障害対策の技術

④ なぜ「正常に終了させる」ことが重要なのか

第1章で学んだとおり、主記憶装置（DRAM）は揮発性です。電源が切れれば内容が消えます。

第3章で学んだデータベースの話でいえば、書き込みの途中で電源が落ちると、トランザクションが中途半端な状態になります。ロールバックで戻せるとはいえ、正常に終了できるならそのほうがはるかによいわけです。

⑤ ミラーリング

ハードディスクを2重化することで、ハードディスクの障害に備える技術です。

ミラーリングでは、1枚のインタフェースカード（SCSIカードなど）に2台のハードディスクを接続して、同一のデータを書き込みます。

これにより、一方のハードディスクに障害が発生しても、他方のハードディスクを読み書きすることで業務を中断なく続行することができます。

⑥ 構成のイメージ

同じデータを2台に書き込むため、mirror（鏡）という名前が付いています。

⑦ デュプレキシング

ハードディスクおよびインタフェースカードを2重化することで、ハードディスクの障害に備える技術です。

デュプレキシングでは、2枚のインタフェースカードに2台のハードディスクを接続して、同一のデータを書き込みます。

インタフェースカードも2重化されているので、インタフェースカードの障害にも対処することができます。

⑧ 構成のイメージ

⑨ ミラーリングとデュプレキシングの違い

違いはインタフェースカードが1枚か2枚か——この1点です。

⑩ なぜカードも二重にするのか

ミラーリングでは、インタフェースカードが1枚しかありません。

ディスクを二重にしても、その先が1つなら、そこが単一障害点になる——第4節で学んだ直列の考え方です。

$\text{全体の稼働率} = \text{カードの稼働率} \times \text{ディスク部分の稼働率}$

ディスク部分を並列にして稼働率を上げても、カードが直列で1枚なら、その稼働率が上限になります。だからカードも並列にする、というのがデュプレキシングの発想です。

⑪ 名前の由来

duplex は「二重の、2つの部分から成る」という意味です。組ごと二重にするというニュアンスが、カードまで含めて二重にすることを表しています。

⑫ どちらを選ぶか

実務では、ディスクのほうが故障しやすい（可動部品があるため）ので、ミラーリングで十分なことも多くあります。ただし、止まると損害の大きいシステムでは、デュプレキシングやさらに上位の冗長化が選ばれます。

3つ目がとくに重要

UPSを設置しただけでは、停電を検知してもサーバは終了しません。

最後の確認が抜けがち

「設置したが、実際に停電したら何も起きなかった」——これは実際に起こりうる失敗です。第6章で学んだ訓練していない手順は本番で機能しないという原則が、ここでも当てはまります。

UPSの電池には寿命がある

定期的な交換が必要です。第12章で学ぶIT資産管理では、こうした消耗品の管理も対象になります。

ミラーリングとデュプレキシングを図で確かめる

ミラーリング

```

サーバ ─── インタフェースカード ┬─ ハードディスク1

└─ ハードディスク2

```

デュプレキシング

```

サーバ ┬── インタフェースカード1 ── ハードディスク1

└── インタフェースカード2 ── ハードディスク2

```

枝分かれの位置が違う

枝分かれより前にあるものは、すべて単一障害点です。ミラーリングではカードが、デュプレキシングではサーバ本体が、それぞれ単一障害点になります。

さらに上の冗長化

どこまで二重にするかは、止まったときの損害と費用の兼ね合いで決まります。第4節で学んだ稼働率の計算が、その判断材料になります。

確認してみましょう

> 次の記述の正誤を判定せよ。

> a　UPSは、停電などのときに「システムを正常に終了させるのに必要な時間だけ」電力を供給する。

> b　ミラーリングでは、2枚のインタフェースカードに2台のハードディスクを接続する。

> c　デュプレキシングは、インタフェースカードの障害にも対処することができる。

解答　a：○　b：×　c：○

• b：×……ミラーリングでは、1枚のインタフェースカードに2台のハードディスクを接続します。2枚のカードを使うのはデュプレキシングです。

③ 使われる3つの技術

読み書きの高速化にはストライピングという技術が、信頼性向上にはミラーリング、パリティという技術がそれぞれ利用されています。

④ ストライピング

データを複数台のハードディスクに分散して書き込む技術です。

複数台のハードディスクに同時に読み書きすることが可能なため、アクセス性能が向上し、読み書きの高速化が図られます。

1つのデータを分けて同時に書くので速くなります。ただし、どれか1台でも壊れればデータが失われます。分かれた断片がそろわなければ元に戻せないからです。

⑤ パリティ

データ復旧用の冗長情報です。

データを書き込む際に、特定の演算によってパリティを生成して併せて記録します。

ハードディスクに障害が発生してその内容が失われた場合には、パリティから元のデータを逆算して求めて復元を行います。

⑥ パリティの考え方

簡単な例で考えます。データが「3」「5」「4」の3つで、その合計12をパリティとして記録しておくとします。

1つ失われても逆算で戻せるが、2つ失われると戻せない——これがパリティの性質です。

だからこそ、パリティを2か所に持つRAID 6は、2台の故障に対応できるわけです。

⑦ RAIDの区分

⑧ 表の読み方

RAID 0だけが信頼性を高めていない——これが最大の注意点です。「RAID＝冗長化」というイメージがありますが、RAID 0は冗長性を持ちません。

⑨ 必要なディスク台数と耐えられる故障

⑩ イメージで押さえる

RAID 0……データA・Bを2台に分散して書き込む（ストライピング）

RAID 1……同じデータAを2台に書き込む（ミラーリング）

RAID 5……データA・B・C・Dを分散しつつ、パリティブロックを分散記録する

• ハードディスクは3台以上で構成する
• 1台のハードディスク障害に対応できる

RAID 6……パリティを2か所持つ

• ハードディスクは4台以上で構成する
• 同時に2台のハードディスク障害に対応できる

⑪ なぜRAID 5・6ではパリティを分散するのか

パリティブロックを分散記録するという記述に注目してください。パリティを1台に集中させると、

分散させておけば、負荷も危険も分散します。第1章で学んだメモリインタリーブと同じ、競合を避けるための分散という発想です。

⑫ 実務での選択

RAID 6が選ばれる理由

RAID 5では、1台が壊れて交換した後、残りのディスクから読み出して復元する作業が発生します。この復元作業は負荷が高く、時間もかかります。

その最中にもう1台壊れると、すべて失われます。大容量のディスクほど復元に時間がかかるため、この危険が現実的になります。だからRAID 6が選ばれるわけです。

④ 照合するという点が要

デュアルシステムの特徴は、結果を突き合わせることです。

故障を検知するだけでなく、結果の正しさまで確認している——これが高い信頼性の理由です。

⑤ デュプレックスシステム

現用系と待機系の2系統のシステムから構成され、正常時は現用系でオンライン処理を行い、待機系でバッチ処理などを行うシステム構成です。

現用系が故障した場合は、待機系をオンライン処理に切り替えて処理を続行する方式になっています。

⑥ デュアルとデュプレックスの違い

⑦ 名前から導く

どちらも「二重」を意味しますが、試験では「照合するかどうか」「切り替え時間が要るかどうか」で区別します。

⑧ 待機側の使い方に注目

デュプレックスシステムでは、待機系も遊ばせていません。オンライン処理は現用系が担い、待機系は夜間バッチなどを実行します。

資源を無駄にしない工夫ですが、そのぶん切り替えには時間がかかります。

⑨ デュプレックスシステムのスタンバイ方式

デュプレックスシステムにおいて、待機系システムの待機の方式にはコールドスタンバイ、ウォームスタンバイ、ホットスタンバイの3方式があります。

⑩ 3方式を2つの軸で整理する

段階的に準備が進んでいることが分かります。

⑪ 切り替え時間と費用

準備が進んでいるほど速く切り替えられるが、そのぶん費用がかかる——というトレードオフです。

温度のたとえが分かりやすくなっています。冷えている（コールド）ほど温めるのに時間がかかり、熱い（ホット）ほどすぐ使えるわけです。

⑫ ロードシェアシステム

処理をする系を2つ以上そろえ、ロードバランサ（負荷分散装置）などで仕事を振り分ける構成です。1台あたりの負担が減るので速くなり、1台倒れても残りで受けられるので強くなります。

負荷分散システムともよばれます。

⑬ ロードシェアの位置づけ

ロードシェアは、性能向上と信頼性向上を兼ねています。第3節で学んだスケールアウトと同じ構成であり、そこにロードバランサを置いて振り分ける形です。

フェイルソフト（第5節）の考え方が、ここで実現されています。

前のテーマで学んだロードシェアシステムと、目的も構成もよく似ています。

cluster は「房、集まり」という意味です。ぶどうの房のように、複数のコンピュータをひとかたまりに見せるというイメージです。

③ グリッドコンピューティング

ネットワークでつないだ何台ものコンピュータを、見かけ上1台の高性能機として扱うやり方です。1台では歯が立たない規模の計算を、数で押して片づけます。

分散しているサーバや安価なパソコンなどを集約し分散処理することで、1拠点に高性能なプロセッサや大容量メモリを集積したコンピュータと同等の処理能力を低コストで実現できます。

④ クラスタリングとの関係

グリッドコンピューティングとクラスタリングは、両者を明確に区別するものはなく、互いにグレーゾーンが存在します。

この一文は重要です。定義の側が明確な線引きを置いていないため、試験でも厳密な区別を問う出題は考えにくいといえます。

強いて違いを挙げれば、

grid（格子、送電網）という名前は、電力網のように、必要なときに計算能力を引き出せるという発想に由来しています。

⑤ ミラーサイト

同じWebコンテンツをもつサーバを遠隔地に配置したものです。

信頼性向上のほか、アクセス集中化に対処する目的で設置することも多くなっています。

⑥ ミラーサイトの2つの目的

2つ目は、第3節で学んだレイテンシとも関係します。遠い場所のサーバにアクセスすると遅延が大きくなるため、利用者に近い場所にコピーを置くことで応答を速くできます。

⑦ 災害対策のための各種サイト

災害などでシステムが使えなくなったときに備え、別の場所に代替の設備を用意しておく考え方があります。準備の度合いによって、3つに分けられます。

⑧ ウォームサイト

災害発生時に、バックアップされたデータやプログラムを活用してシステムを復旧させることを前提に、機器などをあらかじめ用意しておく施設です。

機器は用意されているが、データは定期的に反映されるだけなので、切り替えには復元の作業と時間が必要になります。

⑨ 3つのサイトとスタンバイ方式の対応

前のテーマで学んだスタンバイ方式と、同じ考え方で整理できます。

コールド・ウォーム・ホットという呼び分けは、同じ発想で使われている——この対応を押さえておけば、どちらも同じ理屈で理解できます。

⑩ 違いは何を二重化しているか

⑪ BCPとのつながり

災害に備えて別の拠点を用意しておく取組みは、BCP（Business Continuity Plan：事業継続計画）の一部です。

第3章のバックアップの節で触れたRPOとRTOが、ここで具体的な設備の選択につながります。

⑫ 中小企業にとっての現実解

自社で代替拠点を持つのは、中小企業には負担が大きすぎます。

2つ目が最低ライン

第3章で学んだバックアップを、同じ建物の中だけに置いていては、火災や水害で一緒に失われます。遠隔地に1組を置いておくだけで、最悪の事態は避けられます。

クラウドのストレージサービスを使えば、費用をほとんどかけずに遠隔地保管が実現できます。費用対効果のきわめて高い対策として、診断士が助言すべき内容です。