スケーラビリティと高可用性の解説

概要

スケーラビリティ と 高可用性 の短い講義 — クラウドアーキテクチャと資格試験で必須の概念。コールセンターの比喩と AWS 例で、垂直・水平スケーリングの違いと高可用性の位置づけを説明している。

スケーラビリティ vs 高可用性

スケーラビリティ は、システムが適応してより大きな負荷を扱えることを意味する。高可用性 とは異なるが関連する概念。

高可用性 は、データセンターの喪失を乗り越えるため、少なくとも2つのデータセンターまたはアベイラビリティゾーンでアプリを稼働させること。

垂直スケーラビリティ（スケールアップ）

• 定義： インスタンスの サイズ を増やす（スケールアップ/ダウン）。
• コールセンターの比喩： ジュニアオペレーターは5コール/分、シニアは10コール/分。スケールアップ＝1人のオペレーターを強化する。
• AWS 例： EC2 — t2.micro から t2.large へ。インスタンスは t2.nano（0.5 GB RAM、1 vCPU）から u-12tb1.metal（12.3 TB RAM、450 vCPUs）まで。
• 使いどころ： RDS、ElastiCache など 非分散システム のDBで、インスタンスタイプを上げてスケールする。ハードウェアの上限で垂直スケールには限界がある。

水平スケーラビリティ（スケールアウト / Elasticity）

• 定義： インスタンスやシステムの 台数 を増やす。
• コールセンターの比喩： 1人のオペレーターが過負荷 → 2人目、3人目、6人目を雇う。オペレーターを増やしてキャパシティを伸ばす。
• AWS 用語： スケールアウト＝インスタンスを増やす；スケールイン＝減らす。Auto Scaling Groups やロードバランサーと組み合わせる。
• 前提： 分散システム であること。すべてのアプリが分散できるわけではない。
• 典型的使用： Webアプリやモダンアプリ。EC2 などのクラウドではインスタンスを容易に増やせる。

高可用性（HA）

• 定義： データセンター障害を乗り越えるため、少なくとも2つのデータセンターまたはアベイラビリティゾーン で同じアプリを稼働させる。
• コールセンターの比喩： ニューヨークに3人、サンフランシスコに3人。NY が接続を失っても SF でコールを受ける。
• パッシブ HA： 1台 active、1台 standby（例：RDS Multi AZ）。
• アクティブ HA： 全インスタンスが能動的にトラフィックを処理（例：複数 AZ で水平スケール）。
• AWS： Auto Scaling Group やロードバランサーで マルチ AZ を有効化。

要点

• 垂直スケーリング＝インスタンスを大きくする；DBなどの非分散システム向け。
• 水平スケーリング＝インスタンス数を増やす；Webアプリなどの分散システム向け。スケールアウト＝増やす、スケールイン＝減らす。
• 高可用性＝複数 AZ（またはデータセンター）で同じ負荷を扱い、障害を乗り越える。
• HA はパッシブ（standby）かアクティブ（全ノードがトラフィックを処理）のいずれか。

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Claudeによる翻訳