絵で見てわかる IT インフラの仕組み 新装版

高性能・耐障害性を支える
システム基盤の勘所を学ぼう!

ロングセラー『絵で見てわかる IT インフラの仕組み』の新装版です。大多数のエンジニアにかかわりがある“IT インフラ”。複雑化する現代のエンタープライズシステム構築において、自分の担当外の領域ではどのような仕組みで動いているのかなど、基盤技術の仕組みや全体像が理解しにくくなっています。本書では、執筆者自身が学んだ経験を生かし、アーキテクチャ、ネットワーク、サーバー、プロセス、要素技術といった基盤技術をどのようにとらえれば理解しやすいのかを意識して解説しています。

マクロの視点からミクロの視点へと解説を進めており、システムの各部分に共通する原理 (仕組み) を無理なく、本質的に理解することができます。図を豊富に掲載し、実務経験が浅い方にもイメージを作りやすいように配慮しました。インフラ担当者はもちろん、アプリ開発者、DB 管理者にもおすすめの内容です。

『絵で見てわかる IT インフラの仕組み 新装版』は、サーバーやネットワーク、ストレージといったシステム基盤が、どのような原理で性能と止まりにくさを支えているのかを、図を多く使って解説する入門書です。翔泳社から 2019 年 6 月 19 日に発売され、版元の紹介文はロングセラー『絵で見てわかる IT インフラの仕組み』の新装版と案内しています。著者は山崎 泰史、三縄 慶子、畔勝 洋平、佐藤 貴彦 の 4 氏で、小田 圭二 氏が監修を務めました。紹介文は、インフラ担当者に加えて、アプリ開発者や DB 管理者にもすすめられる内容だとしています。

全 8 章の構成、アーキテクチャの全体像から性能まで

紹介文によると、本書はマクロの視点からミクロの視点へと解説を進めます。第 1 章「インフラアーキテクチャを見てみよう」は集約型と分割型の対比から始まり、垂直、水平、地理の 3 つの分割型アーキテクチャを取り上げます。第 2 章「サーバーを開けてみよう」では物理サーバーの中の CPU、メモリ、I/O デバイス、バスへ降り、第 3 章「3 階層型システムを見てみよう」では 3 階層型システムの図解と Web データの流れ、仮想化を扱います。第 4 章と第 5 章で原理を固めたあと、第 6 章「システムをつなぐネットワークの仕組み」は TCP/IP の階層を、アプリケーション層の HTTP からトランスポート層の TCP、ネットワーク層の IP、データリンク層の Ethernet へと順にたどります。第 7 章「止めないためのインフラの仕組み」はサーバー内、ストレージ、Web サーバー、AP サーバー、DB サーバー、ネットワーク機器、サイトという単位ごとの冗長化に監視とバックアップを加え、第 8 章「性能を引き出すためのインフラの仕組み」はレスポンスとスループット、ボトルネックの考え方を、3 階層型システムの図に当てはめて見る節で締めくくります。

第 4 章と第 5 章で押さえる、基盤に共通する原理

紹介文は、システムの各部分に共通する原理 (仕組み) を無理なく理解できると述べており、目次では第 4 章「インフラを支える理論の基本」と第 5 章「インフラを支える理論の応用」が理論を章題に掲げています。第 4 章は直列と並列、同期と非同期、キュー、排他制御、ステートフルとステートレス、可変長と固定長、配列と連結リストのデータ構造、ハッシュやツリーなどの探索アルゴリズムを並べ、第 5 章はキャッシュ、割り込み、ポーリング、I/O サイズ、ジャーナリング、レプリケーション、マスターとワーカー、圧縮、誤り検出を取り上げます。どれもプログラミングの教科書にも出てくる概念ですが、インフラの文脈では働く場所が具体的になります。たとえばキャッシュは CPU とメモリの間にも、データベースの手前にも置かれ、どの層でも速い場所に写しを置いて遅い場所への問い合わせを減らすという同じ考え方で動いています。章ごとの機器や構成の話を、この共通の原理に結び付けて読めるのが本書の組み立てです。

性能と止まりにくさを両立させる設計の背景

システム基盤の設計では、速さと止まりにくさを同時に求められます。たとえば、同じ役割のサーバーを複数台並べ、届いた要求を振り分ける ロードバランシング を使えば、1 台あたりの負荷が下がるうえ、1 台が故障しても残りの台で受け止められます。一方で、故障した側から待機していた側へ処理を引き継ぐ フェイルオーバー は、切り替えの判断を誤ると、2 台が同時に処理を受け持つ状態を招きかねません。どちらも単独の製品の機能として覚えるより、データの写しを誰が持つか、処理の順序をどう保つかという原理に分解して理解したほうが、構成が変わっても応用が利きます。本書が原理の章と構成の章を分けて置いているのは、この分解の練習に向いた並びです。

2019 年刊行の入門書として向く読者と、補う本

本書は 2019 年の刊行で、目次にクラウドを章題や節題に掲げた項目はなく、仮想化は第 3 章の節として置かれています。また、目次は原理と構成の説明で組まれており、特定の製品の設定手順を示す章題はありません。クラウドのサービスで基盤を組む方法や、サーバーの構築手順そのものを学びたい人は、インフラやクラウドの本の選び方 を手がかりに、それぞれを主題にした本を組み合わせるとよいでしょう。逆に、インフラの担当になったばかりの人や、アプリケーションを書いているが自分の担当の外で何が起きているかを知りたい人、障害や性能の問題を基盤の側から説明できるようになりたい人には、図を追いながら基盤全体の見取り図と共通の原理を一度に手に入れられる本書が、最初の一冊として選ぶ価値のある入門書です。