はじめに
本資料の目的
本資料は、AWS環境での冗長化設計の基本と実践例をわかりやすくまとめたガイドです。可用性を高め、障害時の影響を小さくするための考え方や代表的な構成を紹介します。
誰に向けているか
クラウド初心者から中級者のIT担当者、システム設計者、運用担当者を想定しています。専門用語は最小限にし、具体例を交えて解説します。
本書で学べること
・冗長化の基本概念と目的
・マルチAZ・マルチリージョン、ロードバランサー、HA構成などの代表手法の概要
・設計時に注意すべきポイントやメリット
・実務で使える構成例と用語解説
読み方のポイント
まず第2章で基礎を押さえ、第3章以降で具体的な構成と設計手順を参照してください。実際の設計では要件（可用性、コスト、運用負荷）を明確にすることが重要です。
前提と範囲
本資料はAWSを前提に説明します。細かなサービス仕様や最新の機能は個別に確認してください。
冗長化とは—AWSで求められる理由
冗長化の定義
冗長化とは、システムの重要な部品やデータを複数用意して、どこかが壊れてもサービスを続けられるようにする設計です。単一の故障で全体が止まらないことを目指します。例えばWebサーバーを1台だけで運用するのではなく、複数台で同じ処理を行う構成が典型例です。
AWSで重視される考え方
AWSでは「障害は必ず起こる」と考えて設計します（Design For Failure）。その前提で設計すると、自然と冗長化が組み込まれます。AWSは複数の物理場所（リージョンやアベイラビリティゾーン）を提供するため、地理的に離れた冗長化が比較的容易にできます。
単一障害点（SPOF）をなくす
単一障害点とは、そこが壊れると全体が止まる箇所です。これを排除するために、サーバー・ネットワーク・ストレージなど主要コンポーネントを複数化します。たとえば、Web層を複数台で構成し負荷分散を入れる、データベースはレプリケーションでコピーを持つ、といった対策が有効です。
オンプレと比べた利点
オンプレミスでは地理的分散や予備を用意するのに高い費用と時間が必要でした。AWSでは必要なときにリソースを増やし、使わないときは止める柔軟性があります。これにより、コストを抑えつつ高い可用性を実現できます。
イメージ例
- ECサイト：複数AZにWebサーバーを用意し、同じデータを参照できるようにする
- バックアップ：別リージョンへデータを複製して災害に備える
次章では、具体的なAWSの冗長化手法と構成を見ていきます。
AWSにおける冗長化の主な手法と構成
マルチAZ構成
同じリージョン内で物理的に独立した複数のAZ（アベイラビリティゾーン）にリソースを分散します。例：Webサーバを各AZにEC2で配置し、RDSはマルチAZで自動フェイルオーバーします。単一AZ障害時でもサービスを継続できます。
マルチリージョン構成
異なる地理的リージョン間でシステムを冗長化します。大規模災害やリージョン全体の障害に備える際に有効です。Route53のフェイルオーバーやレプリケーションを使って切替えますが、レイテンシやデータ整合性の考慮が必要です。
ロードバランサ（ELB）による分散
ELBが複数のEC2インスタンスやAZへ自動でトラフィックを振り分けます。障害検知と自動除外によりダウンタイムを抑えます。Auto Scalingと組み合わせると有効性が高まります。
ストレージの冗長化
S3はデフォルトで複数のAZにデータを複製しますので、オブジェクト保存に向きます。一方、EBSはAZ単位のため、跨る冗長化はスナップショットやEFS・S3を活用します。
HAクラスタ構成
アクティブ/スタンバイやアクティブ/アクティブのクラスタで自動切替えを実現します。例：データベースのレプリケーションとフェイルオーバー設定で可用性を確保します。
ネットワーク・通信経路の冗長化
Direct ConnectやVPNで回線やルーターを二重化して通信断を防ぎます。複数経路を用意し、可用性ゾーンやオンプレ拠点との接続も分散します。
代表的な冗長化構成例
Webシステムの基本構成
WebサイトやAPIでは、可用性を高めるために複数の要素を冗長化します。典型例は次の通りです。
- フロントエンド（EC2）をマルチAZに配置し、負荷分散（ELB）でトラフィックを配分します。マルチAZは物理的に離れた設備で動作するため、単一施設の障害に強くなります。
- データベースはRDSのマルチAZ構成にして、自動フェイルオーバーを有効にします。これでプライマリ障害時に自動で切り替わります。
- 静的コンテンツ（画像やJS/CSS）はS3に保存し、CloudFrontなどCDNで配信します。これにより配信遅延と負荷を下げます。
データベースの冗長化パターン
- RDSマルチAZ：同期レプリケーションで自動フェイルオーバーを行います。運用は単純です。
- リードレプリカ：読み取り専用の複製を作り、読み込み負荷を分散します。書き込みはプライマリへ行います。
- Auroraクラスタ：高性能で複数のリーダー・ライター構成が可能です。短時間でフェイルオーバーできます。
エンタープライズ向けの多層冗長化
大規模システムでは、サーバー、DB、ネットワーク、回線、ストレージまで多層で冗長化します。例えば別リージョンへのレプリケーションや複数回線のBGP冗長化を併用し、運用手順と監視を厳格にします。
冗長化設計のポイントと注意点
1. 可用性要件を明確にする
まず、どの程度止められないか（許容停止時間＝RTO）と、失ってよいデータ量（許容データ損失＝RPO）を定義します。例：決済処理はRTO=1分、RPO=0に近い。ブログの閲覧はRTO=1時間、RPO=数分でも可。
2. 優先順位と最適化
すべてを完全な冗長化にする必要はありません。業務の重要度に応じて「Tier分け」し、重要な部分に重点投資します。コストと復旧時間のバランスを意識してください。
3. 冗長化の粒度と方式選定
インスタンス単位、AZ単位、リージョン単位など粒度を決めます。同期レプリケーションはデータ一貫性に優れますが遅延やコストが増えます。非同期はコストを抑えられますがRPOが大きくなります。
4. 自動化と運用負荷の軽減
フェールオーバーや復旧手順はできるだけ自動化します。手動依存は復旧時間を延ばします。IaC（構成をコード化）で環境を再現しやすくしてください。
5. テストと監視
定期的に障害訓練（切替テスト）を行い、監視とアラートを整備します。テストで想定外の手順や設定ミスを早期発見できます。
6. 運用上の注意点
冗長化は構成と手順が増えます。設定の一貫性、バージョン管理、ドキュメント化を徹底し、担当者の権限と役割を明確にしてください。
7. 事例で考える
小規模サービスはAZ冗長＋自動スナップショットで十分な場合があります。ミッションクリティカルなサービスは複数リージョン＋同期レプリケーションを検討します。
設計時は可用性・コスト・運用性を天秤にかけ、最小限の複雑さで要件を満たす構成を目指してください。
AWS冗長化のメリットとクラウドならではの強み
はじめに
AWSの冗長化は、従来のオンプレ運用と比べて導入や運用が易しく、短時間で効果を出せます。ここでは具体的な利点とクラウド特有の強みを分かりやすく説明します。
主なメリット
- 可用性の向上: 複数のアベイラビリティーゾーン（AZ）やリージョンに分散することで、障害時もサービスを継続できます（例: ELBと複数AZのEC2）。
- 自動フェイルオーバー: RDSやELBなどが自動で切り替えを行い、復旧時間を短くします。
- スケールの柔軟性: トラフィック増加時にAuto Scalingでリソースを増やし、不要時に減らせます。コストを抑えながら性能を確保できます。
クラウドならではの強み
- 短時間での展開: テンプレートやマネージドサービスで短時間に構成を複製できます。
- 運用負荷の軽減: ハードウェア管理をAWSに任せ、運用は設定と監視に集中できます。
- バックアップと復元の容易さ: スナップショットやリージョン間レプリケーションで迅速に復旧できます。
コストと運用の観点
必要な機能だけ選んで組み合わせるため、初期投資を抑えつつ段階的に冗長化を強化できます。一方、設計ミスや過剰構成は無駄なコストになるため、要件に応じた選択が重要です。
用語解説・関連技術
この章では、AWSの冗長化でよく出る用語と関連技術をやさしく説明します。具体例を交えて、実務で理解しておきたいポイントをまとめます。
SPOF（単一障害点）
システムの一部が故障すると全体が止まる箇所です。例：1台だけのデータベース。冗長構成で回避します。
RTO（目標復旧時間）
障害発生からサービスを回復するまでの許容時間です。短くすると対応やコストが増えます。
RPO（目標復旧時点）
障害発生時に許容できるデータの損失時間です。例えばRPOが1時間なら最後の1時間分は復旧で失われてもよい範囲です。
マルチAZ
同じリージョン内の別の物理的な施設（AZ）を使う構成です。障害やメンテで片方が止まっても継続できます。
マルチリージョン
異なる地域（リージョン）に資源を配置します。災害対策や耐障害性の強化に有効です。
ELB（Elastic Load Balancer）
トラフィックを複数のサーバーに分散する仕組みです。負荷分散で可用性と応答性を高めます。
HAクラスター
複数ノードでサービスを監視・切替する仕組みです。ノード障害時に自動で別ノードへ移行します。
Direct Connect
オンプレミスとAWSを専用線で接続するサービスです。インターネット経由より安定した通信が必要な場合に使います。
それぞれの用語は設計の目的やコストと密接に関係します。実際の構成では、目的に合わせて組み合わせて使うとよいです。
まとめ
本書で扱ったAWSにおける冗長化は、単に機器を増やすことではなく、サービスを止めずに提供し続けるための基本設計です。目的（可用性・耐障害性・復旧時間）、要件（コスト・運用負荷・RTO/RPO）を明確にしたうえで、適切なAWSサービス（例：ELB＋Auto Scaling、RDSのMulti‑AZ、S3の冗長保存、Route 53のヘルスチェック）を組み合わせて実装します。
設計時のポイントは次の通りです。
– 優先順位を決め、冗長化の範囲を絞る（重要な機能から着手）。
– 単一障害点を洗い出し、冗長化で排除する。具体例として、AZ冗長化やリージョンレプリケーションを検討してください。
– 運用を自動化してフェイルオーバーを検証する。定期的な障害試験が有効です。
コストと可用性はトレードオフになります。小さく始めて重要度に応じて拡張する“段階的な冗長化”をおすすめします。最後に、設計書と運用手順を整備し、関係者で共有しておくことが成功の鍵です。これでAWS冗長化の全体像を把握し、具体的な設計に進めるはずです。
