フォールトトレラントシステム
概要
フォールトトレラントシステムとは、システムの一部が故障しても全体の機能を維持し続けることができる設計や仕組みを指します。これにより、システムの信頼性と可用性が向上し、重要な業務やサービスの中断を最小限に抑えることができます。
人の生活への影響
フォールトトレラントシステムは、私たちの日常生活においても多大な影響を与えています。例えば、銀行のオンラインシステムや航空管制システムなど、重要なインフラが停止することなく稼働し続けることで、私たちの生活がスムーズに進行します。また、医療機器や交通システムなどでもフォールトトレラント設計が採用されており、安全性と信頼性が確保されています。
詳しい説明
フォールトトレラントシステムは、冗長性を持たせることで実現されます。具体的には、システムの重要なコンポーネントを二重化（デュアル化）し、一方が故障した場合でももう一方が正常に動作するようにします。例えば、データセンターでは、複数の電源供給装置や通信回線を用意し、一つが故障しても他の装置や回線がバックアップとして機能します。
また、フォールトトレラントシステムは、ソフトウェアのレベルでも実現されます。例えば、分散システムでは、データを複数のサーバに分散して保存し、一つのサーバが故障しても他のサーバからデータを取得できるようにします。これにより、システム全体の信頼性が向上し、データの損失やサービスの中断を防ぐことができます。
さらに、フォールトトレラントシステムは、自己診断機能や自動修復機能を備えていることが多く、故障が発生した際に迅速に問題を検出し、修復することができます。これにより、システムのダウンタイムが最小限に抑えられ、継続的なサービス提供が可能となります。
具体例
航空機のシステム
現代の航空機は、飛行中にシステムの一部が故障しても安全に飛行を続けられるように設計されています。例えば、飛行制御システムやエンジン制御システムは冗長化されており、一つのシステムが故障しても他のシステムがバックアップとして機能します。データセンター
データセンターでは、電源供給装置や通信回線、サーバーなどが冗長化されています。例えば、複数の電源供給装置を用意し、一つが故障しても他の装置が電力を供給することで、システムの停止を防ぎます。また、データは複数のサーバーに分散して保存されており、一つのサーバーが故障しても他のサーバーからデータを取得できます。銀行のオンラインシステム
銀行のオンラインシステムは、24時間365日稼働し続ける必要があります。そのため、システムの重要なコンポーネントは冗長化されており、故障が発生してもサービスの中断を最小限に抑えることができます。例えば、トランザクション処理システムやデータベースは複数のサーバーで運用されており、一つのサーバーが故障しても他のサーバーがバックアップとして機能します。医療機器
病院で使用される医療機器もフォールトトレラント設計が採用されています。例えば、生命維持装置やモニタリングシステムは、故障が発生しても患者の安全を確保するために冗長化されています。これにより、機器の一部が故障しても他の機器がバックアップとして機能し、患者の治療が継続されます。
フォールトトレラントシステムの実装
デュプレックスシステム
デュプレックスシステムは、主系（現用系）と従系（予備系）の2つのシステムで構成されます。通常時は主系が稼働し、従系は待機状態にあります。主系に障害が発生した場合、自動的に従系に切り替わり、システムの継続運用を可能にします。従系の待機方法には以下の3つがあります
ホットスタンバイ
従系は常に稼働状態で、主系とリアルタイムでデータを同期しています。障害が発生すると即座に従系に切り替わるため、ダウンタイムがほとんどありません。ウォームスタンバイ
従系は電源がオンでOSも立ち上がっていますが、主系と同じアプリケーションは動作していません。障害が発生した場合、アプリケーションを立ち上げる必要があるため、ホットスタンバイよりも切り替えに時間がかかります。コールドスタンバイ
従系は電源がオフの状態で待機しています。障害が発生した場合、電源を入れてOSやアプリケーションを立ち上げる必要があるため、切り替えに最も時間がかかります。
デュアルシステム
デュアルシステムは、2つのシステムが同時に稼働し、同じ処理を行います。それぞれのシステムが出力した結果を比較し、不一致があった場合は障害と判断します。デュアルシステムは高い信頼性が求められるシステムで採用され、障害発生時のリスクを最小限に抑えることができます。
例えば、航空機の制御システムや金融機関のトランザクション処理システムなどでデュアルシステムが採用されています。これにより、システムの一部が故障しても、もう一方のシステムが正常に動作し続けるため、サービスの中断を防ぐことができます。
これらのシステムは、それぞれの特性に応じて適切な場面で使い分けられています。どちらもシステムの信頼性と可用性を向上させるために重要な役割を果たしています。
この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか？