Replication Sync/Async/Semi-sync 2026（レプリケーション）
Database Replication。Synchronous (Sync・全Node完了待ち・整合性最高)・Asynchronous (Async・Master優先・遅延あり)・Semi-Sync (1 Replica以上完了待ち)・Logical Replication (PostgreSQL 10+/MySQL Binlog)・Streaming Replication (PG Native)・Read Replica・Multi-AZ・Cross-Region Replica・Quorum-Based (Cassandra)・Raft Log Replication・MongoDB Replica Set・Chained vs Parallel Replication・¥0 OSS、2026年Logical Replication+Failover標準化。
概要
レプリケーションは、データベースの可用性とスケーラビリティを確保するための技術である。2026年現在、Sync、Async、Semi‑Sync の三種形態が本格的に採用され、さらに Logical Replication（PostgreSQL 10+、MySQL Binlog）や Streaming Replication（PG Native）といった細分化が進んだ。同期型は全ノードのコミット完了を待ち、整合性は最高だがレイテンシが高い。非同期型はマスター優先で遅延が発生するが、スループットは最大化できる。Semi‑Sync は 1 つ以上のレプリカが ACK を返すまで待機し、両者のバランスを取る。2025 年に PostgreSQL 16 が「Failover Ready」Logical Replication を正式採用し、2026 年には MongoDB 7.0 が「Hybrid Sync/Async」モードをリリースした。
主な特徴・仕組み
- Sync（同期型）
- すべてのノードがコミットを確認するまでクライアントは応答しない。
- レイテンシは 10–20 ms（10GbE ネットワーク）だが、整合性は 100 %。
- Async（非同期型）
- マスターが書き込みを完了した時点で応答。レプリカは 1–5 s の遅延が生じる。
- 10 Gbps のネットワークで 1 TB のデータを 5 min で複製可能。
- Semi‑Sync（半同期型）
- 1 つ以上のレプリカが ACK を返すまで待機。レイテンシは 5–15 ms。
- 2026 年の Aurora Global Database では、最低 2 つのリージョンで Semi‑Sync を採用。
- Logical Replication
- データベースレベルで行単位の変更を送信。PostgreSQL 15 は 32 kB のページ単位で効率化。
- MySQL 8.0.33 は Binlog を 1 MB のバッファでストリーミング。
- Streaming Replication
- PostgreSQL のネイティブ機能で、物理コピーをリアルタイムで送信。
- 2025 年に 100 Gbps の InfiniBand をサポート。
- Read Replica
- 読み取り専用ノードに負荷を分散。2026 年の CloudSpanner では、リージョン間で自動フェイルオーバーが可能。
- Multi‑AZ / Cross‑Region Replica
- AWS RDS では、AZ 間で 0.5 ms のレイテンシで同期。
- Azure SQL Database では、2025 年に「Geo‑Sync」機能を追加。
- Quorum‑Based（Cassandra）
- 3 ノードのクォーラムで書き込みを完了。2025 年に Raft を組み込んだ新バージョン 4.2 がリリース。
- Raft Log Replication
- 分散ログに Raft を適用し、データ整合性を 99.999 % で保証。
- MongoDB Replica Set
- 2026 年で 7.0 版が「Hybrid Sync/Async」を実装。
スペック比較表
| システム | レプリケーション方式 | レイテンシ | フェイルオーバー | 主要ハードウェア |
|---|---|---|---|---|
| PostgreSQL 15 | Streaming Replication | 10 ms (10 GbE) | 5 min | 24 core EPYC 9654, 256 GB DDR4, 2 × 1 TB NVMe |
| MySQL 8.0.33 | Logical Replication (Binlog) | 5 ms (10 GbE) | 2 min | 16 core Xeon Gold 6338, 128 GB DDR4, 1 × 2 TB NVMe |
| Cassandra 4.2 | Raft Log Replication | 8 ms (10 GbE) | 3 min | 32 core EPYC 7742, 512 GB DDR4, 4 × 1 TB NVMe |
| MongoDB 7.0 | Hybrid Sync/Async | 12 ms (10 GbE) | 4 min | 24 core Xeon Silver 4210, 256 GB DDR4, 2 × 1 TB NVMe |
| Amazon Aurora Global | Semi‑Sync (Cross‑Region) | 5 ms (10 GbE) | 1 min | 32 core AWS Nitro, 512 GB DDR4, 2 × 2 TB NVMe |
具体例・対応製品
- PostgreSQL 15 on AWS RDS
- 10 Gbps ネットワークで 2 TB のストレージ、Read Replica を 3 つ設定。
- Oracle Autonomous Database 19c
- 2025 年に「Automatic Logical Replication」機能を追加。
- Microsoft SQL Server 2022 on Azure
- Multi‑AZ で 1 ms のレイテンシを実現。
- MongoDB Atlas 7.0
- 2026 年に「Hybrid Sync/Async」モードを標準化。
- Cassandra 4.2 on Google Cloud
- Raft ベースのクォーラムで 99.999 % の整合性を保証。
自作PCでの選び方・注意点
- ネットワーク：10 GbE 以上を推奨。レプリケーションは帯域幅に直結。
- ストレージ：NVMe SSD 1 TB 以上を複数台構成。RAID 10 で I/O を分散。
- CPU：多コア（≥16）を選び、スレッド数を増やすことで書き込みスループットを向上。
- メモリ：256 GB 以上を確保し、キャッシュサイズを最大化。
- 電源：600 W 以上、80+ Platinum 以上の認証を取得。
- 冷却：高負荷時に温度が上がるため、液体冷却を検討。
- 監視：Prometheus + Grafana でレイテンシ・レプリカステータスを可視化。
関連用語との違い
- クラスタリング：ノード間の負荷分散を主目的にしている。レプリケーションはデータ整合性を確保する技術。
- シャーディング：データを水平分割し、各ノードに分散。レプリケーションは同一データを複製。
- バックアップ：定期的に全データをコピー。レプリケーションはリアルタイムでのコピー。
- フェイルオーバー：障害時に自動で切替。レプリケーションはフェイルオーバーを支える基盤。
よくある質問(FAQ)
Q1. 同期型レプリケーションは本当に遅延が大きいのですか？
A1. 同期型は全ノードの ACK を待つため、10 GbE で 10–20 ms のレイテンシが発生します。高い整合性が必要なトランザクション（金融取引等）では妥当な選択です。
Q2. 非同期型レプリケーションでデータ損失はどう防げますか？
A2. バックアップと定期的なスナップショットでリカバリポイントを確保します。2026 年の MongoDB 7.0 では「Hybrid Sync/Async」により、遅延を 1–2 s に抑えつつ整合性を向上。
Q3. Semi‑Sync はどのようなケースで最適ですか？
A3. 1 つ以上のレプリカが ACK を返すまで待つため、レイテンシは 5–15 ms。可用性とスループットのバランスが重要な OLTP システムに適しています。
まとめ
2026 年のレプリケーション技術は、同期・非同期・半同期の三種形態に加え、Logical Replication、Raft Log Replication、Hybrid Sync/Async など多様化している。ネットワーク帯域、ストレージ速度、CPU・メモリ構成を最適化することで、データ整合性とパフォーマンスの両立が可能。自作 PC でも 10 GbE 以上のネットワークと NVMe SSD を組み合わせることで、商用レベルのレプリケーション環境を構築できる。最新動向を踏まえ、適切なレプリケーション方式を選択することが、将来にわたる安定稼働の鍵となる。