高負荷対策・大規模並列処理システム設計
トラフィック制御、サーキットブレーカー戦略
「アクセス数」ではなく「システム耐性」としての並行処理
高負荷対策の核心は、単にトラフィックに耐えることではなく、極限状態でのシステム挙動を定義することにあります。私たちは並行処理（Concurrency）を偶発的なイベントではなく、永続的なシステム状態として扱います。
- ピーク時でもシステムが予測可能な挙動を維持できるか
- 一部のコンポーネントが故障した場合、システムは部分的に縮退（Degrade）できるか
- ユーザー規模の拡大に伴い、システムが線形に拡張可能か
並行処理モデルとトラフィック特性分析
システム設計の初期段階で、仮定ではなく実際のトラフィック特性を優先的に分析します。ビジネス形態によって負荷の性質は全く異なり、並行処理モデル自体がアーキテクチャの入力条件となります。
if (ratio(peak, mean) > 10) {
strategy = "Queue & Buffer";
} else {
strategy = "Scale Out";
}
- ピーク負荷と平均負荷の乖離率
- スパイク（突発）トラフィックと定常トラフィックの比率
- Read/Write比率とホットスポットの分布
分散アーキテクチャの設計前提
数百万 QPS に対応するシステムは、「ステートレス」かつ「スケーラブル」であることが必須条件です。私たちが注視するのは、ノードを追加した際にシステム能力が線形に向上するか、それとも複雑さだけが増大するかという点です。
- サービスの水平スケーリング (Horizontal Scaling)
- ステートレス (Stateless) または弱状態設計
- 明確なサービス境界と責務の分割
- リソースの暗黙的な共有を排除
コアパスと非コアパスの分離
すべてのリクエストが同じリアルタイム性と整合性を必要とするわけではありません。パス分割により、システムリソースを真に重要なビジネス処理に優先的に割り当てます。
- コアビジネスパス（安定した応答が必須）
- 非コア機能（遅延または非同期化が可能）
- 破棄または縮退可能なリクエスト
トラフィックガバナンス戦略
大規模な並列アクセスに直面した場合、システムはトラフィックを能動的に制御する能力が必要です。目標は「すべてを受け入れる」ことではなく、システム許容範囲内で安定稼働させることです。
- リクエストレート制限とクォータ制御 (Rate Limiting)
- トラフィックのクラス分けと優先順位付け
- ホットスポットの特定と分離
- 異常トラフィックの即時遮断
06 / サーキットブレーカー、縮退運転、自己保護
真の高負荷環境では「失敗」は常態です。サービス遮断（Circuit Breaker）と自動縮退メカニズムを組み込み、全リクエストに応えられない場合でも、コア機能の可用性を最優先します。
07 / キャッシュ戦略と非同期アーキテクチャ
数百万 QPS のシナリオでは、キャッシュと非同期処理は不可欠です。多層キャッシュ戦略と書き込み/計算の分離が、安定性の限界値を決定します。
08 / キャパシティプランニングと拡張性
高負荷システムには継続的な評価が必要です。容量モデル、成長予測、拡張閾値の設定により、システム規模の拡大を計画的かつ制御可能なプロセスにします。
09 / 実践的なエンジニアリング価値
私たちは机上の理論ではなく、本番環境のデータに基づいて最適化を行います。これにより、設計段階から極限状態でのシステムの振る舞いを考慮することが可能になります。
10 / 適用シナリオ
- ユーザー数が急激に増加するプラットフォーム型システム
- 可用性と安定性に極めて高い要求がある基幹システム
- 単一障害点によるサービス停止が許されないシステム
11 / 提供する価値
- 拡張可能で予測可能な分散アーキテクチャの構築
- 設計段階での高負荷リスクの排除
- トラフィック制御と縮退メカニズムによる安定性の保証