま、クラウドサービスを利用し続けられるのです。

製造業

製造業におけるフォールトトレランスの例として、自動車の組み立てラインがあります。自動化された工場では、複数のロボットが連携して作業を行っていますが、仮に1台のロボットが故障しても、他のロボットがその作業を代わりに行うように設計されています。これにより、生産ライン全体が止まることなく、効率的に運営され続けます。

航空宇宙産業

航空機の制御システムもフォールトトレランスの優れた例です。飛行中に何らかの障害が発生した場合でも、別のバックアップシステムがすぐに作動して飛行の安全を確保します。例えば、エンジンや操縦システムには複数の冗長化された回路があり、一部の回路が故障しても他の回路が同じ機能を果たし続けるようになっています。これにより、航空機は安全に飛行を続けることができ、乗客や乗員が危険にさらされることはありません。

フォールトトレランスの冗長性

フォールトトレランスの冗長性とは、システムが障害に対して耐性を持つために、余分なリソースやコンポーネントを用意する設計手法を指します。冗長性は、システムの信頼性と可用性を高めるための鍵となる要素です。冗長性を持たせることで、あるコンポーネントが故障した場合でも、他のコンポーネントがその機能を代替し、システム全体の稼働を継続させることができます。

冗長性の具体的な実装例には、デュアルサーバーやミラーリング、負荷分散などがあります。デュアルサーバーでは、同じ役割を果たす2台のサーバーが設置され、片方が故障した場合にもう片方が自動的にその機能を引き継ぎます。ミラーリングは、データを2つの異なる場所に保存することで、一方のデータが失われた場合でも、もう一方から復元できる仕組みです。また、負荷分散では、複数のサーバーにリクエストを分配することで、一台のサーバーに過度の負荷がかかることを防ぎます。

このような冗長性を持たせることで、システム全体の信頼性が向上し、故障時のダウンタイムを最小限に抑えることが可能になります。特に、ビジネスの継続性が求められる環境では、冗長性の設計が必須です。

フォールトトレランスのメリット

フォールトトレランスのもっとも大きなメリットは、システムの信頼性が向上し、ダウンタイムを最小限に抑えることができる点です。フォールトトレランスを実現することで、システムが障害に直面した際でも、継続的にサービスを提供できるため、ビジネスの中断を防ぎます。これにより、顧客の信頼を獲得し、企業の評判を保つことが可能になります。

また、フォールトトレランスの実装によって、運用コストを抑えることができる場合もあります。障害が発生した際に迅速に復旧できるため、修復作業にかかる時間やリソースを削減できます。これにより、長期的にはコスト削減につながる可能性があります。

さらに、フォールトトレランスは、ビジネスの成長を促進する要因ともなります。システムの可用性が高まることで、新しいビジネスチャンスを逃さずにキャッチできるようになります。例えば、24時間365日の稼働が可能なシステムは、顧客の需要に応えるための柔軟性を提供し、競争優位性を確保することに寄与します。

フォールトトレランスのデメリット

フォールトトレランスには多くのメリットがある一方で、いくつかのデメリットも存在します。もっとも顕著なデメリットは、導入コストが高くなることです。冗長化されたシステムを設計・実装するためには、追加のハードウェアやソフトウェアが必要になるため、初期投資が増加します。

また、フォールトトレランスを実現するための技術的な知識が求められるため、専門的なスキルを持った技術者が必要です。これにより、システムの設計・運用が複雑化し、メンテナンスやアップグレードにも手間がかかることがあります。

さらに、フォールトトレランスを持たせることで、システムが余分なコンポーネントを持つため、エネルギー消費やスペースの無駄が生じる可能性があります。特に大規模なシステムにおいては、これが顕著になることがあるため、導入にあたってはコスト対効果を十分に検討する必要があります。

フォールトトレランスの実現方法

フォールトトレランスを実現するためには、いくつかの方法があります。もっとも一般的な方法は、ハードウェアの冗長化です。これは、同じ機能を持つ複数のコンポーネントを用意し、一部が故障しても他のコンポーネントがその機能を引き継ぐ仕組みです。

次に、ソフトウェアレベルでのフォールトトレランスも重要です。システムが障害を検出した際に、自動的に復元するためのアルゴリズムやチェックポイントを設定することで、システムの可用性を向上させることができます。例えば、データベースにおいては、トランザクションのロールバック機能を備えていることで、障害が発生した場合でも元の状態に戻すことが可能です。

また、クラウドコンピューティング環境では、分散型アーキテクチャを採用することでフォールトトレランスを向上させることができます。複数のサーバーにデータを分散させ、特定のサーバーが故障した場合でも他のサーバーがデータを保持し続けることで、サービスの継続が可能になります。

最後に

フォールトトレランスは、システムが障害に直面した際にも信頼性を持って動作し続けるための重要な技術です。特に、現代のビジネス環境においては、フォールトトレランスの実現が企業の競争力を高める要因となります。フォールトトレラントとの違いを理解し、具体的な事例やメリット・デメリットを考慮することで、より効果的にフォールトトレランスを導入することができます。今後も、フォールトトレランスの重要性はますます増していくことでしょう。

「MENTENA（メンテナ）」は、クラウド型の設備保全システムを展開しています。クラウドを活用した情報の一元管理により情報共有がしやすくなり、また、システム障害が発生した場合もフォールトトレランスにより、安心してご利用いただくことができます。