システム構成

要点と定義

システム構成は、処理をどこで行い、資源や機能をどう分け、障害や負荷にどう備えるかを定める。構成を選ぶ際は、処理の性質、応答時間、管理方法、信頼性を考慮する。

リアルタイムシステムでは、処理結果の正しさに加え、入力に対して定められた時間内に応答することが必要である。

シンクライアントでは、アプリケーションやデータを主にサーバ側で管理し、クライアント端末側の処理や保存を小さくする。スケールアウトはサーバ台数を増やして負荷を分散し、システム全体の処理能力を高める方法である。

HPCは、高精度な高速演算を必要とする分野で用いる計算方式・構成である。総理論ピーク演算性能がコア数に比例する条件では、総コア数に一コア当たりの性能を掛けて総性能を求める。

ライブマイグレーションは、仮想サーバ上のOSやソフトウェアを稼働させたまま、別の物理サーバへ移す技術である。

フェールセーフは、故障時に安全な状態へ移行させる設計である。フォールトアボイダンスは、品質管理などを通じて構成要素の信頼性を高め、故障の発生を避ける考え方である。

適用条件と例

スケールアウトは、処理を複数サーバに分担できる場合に適用しやすい。たとえば独立性の高い参照要求を複数台に振り分けると負荷を分散できる。一括処理の並列化が難しい場合や、複数データベース間の更新整合性を保つ負荷が大きい場合は、台数追加の効果が出にくいことがある。

HPCの例では、1,000ノードに各8コアなら総コア数は8,000。総コア数を4倍にすると32,000コアとなる。1ノード当たり16コアならノード数は2,000。一コア当たり20 GFLOPSの場合、総性能は32,000×20＝640,000 GFLOPS、すなわち640 TFLOPSである。

故障時に危険を避ける必要があるシステムでは、安全な状態へ移すフェールセーフを適用する。交通制御の故障時に信号を赤にすることは、その適用例である。故障後も運用を継続するための二重化とは目的が異なる。

仮想サーバを稼働させたまま別の物理サーバへ移すライブマイグレーションは、保守や資源再配置など、稼働場所を変更する場面で用いる。

ライブマイグレーションは、仮想サーバ上のOSやソフトウェアを稼働させたまま、別の物理サーバへ移す技術である。これはシステム構成要素の移行に関する適用であり、稼働中の場所を変える技術として説明できる。

シンクライアントではアプリケーションやデータを主にサーバ側で管理するため、端末交換時に各端末へ再導入する作業を減らせる。端末側の処理や保存を小さくする構成の特徴である。

スケールアウトはサーバ台数を増やし、負荷を分散してサーバ群全体の処理能力を高める方法である。一台のCPUやメモリを強化する方法とは、機能・資源の増やし方が異なる。

フェールセーフは、システム故障時に危険を避けられる安全な状態へ移行させる設計である。交通制御の故障時に信号を赤にする例は、この目的に沿う。

スケールアウトは、複数サーバへ処理を分散できる負荷に適用しやすい。参照要求のように分担可能な処理は適性が高い一方、一括処理の並列化が難しい場合や、データベース間の更新整合性維持に負荷がかかる場合は効果が出にくい。

フォールトアボイダンスは、故障が起きた後の切替えではなく、品質管理などで構成要素の信頼性を高めて故障を避ける考え方である。