Upstash、マルチゾーンレプリケーションを発表 ― 高可用性と拡張性の大幅な向上

このたびUpstashは、「マルチゾーンレプリケーション」機能の提供開始をお知らせいたします。この機能を有効にすると、データは複数のアベイラビリティゾーン（AZ）に複製されます。これにより、高い可用性と優れたスケーラビリティを同時に実現できます。

高可用性

マルチゾーンデータベースは、異なるゾーンで稼働するデータベースレプリカが存在するため、障害に対してはるかに強い耐性を持ちます。あるアベイラビリティゾーンが利用できなくなった場合でも、リクエストは自動的に正常なゾーンへ振り向けられるため、アプリケーションへの影響はありません。シングルゾーン構成でのフェイルオーバーには数分を要しますが、マルチゾーン構成ではわずか数秒で切り替えが完了します。

より優れたスケーラビリティ

マルチゾーンデータベースでは、受信したリクエストがラウンドロビン方式で各レプリカに分散されます。高いスループットが必要になった際は、クラスターへ新しいレプリカを追加することで柔軟に対応可能です。

アーキテクチャ

Upstashではシングルリーダーレプリケーションモデルを採用しています。各キーは1つのリーダーレプリカが所有し、その他のレプリカはそのバックアップとして機能します。キーへの書き込みはまずリーダーレプリカが処理し、その後バックアップレプリカへ伝播されます。読み取りは一貫性（コンシステンシー）の設定に応じて、リーダーまたは任意のレプリカから実行できます。このモデルにより、書き込みの一貫性と読み取りのスケーラビリティの両立が実現されています。

また、各レプリカは障害検出器（フェイルディテクター）を備え、リーダーレプリカの生存状態を常時監視しています。何らかの原因でリーダーレプリカに障害が発生すると、残りのレプリカが新たなリーダー選出ラウンドを開始し、新しいリーダーを選出します。この選出プロセスこそがクラスターにとって唯一の利用不可期間となり、ごく短時間リクエストがブロックされる可能性があります。

一貫性モード

一貫性モードは「結果整合性（Eventual Consistency）」と「強固な一貫性（Strong Consistency）」の2種類から選択できます。

結果整合性モードでは、書き込みリクエストはリーダーレプリカが処理を完了した時点で応答を返します。書き込み操作はバックアップレプリカへ非同期に複製されます。読み取りリクエストは任意のレプリカが処理できるため、水平方向のスケーラビリティに優れていますが、同一キーへの書き込みがバックアップレプリカに伝播中の場合、古い値（ステール値）が返される可能性がある点には注意が必要です。

一方、強固な一貫性モードでは、書き込みリクエストへの応答は、リーダーレプリカに加えて少なくとも1つのバックアップレプリカが当該書き込みを処理した後にのみクライアントへ返されます。

さらに強固な一貫性モードでは、応答を返す前に書き込みデータがディスクへ同期されることが保証されます。クライアントは確認応答を受け取った時点で、仮にリーダーレプリカに障害が発生してもデータは安全であると判断できます。読み取りリクエストはリーダーレプリカのみが処理するため、より強力な一貫性が得られますが、その分クラスタ全体のスケーラビリティは低下します。

アップグレード方法

マルチゾーンレプリケーションはUpstashコンソールから簡単に有効化できます。レプリケーションモデルの設計により、アップグレード時にダウンタイムは発生しません。移行中はパフォーマンスがわずかに低下する場合がありますが、移行作業自体はデータベースのサイズに応じて数秒から数分程度で完了します。

料金

インフラコストの増加に伴い、マルチゾーンデータベースの価格は標準構成よりも高く設定されています。料金は10万リクエストあたり0.4ドル、ストレージは1GBあたり0.5ドルです。