応用情報技術者 2014年 秋期 午後 問04

解答の論理構成

• 【問題文】では、Webシステムの性能指標として
  “利用者が画面上のボタンを押してから、結果が全て画面に表示されるまでのaを性能指標”
  と規定しています。
  これは「要求の発生から処理結果の完全提示まで」の時間であり、一連の処理をひとまとめに評価する指標です。一般にこの概念は“ターンアラウンドタイム”と呼ばれるため、a＝オ「ターンアラウンドタイム」と判断します。
• しかし同じ段落で
  “APサーバが検索要求を受け付けてから検索結果の最初のデータを送信し始めるまでのbを性能指標”
  とあります。
  これは“要求を受け取ってから最初の応答が返るまで”の時間であり、システム応答の速さを示す指標です。一般に“レスポンスタイム”と呼ばれるため、b＝カ「レスポンスタイム」となります。
• さらに
  “単位時間当たりに処理できる件数を示すc”
  と書かれており、これはシステムが一定時間内に処理可能な仕事量を示す性能指標です。標準用語は“スループット”なので、c＝エ「スループット」と決定します。

誤りやすいポイント

• レスポンスタイムとターンアラウンドタイムの混同
  前者は“最初の応答”まで、後者は“処理完了”までを計測対象にします。問題文は両者を対比しているので注意が必要です。
• “アクセスタイム”“シークタイム”といったディスク系用語への惑い
  本設問で求められているのはシステム全体の時間指標であり、ハードディスク単体の物理パラメータではありません。
• スループットを“転送速度”と誤認するケース
  本問では“件数／時間”という取引処理系の意味で使われている点を押さえる必要があります。

FAQ

解答の論理構成

1. 信頼性の要件
   • 【問題文】「ハードディスク装置の単体故障によるデータ消失を防止する。」
   • RAID0 は冗長性がなく単体故障でデータ消失が発生するため不適合。
2. 可用性の要件
   • 【問題文】「ハードディスク装置の単体故障時に利用者へのサービス提供が停止しないようにする。」
   • 単体故障でもオンライン運用を続けるには、パリティまたはミラーをもつ RAID が必要。
3. 容量効率の要件
   • 【問題文】「性能要件と信頼性要件を満たしつつ、…2 倍以上のディスク容量を確保する構成は採用しない。」
   • RAID1・RAID1+0 はミラー方式なので使用可能容量が 50% となり “2 倍以上” のディスクが必要になり条件違反。
4. 性能の要件
   • 【問題文】「③AP サーバのデータ読み書き要求に小さい遅延で応答できるアクセス速度が必要」
   • RAID5 はストライピングにより読み出し性能が向上し、RAID コントローラ性能とネットワーク帯域が十分なら要求を満たす。
5. 以上より
   • 信頼性：単一故障耐性あり
   • 容量効率：パリティ 1 台分のロスで“2 倍以上”を超えない
   • 性能：ストライピングで遅延低減
     → 最適な RAID レベルは「エ：RAID5」。

誤りやすいポイント

• 「RAID1 は最も安全」と考えて容量要件を見落とす。実際には 50% 利用率で条件違反。
• RAID0 を高性能だからと選択し、信頼性要件を失念する。
• RAID1+0 の性能と冗長性に目を奪われ、必要ディスク数の多さを算出し忘れる。
• RAID5 の書込み遅延を過大評価し、読込み中心ワークロードである点を見逃す。

FAQ

解答の論理構成

• 問題文には「複数のハードディスク装置を組み合わせる①RAID構成を用いたストレージの採用を検討した」とあります。
• さらに性能要件として「利用を想定しているハードディスク装置 1 台当たりのアクセス速度は遅く、1 台だけでは性能目標を達成できない」と明記されています。
• 1 台あたりが遅いなら並列化で帯域を稼ぐ必要があります。RAID 0 や RAID 10 のようにストライピング（データ分散配置）を行えば、読込み要求を複数台で同時分担でき、理論上は台数に比例して読込みスループットが向上します。
• よって「ハードディスク装置数を増やし、データを分散させる」という構成が最適解となります。これは台数拡張とストライピングを併用するという 2 つの観点を満たしています。

誤りやすいポイント

• 台数を増やすだけでデータ配置を単一ディスクごとに完結させてしまうと並列読込みが発揮されません。
• ミラーリング（RAID 1）のみを答えてしまうと可用性の説明に終始し、読込み速度向上の理由が不足します。
• キャッシュ搭載など装置の高性能化を述べると、問題の「ハードディスク装置数とデータの配置」という指定から外れます。

FAQ

解答の論理構成

1. 既存データ量の把握
   図2より
   ・"記事件数      900,000件"
   ・"平均データ量   100 kバイト／件"
   したがって既存データ量は
   $900,000\times 100\text{kB}=90,000,000\text{kB}=90\text{Gバイト}$（1 Gバイト＝1,000,000 kバイト）。
2. 想定運用期間（5年間）の新規記事件数を算出
   問題文には「ハードウェアの保守期限を考慮し、5年間運用する想定」とあり、図2には
   ・"稼働開始年度の件数 20,000件"
   ・"2年目以降の増加率  20%／年"
   とある。
   年度ごとの件数は
   年1：20,000
   年2：20,000×1.2＝24,000
   年3：24,000×1.2＝28,800
   年4：28,800×1.2＝34,560
   年5：34,560×1.2＝41,472
   合計 $20,000+24,000+28,800+34,560+41,472=148,832\text{件}$
3. 新規記事のデータ量
   図2の「平均データ量    稼働開始時から変化なし」より 1 件あたり 100 kバイト。
   $148,832\times 100\text{kB}=14,883,200\text{kB}=14.8832\text{Gバイト}$
4. 運用期間満了時の全記事データ量
   $90\text{Gバイト}+14.8832\text{Gバイト}=104.8832\text{Gバイト}$
5. 10 Gバイト単位に切り上げ
   104.8832 Gバイト → 110 Gバイト

誤りやすいポイント

• 「5年間」の捉え方を誤り、増加率を4回しか掛けない／6回掛けてしまう。
• 既存データ 90 Gバイトを足し忘れ、新規分だけ計算してしまう。
• 1 Gバイト＝1,024 Mバイト（2のべき）と勘違いし、1,024,000 kバイトで換算する。
• “切り上げ”ではなく四捨五入して 100 Gバイトとしてしまう。
• 新規記事数を単純に 20,000×5 で求め、増加率 20% を無視する。

FAQ

解答の論理構成

1. ストレージは 検索と配信 が主用途
   【問題文】「PCやモバイル端末からの記事の検索要求があると、APサーバが要求を受け付けて…ストレージ内に格納された記事データをPCやモバイル端末へ送信する。」
   ➜ 検索結果を即座に送り出すために大量の読込みが発生する。
2. 書込みは記事登録時のみで頻度が低い
   【問題文】図2より「稼働開始年度の件数 20,000件」「2年目以降の増加率 20%／年」。
   ➜ 月間～年間で見ても書込みは限定的で、同時性能を大きく左右しない。
3. 目標性能は検索応答時間
   【問題文】「APサーバが検索要求を受け付けてから…bを性能指標とし、目標値を0.5秒とすることにした。」
   ➜ 短い応答を実現するには読込み I/O の高速化が決定的。
4. よって 重視すべきは「読込み速度」
   特性は「多数のPCやモバイル端末へ記事データを配信するため読込みが支配的」である。

誤りやすいポイント

• 書込みもリアルタイム更新と思い込み、書込み性能を優先してしまう。
• RAID＝冗長性確保とだけ考え、I/O分散による読込み高速化効果を見落とす。
• 図2の“20%／年増加”を“20%／日増加”と読み違え、書込み負荷を過大評価する。

FAQ

解答の論理構成

1. 性能情報採取ツールの仕様
   ・問題文に「“AP サーバのアクセスログを集計し、1 時間ごとの b の平均とアクセス件数を随時性能レポートに記録する性能情報採取ツール”」とある。
   → 収集単位は「1 時間ごとの平均」である。
2. 実際に発生した性能劣化のタイミング
   ・「“全てのモバイル端末の専用アプリケーションソフトウェアが毎時 0 分 0 秒に AP サーバに集中してアクセス”」とある。
   → 問題は「毎時0分0秒」に限定した“瞬間的ピーク”で発生した。
3. 平均化によるピークの埋没
   ・1時間という長い区切りで平均すると、数十秒～数分のピークは小さくならされる。
   → その結果、「④特に異常な傾向は見られなかった」。
4. したがって
   →「短時間のピークを1時間平均で監視していたため、異常を検出できなかった」が解答の帰結となる。

誤りやすいポイント

• 「アクセス件数」だけ監視していれば分かると誤解する
  → 件数も同じく1時間集計なのでピークが埋没。
• ストレージの I/O 性能問題と混同する
  → 今回は AP サーバへの集中アクセスが原因、ストレージ遅延ではない。
• 「平均」ではなく「最大値」を採っていると読み違える
  → 問題文は明確に「平均」と記載。

FAQ