データベースの高可用性とスケーラビリティを実現するMariaDB Galera Clusterは、複数のノードが同期レプリケーションを行う分散データベースソリューションです。従来のマスタースレーブ構成では解決できない単一障害点の問題を解消し、全ノードでの読み書き処理を可能にします。本記事では、MariaDB Galera Clusterの基本機能から、2台構成と3台構成の技術的な違い、導入時の注意点まで詳しく解説していきます。
MariaDB Galera Clusterとは？特徴を簡単に理解する
データベースの高可用性やスケーラビリティを重視するシステム構築において、MariaDB Galera Clusterは有力な選択肢のひとつです。 複数のサーバーをクラスタ化し、リアルタイムでデータを同期できるため、従来のマスタースレーブ構成で課題となるレプリケーション遅延や単一障害点の問題を解消できます。
ここでは、MariaDB Galera Clusterの主な特徴やメリットを、初心者でも理解しやすいように解説します。
完全同期型レプリケーションで高いデータ整合性を実現
MariaDB Galera Clusterは、実質的に同期型（virtually synchronous）のレプリケーションを採用しています。certification-based replicationという独自技術により、トランザクションを全ノードに同時適用します。これにより、レプリケーション遅延が発生せず、どのノードにアクセスしても同一データを取得できるため、データ整合性が強固に保たれます。金融システムやECサイトなど、データの一貫性が求められる環境で特に有効です。
マルチマスター構成による高可用性と負荷分散
すべてのノードがマスターとして動作するアクティブ／アクティブ構成をサポートし、特定のサーバーに依存しない冗長化を実現します。障害発生時には他のノードが自動的に処理を引き継ぐため、システムの高可用性を維持しつつ、負荷を複数ノードに分散できます。
全ノードでの読み書き処理でスケーラビリティを向上
従来のマスタースレーブ構成では書き込み処理が1台に集中しますが、MariaDB Galera Clusterでは全ノードでRead/Writeが可能です。アクセスが増加してもノードを追加することでスケールアウトでき、大規模Webサービスや高トラフィック環境でパフォーマンスを維持できます。
ノード追加・削除を自動同期、柔軟なスケールアウトに対応
新規ノードをクラスタに追加した場合、自動でデータが同期され、クラスタ構成が更新されます。メンテナンスや障害対応時もノード削除が容易で、ダウンタイムを最小化しながら柔軟な拡張性を確保できます。
MySQL互換でアプリケーション変更を最小限に
MariaDB Galera ClusterはMySQL互換のインターフェースを備えており、既存アプリケーションやツールをほぼそのまま利用可能です。接続先をクラスタ構成のノードに切り替えるだけで、特別な改修作業を行わずに高可用性データベースへ移行できます。
MariaDB Galera Clusterを選ぶべき理由
従来のデータベース構成では解決困難な課題を、MariaDB Galera Clusterは技術的に優れた方法で解決します。特に高可用性とスケーラビリティの両立が求められる環境において、その威力を発揮します。
フェイルオーバー不要で高可用性を実現できる
従来のマスタースレーブ構成では、マスターノードの障害時に手動または自動でのフェイルオーバー処理が必要でした。しかし、Galera Clusterでは全ノードがマスターとして機能するため、フェイルオーバー処理自体が不要になります。
1台のノードが障害で停止しても、残りのノードが即座に処理を継続し、サービスの停止時間を最小限に抑えられるのが大きなメリットです。この自動復旧機能により、24時間365日の安定稼働が求められるシステムでも安心して運用できます。
高可用性を重視したマルチマスター構成
すべてのノードがマスターとして動作するアクティブ／アクティブ構成により、従来のマスタースレーブ構成で課題となる単一障害点の問題を解消します。どのノードでも読み書き処理が可能なため、ノード障害時の自動復旧と負荷分散を実現できます。
重要な注意点：書き込みスケーリングには適さない
Galera Clusterは書き込みパフォーマンスの向上を目的とした技術ではありません：
- パフォーマンス制約: 設計上、クラスター性能は最遅ノードに制限される
- 推奨運用: 実際の運用では単一ノードに書き込みを集約することが推奨される
- 適用場面: 読み取り処理が80%以上を占める高可用性重視システムに最適
アクセス増加に対しては、読み取り処理の負荷分散効果は期待できますが、書き込み処理の水平拡張は期待すべきではありません。
システム停止リスクを最小限にできる
単一障害点の排除により、システム全体の可用性が大幅に向上します。従来構成では、データベースサーバーの障害が即座にサービス停止につながるリスクがありました。
Galera Clusterでは、複数ノードでのデータ冗長化により、1台のノード障害では影響を受けず、継続的なサービス提供が可能になります。メンテナンス作業時も、順次ノードを停止・再起動することで、サービスを停止せずに作業を完了できます。
他のHA構成（MySQL Group Replicationなど）との比較
高可用性を実現する技術は複数存在しますが、それぞれに特徴と適用場面が異なります。適切な技術選択のため、主要な高可用性ソリューションとの比較を行います。
MySQL Group Replicationとのアーキテクチャの違い
MySQL Group Replicationは、MySQL 5.7以降で利用可能な高可用性ソリューションです。Galera Clusterと同様にマルチマスター構成を実現しますが、レプリケーション方式に違いがあります。
MySQL Group Replicationは、MySQL 5.7以降で利用可能な高可用性ソリューションです。Galera Clusterと同様にマルチマスター構成を実現しますが、レプリケーション方式と合意形成アルゴリズムに違いがあります。
主なメリット・デメリット比較
各高可用性ソリューションの特徴を比較表で整理します。
項目 |
MariaDB Galera Cluster |
MySQL Group Replication |
DRBD + Pacemaker |
レプリケーション方式 |
実質的に同期型 | 実質的に同期型 | 同期（ブロックレベル） |
合意アルゴリズム |
Certification-based | Paxos-based (XCOM) | N/A |
書き込み可能ノード数 |
全ノード | 全ノード | アクティブ1台 |
フェイルオーバー時間 |
即座 | 即座～数秒 | 数十秒 |
ネットワーク要件 |
低遅延推奨 | 低遅延推奨 | 専用線推奨 |
運用コスト |
中程度 | 中程度 | 高 |
データ一貫性 |
強い | 強い | 強い |
最小ノード数 |
3台推奨 | 3台推奨 | 2台 |
ユースケース別に適した構成を選ぶポイント
適切な高可用性ソリューションの選択は、システム要件と運用環境に大きく依存します。強い一貫性が求められる金融系システムや在庫管理システムでは、Galera Clusterの準同期レプリケーションが適しています。
一方、多少のデータ不整合が許容される情報配信システムやログ収集システムでは、Group Replicationの非同期レプリケーションでも十分な場合があります。システムの重要度とデータ一貫性要件を明確にして、最適な技術を選択することが重要です。
2台構成と3台構成の違いを導入前に理解する
MariaDB Galera Clusterの構成において、ノード数は技術的な動作と運用面の両方に大きな影響を与えます。特に2台構成と3台構成では、障害時の挙動や運用方法に重要な違いがあります。
2台構成のリスクと避けるべき理由
2台構成では、ネットワーク分断（スプリットブレイン）が発生した際に、どちらのノードが正しい状態かを自動判定できません。両方のノードが独立してサービスを継続すると、データの不整合が発生する可能性があります。
この問題を回避するため、2台構成では片方のノードが自動的に停止する仕組みになっていますが、単一ノード障害でもサービス全体が停止するリスクが高くなる点が課題です。また、メンテナンス作業時にも、一時的にサービスを停止する必要がある場合があります。
3台構成が推奨される技術的根拠
3台以上の奇数ノード構成では、クォーラム（定足数）による多数決で正しい状態を自動判定できます。ネットワーク分断が発生しても、過半数のノードが存在する側でサービスが継続され、データの一貫性が保証されます。
具体的には、3台構成で1台が障害停止した場合、残り2台で過半数を維持できるため、サービスの継続性と自動復旧機能を両立できる点が大きなメリットです。この仕組みにより、単一障害点の完全な排除が実現されます。
構成選択の判断軸と最適な台数の見極め方
適切なノード数の決定は、可用性要件、予算、運用体制を総合的に考慮する必要があります。高可用性を重視する場合は、最低でも3台構成を選択することが推奨されます。
5台以上の大規模構成では、複数のノード障害にも対応できる一方で、ネットワーク負荷とストレージコストが増加します。システムの重要度と予算のバランスを考慮して、最適なノード数を決定することが重要です。一般的には、3台構成が最もコストパフォーマンスに優れた選択となります。
MariaDB Galera Clusterの導入手順と構築の流れ
MariaDB Galera Clusterの導入は、適切な手順を踏むことで比較的スムーズに実行できます。事前準備から運用開始までの一連の流れを理解しておくことが成功の鍵となります。
必要なパッケージと初期設定内容
MariaDB Galera Clusterの構築には、MariaDB Server、Galera Cluster、SST（State Snapshot Transfer）用のツールが必要です。CentOS/RHEL系では、mariadb-server、galera、rsyncパッケージをインストールします。
初期設定では、各ノードに固有のserver-idを設定し、クラスタ名、ノード名、ノード間通信用のIPアドレスを指定します。セキュリティ確保のため、ノード間通信の暗号化設定も同時に行うことが重要です。
クラスタ初期化とノード追加のステップ
クラスタの初期化は、1台目のノードで –wsrep-new-cluster オプションを使用して行います。この際、binlogの有効化とinnodb_flush_log_at_trx_commitの設定確認が必要です。
2台目以降のノードは、既存クラスタへの参加として起動します。初回起動時にはSST（State Snapshot Transfer）により、既存ノードからデータの全複製が実行されます。データサイズが大きい場合は、SSTの完了まで時間がかかるため、メンテナンス時間を十分に確保する必要があります。
稼働後に必要な監視とメンテナンス方法
クラスタの安定稼働には、継続的な監視とメンテナンスが不可欠です。wsrep_cluster_sizeやwsrep_local_stateなどの状態変数を定期的に監視し、ノードの健全性を確認します。
定期的なメンテナンスとして、ノードの順次再起動、ログファイルのローテーション、バックアップの取得を実施します。障害の早期発見と予防的メンテナンスにより、システムの安定稼働を維持できる点が重要です。
MariaDB Galera Cluster導入でよくあるトラブルと回避策
MariaDB Galera Clusterの導入・運用において、いくつかの典型的なトラブルパターンが存在します。事前に対策を理解しておくことで、障害時の迅速な復旧が可能になります。
ノード間通信の不整合が起きた場合の対応
ネットワーク遅延やパケットロスにより、ノード間の通信が不安定になることがあります。この場合、wsrep_provider_optionsの調整により、タイムアウト値やリトライ回数を最適化できます。
また、ファイアウォールの設定により、Galeraが使用するポート（デフォルト4567, 4568, 4444）が遮断されている場合があります。ネットワーク環境を詳細に確認し、必要なポートの開放を行うことが重要です。
split-brainの防止に必要な設定とは
Split-brain を防ぐためには、まずクラスタを三台以上の奇数ノードで構成するか、あるいは Garbd（Galera Arbitrator Daemon）を追加して投票権を三票以上にすることが最も重要です。二台構成のままではクォーラムの判定ができず、分裂の危険性が常につきまとうため推奨されません。また設定面では、プライマリコンポーネントが形成されるまでノードを待機させるために pc.wait_prim=TRUE を有効にしておくのが有効です。一方で pc.ignore_sb や pc.ignore_quorum といったパラメータは通常いじらず、デフォルトの false のまま運用することが安全とされています。これらを true に変更すると、分裂時に誤ってノードが動作を続けてしまい、深刻な不整合を招く恐れがあるためです。
クラスタ停止後の再起動で注意すべきこと
クラスタがすべて停止した場合の再起動では、最初に grastate.dat の内容を確認し、safe_to_bootstrap が 1 になっているノードから –wsrep-new-cluster を指定してブートストラップする必要があります。もし全てのノードで safe_to_bootstrap が 0 になっている場合は、mysqld –wsrep-recover を実行して最大の seqno を持つノードを特定し、そのノードの grastate.dat を編集して safe_to_bootstrap=1 に変更した上で起動するのが正しい手順です。誤ったノードでクラスタを立ち上げてしまうと、データの不整合やクラスタの分裂を引き起こす可能性があるため、必ず事前に定めた手順書に従って慎重に復旧作業を行うことが求められます。
MariaDB Galera Clusterに向いているシステムとは？
MariaDB Galera Clusterは、その特性から特定のシステム要件において効果を発揮しますが、重要な制約も理解した上で適用システムの特徴を理解することで、導入効果を最大化できます。
読み取り集約的で高可用性重視のWebサービス
ECサイトやSNSなど、読み取り処理が多く、高可用性が重要なWebサービスでは、Galera Clusterの読み取りスケーリング機能が効果を発揮します。全ノードで読み取り処理を分散することで、読み取り負荷を軽減できます。
ただし、クラスターのパフォーマンスは最も遅いノードに制限され、スタンドアロンモードと比較してパフォーマンスが低下する可能性があることを理解しておく必要があります。特に、書き込み集約的なワークロードや大規模トランザクション（100万行で3.5GB）がメモリを大量消費し、システム全体に影響を与えるリスクがあります。
適用が推奨される場面は、読み取り：書き込み比が8:2以上で、データ整合性がパフォーマンスより重要なシステムです。
ダウンタイムが許容されない業務基幹システム
製造業の生産管理システムや物流管理システムなど、システム停止が事業に直接影響するシステムでは、Galera Clusterの高可用性機能が威力を発揮します。単一障害点の排除により、計画外停止のリスクを最小限に抑えられます。
メンテナンス作業時も、順次ノードを停止・再起動することで、サービスを停止せずに作業を完了できるため、ビジネスへの影響を最小限に抑えられます。
ただし、ネットワーク障害時に一時的にノードが利用できなくなる場合や、再同期時にクライアント接続が切断される可能性があることに注意が必要です。また、AUTO_INCREMENT値にギャップが生じるため、連続した番号に依存するシステムでは設計変更が必要になります。
高可用性優先で書き込みスケーリングが不要なシステム
技術的には全ノードで読み書きが可能ですが、Galera Clusterは書き込みスケーリングには適していません。従来のマスタースレーブ構成と比較して書き込みパフォーマンスが向上するわけではなく、むしろ書き込み性能は犠牲になります。
ノード追加により競合やデッドロックの確率が増加し、全体的な書き込みスループットが低下する傾向があります。アクセス数の増加に応じてノードを追加しても、書き込み処理の負荷分散や性能向上は期待できません。
適切な用途は、高可用性が最優先で書き込みパフォーマンスは二の次のシステム、災害復旧やバックアップ目的での同期レプリケーション、ゼロデータロスが絶対要件のシステムです。
制限付きの複数拠点でのデータ同期が必要なユースケース
本社と支社、または複数の営業拠点でデータベースを共有する必要があるシステムでは、マルチマスター構成により各拠点での書き込み処理が技術的に可能です。従来のレプリケーション構成では困難な、双方向のデータ同期が実現されます。
ただし、WAN環境では重大なパフォーマンス制約があることを理解しておく必要があります。グローバルに分散したクラスターでは、同一行への更新が2～3回/秒に制限される可能性があり、WAN回線の高いレイテンシーが書き込み性能に直接影響します。
在庫管理システムや顧客管理システムなど、リアルタイムなデータ同期が求められるシステムでは、頻繁な更新が不要なマスターデータの同期や、レイテンシーよりも一貫性が重要で、同一行への更新頻度が低い（数秒に1回程度）システムにおいて、その効果が最大化されます。
MariaDB Galera Clusterを選ぶべき実際の基準
推奨される用途
– 読み取り集約的ワークロード（読み取り80%以上）
– ゼロデータロスが絶対要件のシステム
– 高可用性がパフォーマンスより重要なシステム
– 計画的メンテナンスでのサービス継続が必要なシステム
– 災害復旧での同期レプリケーションが必要なシステム
推奨されない用途
– 書き込み集約的なワークロード
– 高頻度の同一行更新があるシステム
– 厳密なAUTO_INCREMENT値に依存するシステム
– WAN越しのリアルタイム更新が必要なシステム
– コスト重視でパフォーマンス妥協ができないシステム
従来のデータベース構成では解決困難な課題を、MariaDB Galera Clusterは技術的に解決しますが、パフォーマンスと運用コストのトレードオフを十分に理解した上で、要件に応じた適切な判断を行うことが重要です。特に高可用性とデータ整合性が最優先で、書き込み性能の制約を許容できる環境において、その威力を発揮します。
MariaDB Galera Clusterを活用した企業の導入事例
実際の企業での導入事例を通じて、MariaDB Galera Clusterの効果と導入における注意点を具体的に理解できます。
マイクロサービス化を推進、DB基盤統合で運用コストを削減した事例
株式会社ドワンゴでは、多様なユーザーニーズに応えるためのマイクロサービス化推進に伴い、MariaDB Galera Clusterを導入しました。従来はMySQLのマスター/スレーブ構成でしたが、サービス毎にデータベースを構築するのではなく、基盤を統合して運用管理の効率化とコスト削減を目指したのです。
この導入により、高可用性を実現し、安定したサービス提供と運用コストの削減に成功しています。また、データベース提供基盤の一元化により、新規サービスへ迅速にリソースを割り当てられるようになりました。
出典：MariaDB Galera Clusterでマイクロサービス化に対応 高可用性の実現と運用コストの削減に成功｜株式会社スマートスタイル公式ページ
MariaDBを最大限に活用するためのコンサルティング支援ならスマートスタイル
MariaDB Galera Clusterを導入し、確実に成果を出すためには、単なる知識だけでなく、数多くの現場で培われた経験が欠かせません。スマートスタイルはMariaDB社公認パートナーとして、最適な構成設計から安定運用までをトータルで支援し、システムのパフォーマンスを最大化します。
課題を「見える化」し、成果につながる改善プランを提案
私たちはまずお客様のシステム環境を徹底的に分析し、隠れたボトルネックや将来のスケーリング要件まで可視化します。その上で、パフォーマンス改善、高可用性の実現、運用コスト削減といった“成果直結”の改善プランをご提案。20年以上にわたるMySQLコンサルティングの実績に基づき、机上の理論ではない、実践的で再現性の高いソリューションをお届けします。
設計から運用までワンストップで対応
データベース設計の最適化、パフォーマンスチューニング、既存環境からのスムーズな移行支援まで、幅広いニーズに対応可能です。特に高可用性クラスタの構築では、障害発生時を想定した綿密な検証を行い、“止まらないシステム”を実現します。導入後も継続的な監視とメンテナンス、そして万一のトラブル時には迅速なサポートで、長期的に安心できる運用をお約束します。
信頼の実績
すでに1,000社以上の企業に導入いただき、その成功事例の積み重ねが、私たちの品質と信頼の証です。
MariaDB Galera Cluster導入をお考えなら、まずはお気軽にスマートスタイルのコンサルティングサービスへご相談ください。お客様に最適な答えを、ここでご用意しています。
まとめ
MariaDB Galera Clusterは、実質的に同期型（virtually synchronous）レプリケーションとマルチマスター構成により、従来のデータベースが抱えていた可用性と読み取りスケーラビリティの課題を解決する優れたソリューション（ただし書き込み性能には制約があります）です。本記事では、その特徴から構成の違い、導入時の注意点まで詳しく解説しました。
- MariaDB Galera Clusterは全ノードでの読み書き処理が可能な高可用性アーキテクチャを実現（読み取り処理に特に効果的
- 2台構成ではスプリットブレインのリスクがあるため、3台以上の奇数構成が推奨
- クォーラムベースの障害判定により、ネットワーク分断時も適切な処理継続が可能
- 高トラフィックWebサービスやダウンタイムが許容されない業務システムに最適
- 導入成功には適切な設計とトラブル対応の知識が不可欠
MariaDB Galera Clusterの導入により、システムの可用性向上とビジネス継続性の確保を実現できます。まずは現在のシステム要件を整理し、専門家によるコンサルティングを受けることから始めてみてください。
