システムの評価指標

要点と定義

システムの評価指標は、性能や信頼性など、何を評価したいかに合わせて選びます。性能には応答時間やスループットがあり、信頼性の評価では故障間隔や修復時間、稼働率などを使います。

MTBFは平均故障間隔、MTTRは平均修復時間です。定常状態を想定する稼働率は、MTBF÷（MTBF＋MTTR）で求めます。両方が同じ倍率で増減すると、その倍率は分子と分母で約分され、稼働率は変わりません。例えば、どちらも二倍になっても稼働率は同じです。

可用性は、必要な時間にサービスを利用できる度合いです。計算する際は、評価対象となるサービス提供時間を分母にし、その時間内にサービスを提供できなかった時間を停止時間として差し引きます。過去の出題で扱った補足として、提供時間外の修復や保守は、サービス提供時間を対象とする計算には含めない例があります。

MTTRを短くするには、故障後の原因調査や復旧を速める仕組みが役立ちます。エラーログは発生状況の把握を助け、修復時間の短縮につながります。一方、予防保守は故障を防ぎ、MTBFを長くする側の取り組みです。

適用条件と例

故障率の時間変化を表すバスタブ曲線では、初期の故障率低下後にほぼ一定となる期間を偶発故障期、時間の経過とともに故障率が上昇する期間を摩耗故障期として区別します。過去の出題で扱った補足として、偶発故障期は故障時に備える予備部品の準備、摩耗故障期は部品交換などの予防保全に対応する例があります。

システムの稼働率を計算するときは、構成要素が直列か並列かを確認します。直列では全要素の稼働が必要です。各要素の故障が独立であれば、全体の稼働率は各稼働率の積で求められます。例えば、稼働率がそれぞれ〇・九の独立した二要素が直列なら、全体は〇・九×〇・九＝〇・八一です。並列では、少なくとも一つが動けばよい場合、全てが停止する確率を求めて一から差し引きます。過去の出題で扱った補足として、二装置の並列構成で独立故障を仮定した計算例があります。

複数の層からなるシステムでは、層ごとの構成を先に評価します。例えば、各層に同じ稼働率の装置が二台あり、どちらか一台で層が動く場合、両方が停止する確率を求めて一から差し引きます。次に、両方の層が必要なら、各層の稼働率を掛けます。過去の出題で扱った補足として、二台並列の層が二つ直列につながる構成で、この順に計算する例があります。

性能評価では、処理経路に必要な資源ごとに処理能力の上限を見積もります。サーバが一秒に処理できる件数と、ネットワークが一秒に運べる件数のように複数の資源が必要なら、全体の上限は最も小さい上限で制限されます。単位をそろえて各上限を計算するのが要点です。過去の出題で扱った補足として、サーバ処理とネットワーク転送から検索件数の上限を見積もる例があります。

過去の出題で扱った補足として、M/M/1の待ち行列モデルでは、平均待ち時間は平均伝送時間×回線利用率÷（一－回線利用率）で表されます。利用率が〇・五なら待ち時間と伝送時間は等しく、それを超えると待ち時間の方が長くなります。この関係は、設問で提示されたモデルと式の前提に沿って判断します。