応用情報技術者 2015年 春期 午後 問04

解答の論理構成

1. 本文の該当部分
   引用：「応募者の情報を暗号化する処理は、DBサーバ上にストアドプロシージャとして配置することを検討したが、①本システムの特性を考慮した結果、②APサーバ上の処理として実装することにした。」
2. “本システムの特性”とは何か
   直前の段落で次の説明がある。
   引用：「本システムは、7〜9月の3か月間だけ公開する予定である。また、プレゼントの応募を受け付けることから、特定の日時に利用が集中すると見込まれる。」
3. DBサービスは「スケールアウトやスケールアップはできない」と制約があるため、処理をDB側に置くと集中アクセス時にボトルネックになる。
4. したがって、着目すべき特性は「特定の日時に利用が集中」する点である。
5. 以上より、下線①の内容は「特定の日時に利用が集中すると見込まれる特性」となる。

誤りやすいポイント

• 「3か月間だけ公開」という期間の短さを答えてしまう。処理配置の判断に直接影響するのは負荷集中の方です。
• 「ピーク時には自動スケールサービスで台数増減」と読んでDB側も拡張可能と勘違いする。DBサービスは拡張不可と明記されています。
• 「応募者情報を暗号化」というキーワードからセキュリティ面の特性を書きたくなるが、設問は負荷特性を問うています。

FAQ

解答の論理構成

1. 【問題文】では、暗号化処理を「DBサーバ上にストアドプロシージャとして配置することを検討」したが、下線②で「APサーバ上の処理として実装」へ変更しています。
2. 同じく【問題文】には、DBサービスについて「スケールアウトやスケールアップはできない。」と明記されています。したがってDBサーバは1台固定で性能を増やせません。
3. 一方、APサーバは「ロードバランササービス及び自動スケールサービスも併せて利用」する構成です。「自動スケールサービス」は「CPU負荷が80％を超えない範囲で最適な台数に増減させるサービス」であり、APサーバ台数を動的に増やせます。
4. 暗号化処理はCPU負荷が高い典型的なバッチではなくオンライン系の計算です。これをスケールできないDBに置くと、利用者増加時にボトルネックになります。
5. 逆にAPサーバへ移せば、負荷増大時に台数を自動で増やせるため処理能力を拡大できます。
6. 以上より、下線②の実装方針により「利用者の増加に対応できる」という効果が得られます。

誤りやすいポイント

• 「暗号化処理はDBの近くに置く方が高速」と短絡的に考え、スケーラビリティの制約を見落とす。
• APサーバもCPU負荷が上がると性能低下する点を軽視し、ロードバランサと自動スケールの恩恵を結び付けられない。
• 「スケールアウトできないDB」記述を読み飛ばし、DB台数を増やせると誤解する。

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解答の論理構成

1. 18:00〜22:00時間帯の1秒当たり命令数
   • 新商品紹介機能 … 表2より “CPU：80百万命令”
     • 800TPS ⇒ $800\times 80=64000$ 百万命令
   • プレゼント応募受付機能 … 表2より “CPU：40百万命令”
     • 500TPS ⇒ $500\times 40=20000$ 百万命令
   • 合計は $64000+20000=84000$ 百万命令
     → a＝84,000
2. Webサーバ1台でトランザクションに使える能力
   • 表1より “10,000 MIPS相当のCPU処理能力”
   • “CPU負荷が80％を超えない範囲” ⇒ $10000\times 0.8=8000$ 百万命令
     → b＝8,000
3. 必要台数
   • $84000÷8000=10.5$ 台 → 切り上げで11台
     → c＝11
4. 9月のDB転送量
   • 18:00〜22:00：$500\mathrm{TPS}\times 14400\mathrm{s}=7200000$ 件
   • それ以外：$50\mathrm{TPS}\times 72000\mathrm{s}=3600000$ 件
   • 1日合計：$10800000$ 件 → 30日で $324000000$ 件
   • 1件あたり 表2より “データ転送量：10kバイト”
     $324000000\times 10000=3240000000000\text{bytes}=3.24\text{Tバイト}$
     → d＝3.24
5. 転送量料金
   • 表1より “データ転送量1Tバイト当たり1,000円”
   • 3.24Tバイトは切り上げで4Tバイト扱い
     $4\times 1,000=4,000\text{円}$
     → e＝4,000

誤りやすいポイント

• TPSを「時間あたり」で計算してしまい、秒換算を忘れる。
• “CPU負荷が80％を超えない範囲”を「20％減」と誤認し2,000 MIPSしか使えないと勘違い。
• データ転送量の単位換算（k → M → G → T）で1,024倍を使ってしまう。問題文は “1,000kバイト = 1Mバイト” と10進表記。
• 切り上げ計算を見落とし、台数や料金を小さく見積もる。

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解答の導き方

1. 本文の該当部分を確認する
   本文には「コンテンツをストレージサービスに配置し、Webサーバを経由してWebブラウザへ配信する構成にする」とあり、運用後に「ストレージサービスからWebサーバへのコンテンツの転送に想定以上の時間を要していることが判明した」と記載があります。さらに「同じコンテンツが複数回利用される場合にはストレージサービスからの転送量を削減するようにコンテンツの配信方法を変更することで、問題を回避できた」と目的が明示されています。
2. 解くための要点を整理する

• 流れは「ストレージ → Webサーバ → ブラウザ」であり、問題はストレージ→Webサーバ間の転送に時間がかかっている点です。
• 対策要件は「同じコンテンツが複数回利用される場合」に転送量を削減すること、つまり繰り返しアクセスに対してストレージから毎回取りに行かない仕組みが求められています。

1. 具体的な技術的結論を導く過程

• 繰り返し使われる静的なコンテンツ（画像・動画等）については、一度取得したものをWebサーバ側に保存しておけば、以降の要求をストレージに取りに行かずに済ませられます。
• これによりストレージ→Webサーバ間のデータ転送回数と転送総量が減り、転送時間の増加による応答遅延を改善できます。
• 上記は「コンテンツをWebサーバでキャッシュして配信する」という記述で簡潔に表現できます。

1. 回答例（設問の要求に合う簡潔な表現）
   コンテンツをWebサーバでキャッシュして配信する。

誤りやすいポイント

• 原因を帯域幅（ネットワーク容量）だと断定する
  本文は「想定以上の時間を要している」と述べているのみで、原因の特定まではしていません。繰り返し転送を削減すれば時間も短縮されうる、という論理で答えるのが安全です。
• すぐにCDNだけを答える
  CDNは実務上有効な選択肢ですが、本文の構成「ストレージ→Webサーバ→ブラウザ」および「ストレージからの転送量を削減する」といった要件に対して、問題文中で示された変更として最も直接的なのはWebサーバ側でのキャッシュです。設問文の条件に合わせて答えることが大切です。
• 動的コンテンツも無批判にキャッシュする
  キャッシュは静的コンテンツに有効で、DBを使って動的に生成されるページはキャッシュ設計（有効期限や無効化）を慎重に行う必要があります。
• 配置先をDBやAPサーバに移す発想
  DBサービスについて本文に「スケールアウトやスケールアップはできない」とあるため、大量の静的配信をDB側でまかなうのは非効率かつ制約に抵触する可能性があります。

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