スケーラビリティを知っていると思いこんでないか？

作者 Gavin Terrill , 翻訳者 編集部 投稿日 2007年10月16日

セクション

設計/アーキテクチャ

トピック

ロードバランシング ,

パフォーマンス&スケーラビリティ ,

Architecture ,

Parallel Programming ,

グリッドコンピューティング

「スケーラビリティ」という言葉は、ソフトウェアベンダのプレスリリースにたびたび登場（したり、冷水器に関する話題にのぼったり）するが、誤解されていることが多い。たとえば、スケーラビリティの話をしているときに、パフォーマンスや高可用性を推論する人が多い。「What is scalability?(source)」（スケーラビリティとは何か）という質問への回答を試みてRoyans K Tharakan氏は次のように述べている。

スケーラビリティとは単にやっていることを大きな規模で行うことです。Webアプリケーションのスケーリングとは、そのアプリケーションをより多くの人が使えるようにすることです。スケールアウトしている間、パフォーマンスの改善方法はわからなくてもいいのです。そして、より多数のユーザーを扱えるようにスケール（調整）できるのであれば、個別の故障が複数あっても構わないのです。

Royansが特に言及しているのは、スケーリングに関して現在選択肢が2つあることだ。

• 垂直スケーラビリティ - 同一論理ユニット内で資源を追加して処理能力を向上させること。例としては、既存のサーバにCPUを追加したり、既存のRAID/SAN記憶装置にハードドライブを追加することにより、記憶領域を拡大したりすることが挙げられます。
• 水平スケーラビリティ - 資源の論理ユニットを複数追加して、単一ユニットとして動作させること。大部分のクラスタ化ソリューションや分散ファイルシステム、ロードバランサは、水平スケーラビリティに役立ちます。
  

アーキテクトはリニア・スケーラビリティの達成に努力するが、リニア・スケーラビリティとは、システムへの資源追加に比例して、一貫したスループット率を維持する能力を指す。しかし、資源を追加すればオーバーヘッドの増加も招くため、達成は困難である。Royansはこれを「スケーラビリティ要因」と呼び、スケーラビリティの種別分類を行う目安としている。

• スケールアップを行っても、スケーラビリティ要因が一定である場合。リニア・スケーラビリティと呼びます。
• しかし、コンポーネントによっては、他のコンポーネントほど上手くスケールしないものがあります。スケーラビリティ要因が1,0未満のものをサブ・リニア・スケーラビリティと呼びます。
• まれなケースですが、コンポーネントを単に追加するだけでパフォーマンス（スケーラビリティ要因）が良くなる可能性もあります（ディスクスピンドルが増えると、一つのRAID内の複数ディスクスピンドル全体のI/Oが改善します）。これをスープラ（超）・リニア・スケーラビリティと呼びます。
• アプリケーションがスケーラビリティを考えて設計されていない場合、スケールアップするに従って、実際に事態が悪化する可能性もあります。これをネガティブ・スケーラビリティと呼びます。

ソフトウェア開発では万能の規範アプローチが存在しないことが多々あるが、スケーラビリティの問題を解決する万能アプローチもない。Royansは「緊急にスケーラビリティが必要な場合は、垂直にスケールするのが一番手っ取り早い方法」と提案しているが、「垂直スケーリングは発展するに従ってどんどん費用がかさみ」、そして「無限の水平リニア・スケーラビリティ達成は難しいが、無限の垂直スケーラビリティは不可能」と警告している。Royansは続けて次のように述べている。

一方、水平スケーラビリティでは、高価なサーバを次々に増設する必要はありません。水平スケーラビリティとは、既存のストレージとサーバ・ソリューションを用いて実施されるものです。けれども、水平スケーラビリティが安上がりというわけでもありません。アプリケーションをゼロから構築して、単一アプリケーションとして複数のサーバ上で動作するようにしなければなりません。

Royansはスタック全体のスケーラビリティに取り組む上でのアドバイスを記事の最後に記し、次のように締めくくっている。

スケーラブルなWebアプリケーションが上手く動作するようにするには、全レイヤーを均等にスケールしなければなりません。その中にはストレージ・レイヤ（クラスタ化ファイルシステム、s3など）、データベース・レイヤ（パーティショニング、フェデレーション）、アプリケーション・レイヤ（memcached、スケールアウト、terracota、tomcatクラスタなど）、Webレイヤ、ロードバランサ、ファイヤーウォールなどが含まれます。たとえば、将来のWebトラフィックを処理するために必要な複数のロードバランサが導入できない場合、Webレイヤの水平スケーラビリティにどれほどの金銭と労力をつぎ込もうとも、何の効果ももたらしません。Webトラフィックは、ロードバランサで処理できる量に制限されることになるのです。

原文はこちらです：http://www.infoq.com/news/2007/10/whatisscalability