システム構成・性能・信頼性をまとめて理解する

集中処理は、主要な処理を中央のシステムへ集約する方式です。管理を集中しやすい一方、中央側の障害や負荷が全体へ影響しやすくなります。

分散処理は、複数のコンピュータや拠点へ処理・データを分けて実行する考え方です。クライアントサーバシステムは代表的な分散処理方式の一つです。

並列処理は、一つの処理を複数のプロセッサや計算資源で同時に進め、処理時間の短縮などを狙う考え方です。分散していることと、必ず並列に同じ処理を進めることは同義ではありません。

デュアルシステムでは、二つのシステムで同じ処理を行って結果を照合するなど、両系を使って高い信頼性を確保します。障害時にも正常側で処理を継続できますが、コストは高くなります。

デュプレックスシステムでは、通常処理を行う主系と、障害時に切り替える待機系を用意します。待機系を常時起動して切替えを速くするホットスタンバイや、通常は停止しておくコールドスタンバイなどがあります。

クラスタは複数のコンピュータを連携させ、一つのシステムのように利用する構成です。目的に応じて可用性向上や負荷分散へ利用されます。

ホスト型仮想化では、既存のホストOS上で仮想化ソフトウェアを動かし、その上でVMを実行します。

ハイパーバイザー型では、ハードウェア上のハイパーバイザーが複数のVMを管理します。各VMは原則として独立したゲストOSを持ちます。

コンテナ型では、ホスト側のOSカーネルを共有しながら、アプリケーションの実行環境を分離します。一般にVMより起動や資源消費を軽くしやすい一方、OSカーネルを共有するという違いがあります。

仮想化はサーバ統合や環境分離、移行の柔軟性に役立ちますが、物理資源そのものが無限に増えるわけではありません。

RAIDは複数の記憶装置をまとめて扱い、方式に応じて性能や信頼性を高める技術です。

RAID0はデータを複数ドライブへ分散して読み書きするストライピングです。性能向上を狙えますが冗長情報を持たないため、一台の故障でもデータを失う可能性があります。

RAID1は同じデータを複数ドライブへ保存するミラーリングです。容量効率は下がりますが、複製によって冗長性を持たせます。

RAIDはバックアップそのものではありません。誤削除、ランサムウェア、災害などに備えるには、RAIDとは別に適切なバックアップが必要です。

レスポンスタイムは、要求を出してから応答が返り始める・返るまでの時間として、対話型システムの体感性能を考えるときに重要です。

FEでは、処理を依頼してから処理全体が完了するまでのターンアラウンドタイムや、単位時間当たりに処理できる仕事量を表すスループットも区別します。

ベンチマークは、定められた処理を実行してシステム性能を比較・評価する方法です。異なる条件の測定値を単純比較しないことが重要です。

MTBF（平均故障間動作時間）は、修理して再び使うシステムについて、故障から次の故障まで正常に動作している平均時間を表す代表的な信頼性指標です。

MTTR（平均修復時間）は、故障してから修復し再び利用可能になるまでの平均時間を表します。

単純な修理可能システムを定常的に繰り返すモデルでは、稼働率は MTBF ÷ (MTBF + MTTR) で求められます。MTBFが長いほど、またMTTRが短いほど稼働率は高くなります。

実際の可用性設計では、計画停止の扱いや冗長構成、共通原因故障なども考慮します。試験の計算問題では、問題文の前提を確認して式を選びます。

フェールセーフは、故障や異常が起きたときに危険な状態へ進まず、安全側へ移行するよう設計する考え方です。

フォールトトレラントは、一部が故障しても冗長化などによってシステム全体の機能をできるだけ継続できるようにする考え方です。

フールプルーフは、人が誤った操作をしようとしても事故や故障につながりにくいようにする設計です。

FEでは、障害時に機能を縮小してサービスを継続するフェールソフトなども関連付けて整理します。