フォールトトレランスとは？障害に強いシステムの必須要素！

ざっくりと

フォールトトレランスとは、障害に強い設計のことです。

フォールトトレランスとは障害に対する設計のことである。なぜならば、システムの停止が命に関わるケースもあるからだ。

例えば飛行システムや医療システムである。そして、障害が起きたとしてもシステムが止まらないようにするための方法が必要である。

つまり、安全を最優先に考えたシステム設計のことである。だから、障害に強いシステムを作るにはフォールトトレランスが不可欠である。

飛行機のパイロット
パイロットは、フォールトトレランスが非常に重要である。なぜなら、飛行中の障害が命に関わるからだ。例えば、エンジンのトラブル時のバックアップシステム。
医療スタッフ
医療スタッフは、患者の命を預かるためフォールトトレランスを必要とする。なぜなら、医療機器の障害は患者の命を危険にさらすからだ。例えば、人工呼吸器のバックアップ機能。
鉄道運転士
運転士は、フォールトトレランスを持つ信号システムに依存している。なぜなら、障害が起きたときも電車を安全に運転する必要があるからだ。例えば、信号機の冗長化システム。

フォールトトレランスは、名前の由来は「フォールト（障害）」と「トレランス（耐性）」の組み合わせです。

Google
Googleは、検索エンジンのリーダーである。なぜなら、高速かつ正確な検索を提供しているから。例えばGoogleの検索インフラは、障害が起きてもサービスが止まらないように設計されている。
Amazon Web Services (AWS)
AWSは、クラウドコンピューティングの先駆者である。なぜなら、世界中の多くの企業が彼らのサービスを信頼して使用しているから。例えばS3やEC2は高いフォールトトレランスを持ち、障害時でもデータの損失を防ぐ。
Elon Musk
Elon Muskは、技術革新の象徴である。なぜなら、TeslaやSpaceXなどの会社で先進的な技術を駆使しているから。例えばSpaceXのロケットは、障害が発生しても安全に地球に帰還できるように設計されている。

以下は、フォールトトレランスの実装手順です。

リスク評価
最初に、システム全体のリスクを評価する。なぜなら、どの部分が障害に最も影響されやすいかを知ることが重要だから。例えばネットワークの断線やサーバーの障害を想定する。
対策選定
リスク評価の結果を基に、適切なフォールトトレランスの手法を選ぶ。なぜなら、全てのリスクに同じ対策を適用するのは非効率だから。例えば、データの冗長化やバックアップの取得を検討する。
実装
選択した対策を具体的に実装する。なぜなら、計画だけでは実際の障害からシステムを守れないから。例えばRAID構成のストレージや冗長なネットワーク構成を導入する。
テスト
実装した対策の動作をテストする。なぜなら、実際の環境での動作を確認しないと安全性は保証されないから。例えば故意に障害を起こして、システムが正しく動作するかを確認する。
継続的な監視
システムの状態を継続的に監視し、障害が発生した場合は速やかに対応する。なぜなら、障害は予期せずに発生するものだから。例えば監視ツールを使用して、異常を検出したら自動でアラートを出すように設定する。

冗長性
冗長性は、システムの部品が壊れても他の部品で代替できる能力を意味する。なぜなら、同じデータや機能が複数の場所に存在することで障害の影響を最小限に抑えるから。例えば、複数のサーバーで同じサービスを提供して、一つのサーバーがダウンしても他のサーバーでサービスが続行される場合。
高可用性
高可用性は、システムがほぼ常に利用可能である状態を指す。なぜなら、短時間の停止も許容しない重要なシステムで求められる特性だから。例えば、24時間365日動作する必要がある銀行のATMやクラウドサービス。
耐障害性
耐障害性は、障害が発生してもシステムの動作が続行される能力を意味する。なぜなら、障害を完全に避けることは難しいため、障害が発生しても続行する能力が求められるから。例えば、飛行機の自動操縦システムや核施設の制御システム。

脆弱性
脆弱性は、システムの弱点や欠点である。なぜなら、それが存在するとシステムは攻撃や障害に対して弱くなる。例えば、セキュリティの穴。
フェイルアクティブ
フェイルアクティブは、障害が発生するとシステムがアクティブになる状態である。なぜなら、特定の障害を検出した時に、その障害を利用者に知らせる。例えば、アラームや通知機能。
単一点の障害
単一点の障害は、システムの一部が故障すると全体が止まってしまう状態である。なぜなら、その一部が非常に重要で、それが動かないとシステム全体が機能しない。例えば、メインサーバーの故障。

データセンターでの作業中
「このサーバはフォールトトレランスがあるの？」
「うん、障害が起きてもバックアップが自動で動くよ。」
医療機器の設定時
「この医療機器はどれくらいのフォールトトレランスがあるの？」
「高いよ。万が一の障害でも患者の安全を守れるように設計されてる。」
交通信号システムの検討中
「交通信号が止まると大変だから、しっかりフォールトトレランスは考えた方がいいよね？」
「その通り。信号の停止は命に関わるから、必ずバックアップシステムを用意するよ。」