トラフィックが100倍に増えたとき、MySQLをどうスケールしますか？

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

段階的にスケールします：**まず読み取りにはリードレプリカ + キャッシュ、次に書き込みにはシャーディング（Vitess）**。そして何よりも先にコネクションプーリングを追加します。最も安価な10倍だからです。読み取りと書き込みは異なる形でスケールするので、初日からシャーディングに手を伸ばしてはいけません。

```text
        ┌─▶ Cache (Redis) ── hit ──▶ return
App ─▶ Pool(PgBouncer/ProxySQL)      miss ▼
        │                    ┌─▶ Read replica 1 ┐
        ├──── reads ─────────┼─▶ Read replica 2 ┼─ (async replication)
        │                    └─▶ Read replica N ┘
        └──── writes ──▶ Primary ──▶ (later) Vitess shards ─▶ Primary A / Primary B
```

## ステップ0：コネクションプーリング

すべてのMySQL接続はメモリとスレッドを消費します。100倍のトラフィックでは、CPUのずっと前に `max_connections` を使い果たします。**ProxySQL**や**PgBouncer**のようなプーラーが数千のアプリ接続を数百のDB接続に多重化します。再アーキテクチャではなく設定変更です。最初にやります。

## ステップ1：読み取りをキャッシュする

ほとんどのワークロードは読み取り中心（多くは90%以上）です。ホット行 — ユーザープロフィール、商品ページ — の前段に**Redis**を置きます。キャッシュヒットはMySQLに一切触れません。cache-asideを使います：キャッシュを読む → ミス → DBを読む → キャッシュに投入。これだけで100倍の大半を吸収できます。

## ステップ2：リードレプリカ

**非同期リードレプリカ**を追加し、SELECTをそこへ、書き込みをプライマリへルーティングします。これは読み取りを水平スケールします。Nレプリカ ≈ N倍の読み取り容量。落とし穴は**レプリケーションラグ**です。レプリカは数ミリ秒〜数秒遅れることがあるので、read-your-own-writesには注意が必要です（そのユーザーの読み取りをプライマリにルーティングするか、キャッシュから読む）。

## ステップ3：書き込みをシャーディングする

レプリカは書き込みには役立ちません。すべての書き込みは依然単一のプライマリに当たります。書き込みスループットが1台を飽和させたら、**シャーディング**します。**Vitess**（YouTubeで構築）はMySQLの前段に位置し、アプリを書き換えずにシャーディング、クエリルーティング、オンラインリシャーディングを行います。`user_id` でシャーディングし、ほとんどのクエリを単一シャード内に保ちます。

## 面接での観点

面接官は**順序**に注目します。すぐにシャーディングする候補者は、レプリカ/キャッシュが読み取りスケーリングをはるかに安価に解決することを知らないと露呈します。良い：「レプリカとキャッシュを追加」。優れた：読み取りパスと書き込みパスを分離し、レプリケーションラグをレプリカのコストとして挙げ、*読み取り*ではなく*書き込み*がボトルネックのときにのみシャーディングを導入することです。

**よくある罠：** 実際のボトルネックが書き込みスループットなのに「リードレプリカを追加すればいい」と言うこと。レプリカはそれを*悪化*させます（プライマリへのレプリケーション負荷が増える）。

## トレードオフと障害モード

- **レプリケーションラグ：** 陳腐な読み取り。クリティカルな読み取りをプライマリに固定するか、semi-syncレプリケーションを使う。
- **キャッシュスタンピード：** 失効時に多数のミスが一度にDBを叩く。ロックまたはずらしたTTLを使う。
- **シャーディングの複雑性：** クロスシャードjoinとトランザクションを失う。書き込みが迫ったときにのみこの代償を払う。
- **フェイルオーバー：** プライマリの死には自動昇格が必要（Orchestrator）。陳腐なレプリカが昇格すると最近の書き込みを失いうる。

ステップ0：コネクションプーリング

ステップ1：読み取りをキャッシュする

ステップ2：リードレプリカ

ステップ3：書き込みをシャーディングする

面接での観点

トレードオフと障害モード

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