データにおいて、耐久性と可用性は信頼性が高く効率的なデータストレージシステムを維持するために重要です。
両者は異なる機能を果たしますが、それらの違いと連携の仕方を理解することは、企業の情報を管理し保護するために欠かせません。
耐久性とは？
データ耐久性とは、一度データが保存されると、それが損失や破損から保護され、必要であれば数年から数十年後でも完全な状態で復元可能であることを意味します。
このデータ保護の概念は、データの完全性が最優先される金融サービスや医療などの業界で特に重要です。
これらは、データ耐久性を向上させる方法の一例です。
• 冗長性：異なる場所にデータの複数のコピーを保存する
• 堅牢なストレージシステムの使用：AWS S3やGoogle Cloudストレージでは、エラー修正符号（Erasure Coding）を使い、障害時にデータを復元できるようにすることで、ハードウェア障害などによるデータ損失を防止
• 強力なセキュリティ対策：暗号化、アクセス制御、定期的な監査などで、データの損失や不正な変更を防ぐ
• データライフサイクル管理：データ保持、アーカイブ、削除に関するポリシーを策定する
このような手段を活用することで、データの耐久性を高め、長期間にわたってデータを安全に保持することができます。
可用性とは？
可用性とは、任意の時点でストレージ内のデータにアクセスできることを指します。
これは、システムが常に稼働していることが求められる場面で非常に重要です。
特に、eコマースや通信業界では、短い中断であっても問題を引き起こす可能性があるため、可用性が重要です。
可用性は通常、システムがどれだけ安定して稼働し応答できているかを示す稼働時間のパーセンテージで測定されます。
可用性の期待値は、通常サービスレベル契約（SLA）に詳細に定められています。
これらは、可用性を向上させる方法の一例です。
• ロードバランシング：複数のサーバーやノードに負荷やストレージを均等に分散し、単一のサーバーが過負荷になり応答できなくなるのを防ぐ
• クラスタリング：複数のサーバーが同じ作業負荷に対して連携して動作し、1台のサーバーが故障してもサービスを維持する
• フェイルオーバー：システムが自動的に別のクラスタやノードにトラフィックをリダイレクトし、障害が発生してもサービスを継続させる
• 定期的なバックアップと災害復旧計画：必要に応じてデータを迅速に復元できるように準備する
• レプリケーション：クラスタや複数の場所に冗長なデータコピーを保存し、1つのサーバーがダウンしてもアクセス可能にする
• 高可用性アーキテクチャ：冗長なコンポーネントとフェイルオーバーメカニズムを備えたハードウェアを使用し、しばしばロードバランシングと組み合わせて運用
耐久性と可用性の違い
データ耐久性と可用性は、どちらも堅牢なデータストレージ戦略において重要ですが、それぞれが異なる側面をカバーします。
耐久性はデータの長期的な保護に焦点を当て、可用性はデータの即時アクセス性を確保することに注力しています。
この二つにおいて重要となるのがバランスです。
耐久性に過度に重点を置くと、データアクセスの速度が低下することがあります。
一方、可用性を優先するとデータの長期的な安全性が損なわれる可能性があります。
高可用性とデータセキュリティのバランスを取ることは難しいため、両方を考慮した戦略が必要となります。
さまざまな業界における耐久性と可用性
耐久性と可用性の両方が、各業界の特定の要求を満たすために重要です。
異なる業界での使用例を比較することで、耐久性と可用性がどれだけ重要なのか、より理解することができます。
金融業界
金融業界においては、データ耐久性が最も重要です。
すべての取引、顧客記録、コンプライアンスレポートは、監査、顧客の紛争対応、およびデータ保存に関する規制遵守のため、数年間にわたって完全に保持される必要があります。
• 優先度: データ耐久性が最優先されます。データの損失や破損は、金融損失、法的問題、顧客の信頼失墜につながる可能性があります。
Eコマース業界
Eコマースでは、システムが常時稼働し続けることが求められます。
そのため、データの可用性が極めて重要です。
取引の処理、在庫の管理、顧客体験のパーソナライズなど、データは常にアクセス可能でなければなりません。
特に、ピーク時のショッピングやフラッシュセールの期間中には必須です。
• 優先度: データ可用性が最優先です。ダウンタイムが発生すると、売上の損失や顧客ロイヤルティの低下を招く可能性があります。
通信業界
通信業界では、データ耐久性とデータ可用性の両方が求められます。
一方で、顧客データや運用ログを長期間にわたって正確に保存する必要がありますが、他方では、ネットワーク管理やサービス提供、リアルタイムでの問題解決のために即座にデータにアクセスできることが求められます。
• 優先度: サービスの信頼性と顧客満足度を維持するため、データ耐久性と可用性の両方が重要です。
データの耐久性と可用性を確保するためのベストプラクティス
信頼性の高いデータストレージインフラを構築するためには、データ耐久性と可用性の両方を強化するための戦略的なアプローチが必要です。
これらは異なる目的を果たしますが、システムを強固かつアクセスしやすくするために相互依存しています。
以下は、両者をサポートするための組織が採用できるベストプラクティスです。
データ耐久性
• 冗長ストレージ: 異なる物理的な場所やクラウドストレージにデータの複数のコピーを保存することで、データセンターのハードウェア障害、自然災害、その他のイベントによるデータ損失を防ぎます。冗長性を持たせることで、一部のデータが破損しても、他のコピーが無事である可能性が高くなります。
• 高度なバックアップ戦略: 定期的なバックアップはデータ耐久性の基盤です。バックアップは単に取っておくだけでなく、管理方法も重要です。増分バックアップ（最後のバックアップ以降の変更のみを保存）やスナップショット（特定の時点のデータ状態を保存）を導入することで、データ損失のリスクをさらに低減し、復旧時間を短縮しつつ、ストレージコストを削減できます。
• データのレプリケーション: 分散システム内でデータを複数のノードに同期させるレプリケーションは、データ耐久性を維持するために重要な手法です。1つのノードが故障した場合でも、データは他のノードから取得でき、損失や破損が防止されます。さらに高度なシステムでは、ほぼ瞬時にフェイルオーバーを提供できるレプリケーションがあり、ダウンタイムを最小限に抑えます。
• データ整合性チェック: データが意図的または意図せずに変更された際に通知するための整合性チェック（チェックサムやハッシュ関数など）を定期的に実施することで、問題が発生した場合に迅速に修正できます。
データの可用性
• フォールトトレランス: Microsoft Azureの可用性ゾーンのように、システムはコンポーネントの故障時にも継続して動作するように設計するべきです。たとえば、クラスタリングでは、複数のサーバーが同じ作業負荷に取り組みます。1台が故障しても、他のサーバーがその役割を引き継ぎ、サービスの中断を防ぎます。
• ロードバランシング: 作業負荷を複数のサーバーやノード、クラスター間で均等に分散することで、システムが高負荷でも応答し続け、単一障害点を防ぎます。ロードバランシングはリソース利用の最適化にも役立ち、パフォーマンスと可用性を向上させます。
• 監視とアラート: リアルタイムの監視ツールを導入し、サーバーやストレージのパフォーマンス、ネットワークトラフィック、データアクセスパターンを監視することで、潜在的な問題を早期に発見し、エスカレートする前に対処します。
• 災害復旧: これらの予防策を講じていても、災害は発生し得ます。災害復旧計画は、データ可用性を迅速に復元するための手段です。データ復元の手順、データセンターの冗長性、代替アクセスルート、アウトリーチ戦略を含め、アウトテージ時の事業継続性を確保します。
Aerospikeのデータ耐久性と可用性における役割
データ主導型の業界では、信頼性と高速性の両方を提供するシステムが競争力を維持するために必要です。
Aerospikeは、データ耐久性とデータ可用性の両方の要求に応えるソリューションを提供し、この分野で技術的専門性を発揮しています。
Aerospikeはデータの耐久性をどのようにサポートしているのか
Aerospikeのデータ耐久性の基盤は、その分散アーキテクチャにあります。
この設計により、データが複数のノードに分散され、障害点が発生してもシステム全体が影響を受けにくくなります。
また、Aerospikeは同期レプリケーションを採用しており、データはトランザクションが完了する前に複数のストレージノードに書き込まれます。
この冗長性戦略により、ノードが突然障害を起こした場合でも、他のノードからデータが安全に復元できるようにしています。
さらに、AerospikeはSSDなどの永続ストレージオプションをサポートしており、これによって耐久性が一層強化されています。
Aerospikeはデータの可用性をどのようにサポートしているか
Aerospikeは、リアルタイムのレプリケーションと自動フェイルオーバーを組み合わせることで高い可用性を実現しています。
ノードが使用不能になると、システムは自動的にクエリを他のノードにルーティングし、データアクセスの中断を防ぎます。
この機能は、常時稼働が求められる通信業界やEコマース業界にとって特に重要です。
Aerospikeのアーキテクチャは、水平スケーラビリティを念頭に設計されており、データ需要が増加してもパフォーマンスの劣化を防ぎつつ、新しいノードを追加することで高可用性を維持できます。
さらに、Aerospikeはマルチサイトクラスタリングを活用しており、地理的に分散したクラスタ間でデータを複製することで、地域的な障害がデータ可用性全体に影響を与えないように保護しています。
業界ニーズに合わせたソリューションのカスタマイズ
Aerospikeの柔軟性は、各業界が直面する固有の課題に適応することを可能にします。
金融サービス業界では、トランザクションの整合性を優先しつつ、ストレージ内のデータに対する高速アクセスをサポートできます。
Eコマース業界では、リアルタイムで大量のデータを処理し、ピーク時のトラフィック中でも優れた顧客体験を提供するように設定できます。
また、通信業界では、信頼性を維持し、顧客満足度を高めるためにシステムを構成できます。
データ耐久性と可用性の両方に重点を置くことで、Aerospikeは組織がストレージ内のデータを保護しつつ、それを迅速にアクセス可能にします。
この二重の機能は、データ管理戦略において回復力と速度が求められる業界にとって特に重要です。
正しいバランスの見つけ方
データ耐久性とデータ可用性のバランスを取ることは、単なる技術的な課題ではなく、重要な業界で事業を展開する企業にとって不可欠な要件です。
ストレージ内のデータの量と重要性が増大する中で、データ耐久性と可用性を維持する能力は、競争力を保ち続けるための差別化要素となります。
データの耐久性とは、情報が一度保存されると、それが損失や破損から保護され、長期間にわたってその価値が保持されることを意味します。
一方、データの可用性では、その情報が必要なときにいつでも、どこでも迅速にアクセスできることを指し、継続的な業務運営やリアルタイムの意思決定を可能にします。
このバランスをウェブスケールで達成するためには、先進的なデータ管理戦略が求められます
Aerospikeの分散アーキテクチャとリアルタイムレプリケーションは、データ耐久性、可用性、そしてリアルタイムアプリケーションを支えるために必要な高いパフォーマンスを提供します。
金融サービス、Eコマース、通信業界のようにデータがミッションクリティカルである業界において、Aerospikeは信頼性と速度を提供し、競争力を構築・維持するための基盤を支えます。
データの保存とアクセスの両方に焦点を当てることで、Aerospikeは情報を保護しつつ、ビジネス成果の向上に役立てることができます。
本ブログは2024年9月18日「Balancing data durability and data availability for high-performance applications」の翻訳です。
