キャパシティプランニング
英語表記: Capacity Planning
概要
キャパシティプランニングとは、システムの将来的な負荷増加を予測し、サービス品質（信頼性）を維持するために必要なハードウェアおよびソフトウェアのリソース（容量）を計画的に確保する活動です。これは、ハードウェアとソフトウェアの関係において、アプリケーションが要求する処理能力に対して、インフラストラクチャが常に十分な余裕を持って対応できるようにするための予防策です。特に信頼性工学の観点からは、システムのパフォーマンス劣化や障害を未然に防ぎ、設定されたサービスレベル目標（SLO）を安定して達成するために欠かせない、非常に重要なエンジニアリングプロセスだと考えています。
詳細解説
キャパシティプランニングは、静的な一度きりの作業ではなく、可観測性とライフサイクル管理に基づいて継続的に実行される動的なプロセスです。その目的は、システムの信頼性を確保しつつ、リソースの過不足によるリスクとコストのバランスを最適化することにあります。
目的と信頼性工学における位置づけ
システムの信頼性を維持するためには、リソースに「ヘッドルーム」、つまり余裕を持たせることが絶対条件です。リソースが飽和に近い状態で運用されていると、予期せぬアクセス集中や、たった一つの効率の悪いソフトウェアアップデートによって、システム全体の応答時間が急激に悪化し、ユーザー体験が著しく損なわれてしまいます。
キャパシティプランニングは、このリスクを定量的に管理します。信頼性工学では、システムの障害やパフォーマンス低下はコストであると考えます。このコストを最小化するため、データに基づいた需要予測（予測モデル）を用いて、「いつまでに、どれだけのリソースを増やせば、将来のピーク負荷にも耐えられるか」を明確にします。これにより、システムが健全な状態、つまりハードウェアとソフトウェアの関係が適切に保たれた状態を維持できるわけです。
主要なステップと可観測性・ライフサイクル管理の役割
効果的なキャパシティプランニングは、以下の3つのフェーズを循環的に回すことで成立します。
1. 測定と分析（可観測性の活用）
計画の出発点は、現在のシステムの挙動を知ることです。CPU使用率、メモリ消費量、ディスクI/O、ネットワークトラフィック、そしてアプリケーションの応答時間など、あらゆるリソース利用状況を詳細に監視し、データを収集します。このステップは、システムが現在どのような負荷に耐えているか、またどこに潜在的なボトルネックがあるかを特定するために不可欠であり、まさしく可観測性の確保が鍵となります。過去のピーク時や異常発生時のデータを分析し、「現在のキャパシティがどこまでか」を正確に把握します。
2. 需要予測とモデリング（ライフサイクル管理）
次に、未来の負荷を予測します。これは、過去の利用傾向（例：月ごとの増加率、季節変動）と、ビジネス側の計画（例：大規模なプロモーション、ユーザー数の成長予測）を統合して行われます。この予測に基づき、現在のインフラストラクチャが、どのタイミングで、どのリソースから限界に達するかをシミュレーション（モデリング）します。例えば、「現在の成長率が続くと、来年のQ2のピーク時にはデータベースサーバーのCPU利用率が95%を超過する」といった具体的な予測を立てることで、ライフサイクル管理におけるリソース増強の適切なタイミングを決定します。
3. 計画と実行
モデリングの結果、リソース不足が予測された場合、必要なリソースの量と種類（例：インスタンスのサイズ変更、台数の増加、新しいサービスの導入）を決定し、調達計画を立てます。特に、物理的なハードウェア調達にはリードタイム（時間がかかる期間）が存在するため、信頼性工学の観点から見ても、リソースが限界に達する前に確実に増強が完了するように、余裕を持ったスケジュールで計画を実行することが求められます。
この継続的なサイクルを通じて、システムは常に最適な状態を保ち、サービスの信頼性を持続的に向上させることができるのです。
具体例・活用シーン
キャパシティプランニングの重要性を理解するために、具体的な例や身近なアナロジーを見てみましょう。
1. 動画ストリーミングサービスの事例
ある動画ストリーミングサービスが、来月に人気ドラマの独占配信を開始するとします。過去のデータから、この配信により同時接続数が通常の3倍に跳ね上がることが予測されています。
- キャパシティプランニングの適用:
- 可観測性: 現在のネットワーク帯域、動画配信サーバーの処理能力、データベースの負荷状況を詳細に測定します。
- 予測: 3倍の同時接続数に耐えるために、特にネットワークインフラ（CDNやエッジサーバー）の帯域幅が不足することが判明しました。
- 計画: 配信開始の1ヶ月前までに、ネットワークプロバイダーと契約を増やし、クラウド環境で配信サーバーのオートスケーリング設定を強化します。
- この事前計画のおかげで、配信開始日にユーザーが「動画がカクカクする」「エラーで再生できない」といった信頼性を損なう事態を回避できます。これは、ハードウェアとソフトウェアの関係を適切に調整し、ユーザー体験を最大化する好例です。
2. メタファー：公共交通機関の車両計画
キャパシティプランニングは、都市の公共交通機関における「車両の増備計画」に非常に似ています。
ある都市の鉄道会社（システム管理者）は、毎年人口が増加し、特に通勤時間帯の利用客が増えていることを知っています（需要の増加）。現在の車両数（ハードウェアリソース）では、乗客が駅のホームに溢れかえり、遅延が発生するリスクが高まっています（信頼性の低下）。
鉄道会社は、まず乗降客数を計測し（可観測性）、今後の人口増加予測（ライフサイクル管理）に基づいて、5年後に必要な車両数を計算します。この計算に基づき、車両メーカーに新しい車両の発注をかけます。車両製造には時間が
