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システムアーキテクト試験 2012年午前2 問19

ガーベジコレクションを行っている間は、全てのアプリケーションの実行が停止するWebアプリケーションサーバがある。Webアプリケーションサーバの仕様が次の場合，ガーベジコレクションによってアプリケーションの実行が停止している時間はCPU稼働時間のうちの何%となるか。ここで、WebアプリケーションサーバのCPU稼働時間はガーベジコレクションの処理時間とアプリケーションの処理時間から成り、その他の要因については考慮しないものとする。

ア：2

イ：2.5（正解）

ウ：6.25

エ：8.33

解説

ガーベジコレクションによるアプリケーション停止時間の割合計算【午前2 解説】

要点まとめ

結論：ガーベジコレクションによる停止時間はCPU稼働時間の約2.5%である。
根拠：1回100msのGCが5秒ごとに発生し、CPU使用率80%を考慮して計算する。
差がつくポイント：CPU使用率を考慮した上で、GC時間の割合を正しく求めることが重要。

正解の理由

ガーベジコレクション（GC）は1回100ミリ秒で5秒に1回発生します。1サイクルの合計時間は5秒（5000ミリ秒）です。
GC時間の割合は、単純に100ms ÷ 5000ms = 0.02（2%）ですが、CPU使用率が常に80%なので、CPU稼働時間は5000msのうち4000ms（80%）です。
したがって、GC時間100msはCPU稼働時間4000msのうちの割合となり、100ms ÷ 4000ms = 0.025（2.5%）となります。
これがCPU稼働時間に対するGC停止時間の正しい割合です。

よくある誤解

CPU使用率を考慮せず、単純に全体時間に対するGC時間の割合を求めてしまうことが多いです。
また、GC頻度や時間の単位を混同して計算ミスをすることもあります。

解法ステップ

GCの1回あたりの処理時間を確認（100ミリ秒）。
GCの発生頻度を確認（5秒に1回）。
1サイクルの合計時間を計算（5秒＝5000ミリ秒）。
CPU使用率80%を考慮し、CPU稼働時間を計算（5000ms × 0.8 = 4000ms）。
GC時間のCPU稼働時間に対する割合を計算（100ms ÷ 4000ms = 0.025）。
割合をパーセント表記に変換（0.025 × 100 = 2.5%）。

選択肢別の誤答解説

ア: 2%
CPU使用率を考慮せず、全体時間に対するGC時間の割合を計算した結果。CPU稼働時間基準ではないため誤り。
イ: 2.5%
CPU使用率を考慮した正しい計算結果。
ウ: 6.25%
GC時間を5秒ではなく、CPU稼働時間の80%を考慮せずに誤った計算をした可能性がある。
エ: 8.33%
GC時間や頻度の単位を誤解し、過大評価した計算結果。

補足コラム

ガーベジコレクションはメモリ管理の自動化に不可欠ですが、処理中はアプリケーションが停止することがあります。
この停止時間を最小化するために、最近のJVMやランタイムでは並列GCやインクリメンタルGCなどの技術が用いられています。
CPU使用率やGC頻度を正確に把握し、パフォーマンスチューニングに役立てることが重要です。

FAQ

Q: なぜCPU使用率を考慮する必要があるのですか？
A: CPU使用率は実際にCPUが稼働している時間の割合を示すため、GC時間の割合を正確に求めるには必須です。

Q: GC時間が長いとどんな影響がありますか？
A: アプリケーションの応答性が低下し、ユーザ体験が悪化する可能性があります。

Q: GC頻度が高い場合はどうなりますか？
A: GCによる停止時間の合計が増え、CPU稼働時間に占める割合も増加します。

関連キーワード: ガーベジコレクション, CPU使用率, Webアプリケーションサーバ, パフォーマンス計測, メモリ管理

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