システムアーキテクト 2022年 午前2 問23
問題文
幾つかのサブシステムから成るシステムの信頼性に関する記述のうち、適切なものはどれか。
選択肢
ア：あるサブシステムで発生したフォールトの影響が他のサブシステムに波及することを防ぐフォールトマスクは、システムのMTBFは変化させないが、MTTRの短縮につながる。
イ：サブシステムにフォールトが検出されたとき、再試行すると正しい結果が得られる場合もあるので、再試行はシステムのMTBFの向上とWTTRの短縮につながる。
ウ：サブシステムの稼働中に行われるフォールトの検出は、システムを停止せず行われるので、システムのMTTRは変化させないが、MTBFの向上につながる。
エ：フォールトが発生したあるサブシステムを切り離して、待機系のサブシステムに自動で切り替えるフェールオーバは、システムのMTBFは変化させないが、MTTRの短縮につながる。（正解）
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MTBFとMTTRの関係【午前2解説】
正解の理由
フェールオーバ（故障したサブシステムを切り離し待機系に自動で切り替える仕組み）は、故障が発生してもサービスを迅速に継続できるため、サービス停止時間（ダウンタイム）が短くなります。つまり平均修復時間（MTTR）が短縮され、結果として可用性が改善します。一方、個々の構成要素の故障発生頻度そのもの（部品やサブシステムのMTBF）はフェールオーバで変わりません。したがって、選択肢 エ の「MTBFは変化させないがMTTRは短縮される」は、信頼性工学で用いられる定義に照らして妥当です。
※ここでの「MTBF」が指すのは個々の構成要素の故障発生率（あるいは構成要素の故障間隔）であり、フェールオーバにより「観測されるサービス停止の頻度（見かけ上のシステムMTBF）」が改善されるか否かは、定義の取り方によって表現が変わりうる点に注意してください（下記で詳述します）。
解法ステップ
- 用語定義の確認
- MTBF：平均故障間隔（通常は部品やサブシステムの故障発生頻度に関する指標）。
- MTTR：平均修復時間（故障発生後にサービスを復旧するまでの平均時間）。
- 各選択肢が「故障の発生頻度を変えるか（MTBF）」と「ダウンタイムに影響するか（MTTR）」のどちらに関係するかを判定する。
- フェールオーバは「故障発生自体」を防ぐものではなく「故障が起きてもサービスを継続する」仕組みであると認識する。
- 以上から、フェールオーバはMTTR短縮に直結し、構成要素の故障発生率（MTBF）を直接変えないと判断する。
選択肢別の誤答解説
- ア: 「フォールトマスクはシステムのMTBFは変化させないが、MTTRの短縮につながる。」
- 解説: フォールトマスク（故障を検出してその影響を遮断・隠蔽する仕組み）は、個々のコンポーネントの故障率（コンポーネントのMTBF）を変えません。しかし、故障の影響を外部に波及させずサービスを継続できれば、観測される「サービス停止が発生する頻度」（見かけ上のシステムMTBF／サービスMTBF）は改善（増加）します。フォールトマスクが直接「MTTR（修復時間）」を短縮するとは限らず、むしろ一時的に故障を隠して後で修復する設計もあるため、アの「MTBFは変化させないがMTTR短縮につながる」は一概には正しくありません。
- イ: 「再試行はシステムのMTBFの向上とMTTRの短縮につながる。」
- 解説: 再試行（リトライ）は一時的なエラーや通信の突発的な障害を回避して正常処理に戻れる場合があるため、観測上の障害を減らしサービス停止を回避できることがあります（結果的にサービス可用性が上がる場合がある）。しかし再試行が常に有利とは限らず、無限ループや処理遅延を招くとダウンタイムやMTTRが悪化することもあります。したがって「常にMTBF向上・MTTR短縮」と断定するのは誤りです。
- ウ: 「稼働中のフォールト検出はシステムを停止せず行われるのでMTTRは変化せずMTBF向上につながる。」
- 解説: 稼働中のフォールト検出（オンライン診断）は、サービス停止を伴わない場合が多く、早期検知によって影響を小さくする効果があります。だがこれが直接「MTTRは変化しない」とは言えません。早期検出で即座に自動修復や切替が行われればMTTRは短縮され得ます。選択肢の断定は不正確です。
- エ: 「フェールオーバは、MTBFは変化させないが、MTTRの短縮につながる。」
- 解説: フェールオーバは故障が発生してもサービスを迅速に切替えて継続するため、ダウンタイム（平均修復時間）を実質短縮します。一方で個々のコンポーネントの故障発生そのものは抑えないため「部品のMTBF」は変わりません。したがって選択肢 エ が妥当です。
よくある誤解
- コンポーネントの故障率（部品MTBF）と観測されるサービス停止の頻度（サービスMTBF／見かけ上のMTBF）を混同する。
- フォールト隠蔽や冗長化は「観測されるサービス障害」を減らしサービスMTBFや可用性を改善できるが、個々部品の故障率自体は変わらない。
- 「再試行は常に有効」と考える誤り。
- 一時的な通信エラーには有効だが、恒常的な故障では無限ループや遅延を招き可用性を悪化させる場合がある。
- MTBFが上がれば必ず可用性が上がると思い込むこと。
- 可用性は MTBF と MTTR の比率で決まるため、MTTRが大きければ可用性は下がる。両者をセットで考える必要がある。
補足コラム
可用性（Availability）は単純モデルで次の式で表せます。
この式から分かる通り、MTTRを短くすること（例：フェールオーバ、迅速な自動復旧）は可用性に直接効くため、サービス継続性の向上に非常に効果的です。冗長化・フォールトマスクは「観測上のMTBF（サービス停止が起きるまでの平均時間）」を増やすことができ、フェールオーバは「障害発生時の復旧時間（MTTR）を減らす」ことで可用性を高めます。設計では両者を組み合わせるのが基本です。
例：構成要素 MTBF=1000h、通常修理でのMTTR=10h の場合
- 改善前可用性：（約99.01%）
- フェールオーバで実効MTTRが0.1hになれば： （約99.99%）
FAQ
Q1. フォールトマスクとフェールオーバの違いは何ですか？
- フォールトマスクは故障の影響を他に波及させない（結果を隠す／無害化する）手法、フェールオーバは故障を検出して別の待機系に切り替えてサービスを継続する手法です。どちらも可用性向上に寄与しますが動作機構が異なります。
Q2. フェールオーバで観測されるシステムMTBFは変わりますか？
- 定義によります。コンポーネントの故障発生頻度（部品MTBF）は変わりませんが、サービス停止として観測される障害イベントをフェールオーバで回避できれば「観測されるサービスMTBF」は増加します。試験的には「部品MTBFは変わらない、MTTRは短くなる」という整理が標準的です。
Q3. 冗長化はMTBFとMTTRのどちらに効きますか？
- 冗長化の方式による。ホットスタンバイ等で即時切替が可能ならMTTRを実質短縮し、同時にサービス停止が起きにくいため観測上のMTBFも向上します。一方、冗長化があっても手動復旧が遅ければMTTRは長いままです。
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