障害時に起きること

Node.jsアプリケーションで障害が発生した際のシナリオを詳しく解説します。

シナリオ1: イベントループのブロック

障害のシナリオ

時刻: 2024-01-01 10:00:00
状況: 大量のリクエスト処理中

10:00:00.000 - リクエスト1受信（large-file.txtを読み取り開始）
10:00:00.100 - 同期I/O操作によりイベントループがブロック
10:00:05.000 - ファイル読み取り完了（5秒経過）
10:00:05.100 - リクエスト2受信（5秒間待機していた）
10:00:05.200 - リクエスト3受信（5秒間待機していた）
10:00:05.300 - リクエスト4受信（5秒間待機していた）
...
10:00:10.000 - すべてのリクエストが処理される（10秒経過）

実際のコード:

// ❌ 問題のあるコード
const fs = require('fs');

app.get('/data', (req, res) => {
  // 同期I/O操作によりイベントループがブロック
  const data = fs.readFileSync('large-file.txt', 'utf8');
  res.json({ data });
});

障害の影響:

イベントループのブロック: 5秒間、イベントループがブロックされる
他のリクエストの処理不可: 5秒間、他のリクエストが処理できない
タイムアウト: クライアントがタイムアウトする可能性がある
パフォーマンスの低下: アプリケーション全体のパフォーマンスが低下する

解決策:

// ✅ 解決策: 非ブロッキング操作を使用
import { readFile } from 'fs/promises';

app.get('/data', async (req, res) => {
  try {
    // 非ブロッキング操作
    const data = await readFile('large-file.txt', 'utf8');
    res.json({ data });
  } catch (error) {
    res.status(500).json({ error: 'Internal server error' });
  }
});

シナリオ2: メモリリークによるクラッシュ

障害のシナリオ

時刻: 2024-01-01 10:00:00
状況: 長時間実行されるアプリケーション

10:00:00.000 - アプリケーション起動（メモリ使用量: 100MB）
10:00:01.000 - リクエスト1受信（イベントリスナー1を追加、メモリ使用量: 105MB）
10:00:02.000 - リクエスト2受信（イベントリスナー2を追加、メモリ使用量: 110MB）
...
10:30:00.000 - リクエスト1000受信（イベントリスナー1000を追加、メモリ使用量: 2GB）
10:30:01.000 - ガベージコレクションが動作（メモリ使用量: 1.8GB）
10:30:02.000 - OutOfMemoryError発生
10:30:03.000 - アプリケーションがクラッシュ

実際のコード:

// ❌ 問題のあるコード
const eventEmitter = new EventEmitter();

app.post('/orders', (req, res) => {
  // イベントリスナーが削除されない
  eventEmitter.on('order.created', (order) => {
    sendEmail(order.userId);
  });

  createOrder(req.body);
  res.json({ status: 'ok' });
});

障害の影響:

メモリの枯渇: イベントリスナーが蓄積され、メモリが枯渇する
ガベージコレクションの頻発: ガベージコレクションが頻繁に動作し、パフォーマンスが低下
OutOfMemoryError: メモリが枯渇し、アプリケーションがクラッシュ
データの損失: 処理中のデータが失われる可能性がある

解決策:

// ✅ 解決策: イベントリスナーを適切に管理
const eventEmitter = new EventEmitter();

// 一度だけ登録
eventEmitter.once('order.created', (order) => {
  sendEmail(order.userId);
});

app.post('/orders', (req, res) => {
  createOrder(req.body);
  eventEmitter.emit('order.created', order);
  res.json({ status: 'ok' });
});

シナリオ3: 未処理のPromiseによるエラーの隠蔽

障害のシナリオ

時刻: 2024-01-01 10:00:00
状況: 注文作成処理中

10:00:00.000 - 注文作成リクエスト受信
10:00:00.100 - createOrder()を呼び出す（Promiseが処理されない）
10:00:00.200 - レスポンスを返す（status: 'ok'）
10:00:00.300 - createOrder()内でエラー発生（データベース接続エラー）
10:00:00.400 - エラーが処理されない（未処理のPromise）
10:00:00.500 - ユーザーには「成功」と表示される
10:00:01.000 - データベースに注文が存在しないことを確認

実際のコード:

// ❌ 問題のあるコード
app.post('/orders', (req, res) => {
  // Promiseが処理されていない
  createOrder(req.body);
  res.json({ status: 'ok' });
});

async function createOrder(orderData: OrderData): Promise<Order> {
  // エラーが発生しても処理されない
  const order = await prisma.order.create({ data: orderData });
  return order;
}

障害の影響:

エラーの隠蔽: エラーが発生しても処理されない
データの不整合: ユーザーには「成功」と表示されるが、データは作成されていない
デバッグの困難: エラーの原因が分からない

解決策:

// ✅ 解決策: 適切なエラーハンドリング
app.post('/orders', async (req, res) => {
  try {
    const order = await createOrder(req.body);
    res.json(order);
  } catch (error) {
    res.status(500).json({ error: 'Internal server error' });
  }
});

async function createOrder(orderData: OrderData): Promise<Order> {
  const order = await prisma.order.create({ data: orderData });
  return order;
}

まとめ

障害時に起きることのポイント：

イベントループのブロック: 同期I/O操作によりイベントループがブロックされる、非ブロッキング操作を使用
メモリリークによるクラッシュ: イベントリスナーが蓄積され、メモリが枯渇する、イベントリスナーを適切に管理
未処理のPromiseによるエラーの隠蔽: エラーが発生しても処理されない、適切なエラーハンドリングを実装

これらの障害シナリオを理解することで、より堅牢なNode.jsアプリケーションを構築できます。