【サーバーNo.534】今更聞けない！クラスタリングサービスをサクッと解説

クラスタリングサービスについて知らない方にもわかりやすく、その仕組みや活用方法を丁寧にまとめた記事です。

Table of Contents

クラスタリングサービスとは？

クラスタリングサービスとは、サーバーやデータベースなどのリソースを複数のノードに分散配置し、それらをまとめて1つのシステムとして管理する仕組みです。これにより、システムの可用性や拡張性が向上し、障害発生時にもサービスを継続できます。

わかりやすい具体的な例

例えば、人気のネットショップで商品を購入しようとしたとき、注文が集中してサーバーがダウンしないように、複数のサーバーをグループ化し、負荷を分散させて安定的に稼働させる仕組みがクラスタリングサービスです。

graph LR A[ユーザーの注文リクエスト] --> B{クラスタリングサービス} B --> C[サーバー1が対応] B --> D[サーバー2が対応] B --> E[サーバー3が対応] C --> F[注文完了] D --> F E --> F note right of B: 各サーバーに負荷を分散し、\n障害発生時にも対応

クラスタリングサービスは、複数のサーバーが協力して処理を分担することで、どれか1台が故障しても他のサーバーが代わりに動く仕組みです。

もう一つの例として、大量の動画を配信するサイトでは、アクセスが集中した場合にも複数のサーバーで同時に動画を配信し、視聴者が途切れずに動画を楽しめるようにしています。

graph LR A[視聴者アクセス] --> B{クラスタリングサービス} B --> C[配信サーバーA] B --> D[配信サーバーB] B --> E[配信サーバーC] C --> F[動画配信] D --> F E --> F note right of B: 各サーバーが同時に動画を\n配信し、負荷を軽減

動画配信サイトでは、視聴者が集中する時間帯でも、複数のサーバーが分担して動画を届けるため、快適に視聴できます。

クラスタリングサービスはどのように考案されたのか

クラスタリングサービスは、大規模なシステムが発展した1990年代、企業のIT環境での安定稼働を目的に考案されました。当初は、単一のサーバーが障害で停止すると全体がダウンするリスクがあり、これを解決するため複数サーバーを連携させる方法が必要とされました。

graph LR A[1990年代 IT化の進展] --> B[大規模システムの誕生] B --> C[単一サーバーに障害リスク] C --> D[クラスタリングの発案] D --> E[複数サーバーで冗長化] E --> F[サービスの安定稼働] note right of D: 障害時の復旧を早める\nための技術

考案した人の紹介

クラスタリングサービスの発展に大きく貢献したのは、米国のコンピュータ科学者デヴィッド・カトラー氏です。彼はマイクロソフトでWindows NTの開発に携わり、その中でサーバーの可用性を高める必要性を感じ、クラスタリング技術を導入しました。その後、多くのIT企業がこの考えを取り入れ、商用クラスタリングサービスが普及しました。

考案された背景

1990年代はインターネットの普及と共に企業のITシステムが急成長し、24時間稼働が求められるようになりました。この背景から、単一障害点を減らし、サービス継続を実現する手段としてクラスタリングサービスが必要とされました。

クラスタリングサービスを学ぶ上でつまづくポイント

クラスタリングサービスを学び始める人が最も悩むのは、ノードや冗長化といった専門用語の理解です。例えば「ノード」はサーバー1台を指し、「冗長化」は予備を設けて安全性を高めることを意味します。また、「ロードバランサー」や「フェイルオーバー」など、他のサーバー技術用語も頻出し、初心者は混乱しがちです。しかし、これらの用語を一つひとつ分解し、役割を明確にすると理解が進みます。

クラスタリングサービスの構造

クラスタリングサービスの構造は、複数のノード（サーバー）を一元的に管理し、ロードバランサーで負荷を均等に分散させる仕組みです。各ノードは独立して動作しますが、クラスターマネージャーが全体を制御し、障害時にはフェイルオーバー機能が自動で作動しサービス継続を実現します。

graph LR A[ユーザー] --> B[ロードバランサー] B --> C[ノード1] B --> D[ノード2] B --> E[ノード3] C --> F[処理結果返却] D --> F E --> F B --> G[クラスターマネージャー] G --> H[障害時のフェイルオーバー管理] note right of B: 負荷分散を担当 note right of G: クラスター全体を統括

クラスタリングサービスを利用する場面

クラスタリングサービスは、大規模なシステムやサービスの安定稼働に欠かせない存在です。

利用するケース1

例えば、オンラインバンキングでは多くのユーザーが同時に取引を行います。この場合、クラスタリングサービスを導入し、複数のサーバーに取引データを分散させることで、高い処理能力とデータの冗長性を確保できます。これにより、万が一1台のサーバーが停止しても、他のサーバーが取引を継続し、ユーザーに影響を与えません。

graph LR A[ユーザー取引要求] --> B[クラスタリングサービス] B --> C[取引サーバー1] B --> D[取引サーバー2] B --> E[取引サーバー3] C --> F[取引完了] D --> F E --> F note right of B: 取引データを分散処理し、\n高可用性を確保

利用するケース2

ECサイトのセール時にはアクセスが集中します。クラスタリングサービスを導入しておくことで、複数のサーバーが同時に顧客の注文処理を分担し、注文完了までスムーズに対応できます。これにより、サイトがダウンせず、売上機会を逃しません。

graph LR A[顧客アクセス集中] --> B[クラスタリングサービス] B --> C[注文サーバーA] B --> D[注文サーバーB] B --> E[注文サーバーC] C --> F[注文完了] D --> F E --> F note right of B: 各注文を分散処理し\nサイト安定稼働

さらに賢くなる豆知識

クラスタリングサービスでは、各ノードのOSやハードウェアが異なる環境でも動作可能な「マルチプラットフォーム対応クラスタリング」も存在します。これにより、異種サーバー環境でも柔軟に冗長化を図れる点は意外と知られていません。

あわせてこれも押さえよう！

クラスタリングサービスの理解を深める上で、あわせて学ぶべきサーバー技術を5つ紹介します。

ロードバランサー

複数のサーバーに対し、リクエストを均等に振り分ける装置で、クラスタリングと組み合わせて安定稼働を実現します。

フェイルオーバー

一部のサーバーが障害で停止した際、自動的に他のサーバーへ処理を引き継ぐ仕組みです。

レプリケーション

データベースの内容を複数のサーバーに複製し、障害時でもデータを保護します。

ノード

クラスタリング内で動作する各サーバーを指し、役割分担を担います。

クラスターマネージャー

クラスタリング全体の管理やノードの監視を行うソフトウェアです。

まとめ

クラスタリングサービスを理解することで、大規模システムの安定運用や障害時の迅速対応が実現できます。特にビジネスの現場では、サービス停止リスクを下げ、顧客満足度向上に直結します。今後のIT環境において欠かせない知識です。