バックプレッシャー【back pressure】

概要

バックプレッシャーとは、データの送受信や処理を行う仕組みにおいて、受信側や後段の処理側の能力が限界に近づいた際、受信側からの働きかけによって送信側の動作を一時的に抑制する制御方式。

元々はイーサネット（Ethernet）の集線装置における用語であり、半二重接続のリピータハブやネットワークスイッチで採用されていた。受信したデータを一時保管するバッファ領域が満杯に近づくと、受信側は意図的にコリジョン（信号の衝突）の発生を装う信号を送信側に送り、新たなデータの送出を中断させる。

送信側は通常の衝突と同様に送出を見合わせ、その間に受信側はバッファ内のデータを処理して空き容量を確保する。余裕ができた時点で抑止を解除し、送信側にデータ送出を再開させることで、バッファオーバーフローによるデータ消失や装置の過負荷を防ぐ仕組みである。

全二重接続のネットワークでは送信と受信が独立した経路で行われるため、コリジョンという現象自体が発生しない。このため、半二重接続で用いられるバックプレッシャーは利用できず、代わりにIEEE 802.3xで規定された「PAUSEフレーム」と呼ばれる専用の制御フレームを送信側に送ることで、送出の中断や再開を制御する。PAUSEフレームは送信を完全に停止させるため通信全体の性能に影響を及ぼす場合があり、高性能なネットワークでは無効化されることもある。

現在では、ネットワーク機器の制御に留まらず、データを連続的に処理するシステム全般でこの方式が用いられる。ストリーミング配信やメッセージキューイング、リアクティブプログラミングなどの分野では、受信側や後段のコンポーネントの負荷状況に応じて送信側や生成側のデータ量を調整する仕組みを総称してバックプレッシャーと呼ぶ。データを一方的に送り続けるのではなく、処理可能な速度に合わせて流量を制御することで、メモリ不足や遅延の増大を防ぐ考え方で、大規模な分散システムやリアルタイムデータ処理基盤でも広く採用されている。

(2026.7.5更新)