ElastiCache Redis の Valkey 移行機能の深掘り

元々のドキュメントを雑にChatGPTに添削してもらったので、一部、推察の内容が断定的な表現になっている箇所があります。
適宜解釈してください。

はじめに

2024年、AWSはAmazon ElastiCacheでRedis互換エンジン「Valkey」の提供を開始しました。これにより、従来のRedis OSSエンジンからValkeyへ簡単に移行できるようになり、最大33%のコスト削減が期待できます（ノードベースで最大20%、サーバーレス構成で最大33%）。

🔗 公式ブログ：Amazon ElastiCache for Valkey の紹介（AWS公式）

ValkeyはRedis 7.2をフォークしたOSSであり、完全なAPI互換性を持ちながら、以下のような追加的なメリットがあります：

1. マルチスレッド対応によるI/Oとメモリ使用効率の改善
2. フェイルオーバーの堅牢化
3. シャード数の削減による可用性・レイテンシの改善

これらにより、パフォーマンス・コスト・運用性の三拍子がそろったアップグレードといえます。

対象とする前提

本記事では、**Cluster Mode enabled（シャード構成有効）**のRedisクラスターを対象とし、インプレースアップグレードにフォーカスします。

移行方式の検討

Valkey移行に際して検討できる方式は大きく2通りです：

1. Blue/Green方式（クラスター新設＋データ移行）
   別クラスターにValkeyで構成を作成し、同期＋切り替えを行う。
   → 安全だが、構成管理や切替コストが高い。

2. インプレース方式（既存クラスターのエンジン切替）
   既存のクラスター設定を保ったまま、エンジンのみをValkeyへ切り替える。
   → 最小コストかつ最小限のダウンタイムで移行可能。（３０秒程度発生することがある）

本記事では、2.インプレース方式について詳しく深掘りします。

インプレース移行の実施方法

インプレース移行は非常に簡単です。以下の操作で完了します。

マネジメントコンソール上で「エンジンの変更」を選択

Redis OSS → Valkey を選択

「変更を適用」ボタンを押すだけ

CLI/APIでも modify-replication-group によって同様の変更が可能です。

🔗 ElastiCache Valkey移行手順（AWS公式ブログ）

インプレースアップグレードの内部動作

このボタンひとつの背後で、ElastiCacheは各シャード単位で順次Failoverを実施しています。AWSのイベントログで確認すると、以下の挙動が見られます：

1. 新ノードが立ち上がる
2. 対象シャードでFailoverが発生し、リプリカがマスターに昇格
3. 元マスターが停止、クラスター全体に変更が伝搬される

この流れはRedis公式ドキュメントで紹介されている 「extra node方式のローリングアップグレード」 に準拠しています。

🔗 Rolling Upgrade（Redis公式）

Failoverのしくみと安全性

Failover処理は CLUSTER FAILOVER コマンドにより、マスターとレプリカ間で安全にハンドオーバーされるよう設計されています。

🔗 CLUSTER FAILOVER（Redis公式ドキュメント）

主な流れ：

1. レプリカがマスターに対してクエリの停止を要求
2. マスターは現在のレプリケーションoffsetを返す
3. レプリカがoffset一致を確認後に昇格
4. 新マスターがクラスタ設定をブロードキャスト
5. 旧マスターはMOVED/ASKリダイレクトで応答

このように、データ整合性を最大限保ちながらノードの切り替えが行われます。

実装コードから見る動作の詳細

FailoverのロジックはRedis OSSのコードに実装されており、以下で確認できます：

masterの切り替え実装：
cluster.c#L2915-L2933

クライアントへのMOVED/ASK応答：
server.c#L2592

データロスのリスクとレプリケーション

Redisクラスターでは 非同期レプリケーション が採用されているため、原理上わずかに書き込みが失われる可能性があります。

🔗 Cluster Specification（Redis公式）

要点：

1. 書き込みはまずマスターに適用され、レプリカへ非同期伝搬される
2. マスターがクラッシュし、レプリカへ未伝搬だった場合、書き込みは失われる

ただし、多くのケースではクライアントACKとレプリカ伝搬がほぼ同時であり、観測できるデータロスは非常に小さい

レプリケーションの内部動作と安全性の仕組み
🔗 Replication（Redis公式）

• 通常は PSYNC による 部分同期（オフセットベース）
• 不整合・バッファ切れ時は フル同期（RDBスナップショット＋コマンドバッファ）
• Redis 2.8.18以降は ディスクレスレプリケーション により高速化
• replication IDとoffsetにより、新旧レプリカ間でも整合性が維持される

つまり、Failover後も他のレプリカは部分同期のみで済むため、再構成は極めて高速・安全です。

まとめ

項目	内容
🎯 方法	インプレース方式（1クリック／CLI）で簡単に移行
💰 コスト削減	ノードで最大20%、サーバーレスで最大33%削減
📈 性能向上	マルチスレッド対応・I/O効率・レイテンシ改善
🔁 安全性	シャード単位Failoverで最小のダウンタイム
⚠️ リスク	非同期レプリケーションによる最小限のデータロス可能性（理論上）
🛠 補足	Valkey用パラメータグループ作成・Redis 7.2との互換性確認が必要

追記

自分の中での理解を可視化したもの