システムの評価指標

要点と定義

システムの性能は、応答時間やスループットなどの指標で評価します。キャパシティプランニングでは、処理の種類・量・時間を見積もり、性能要件から必要な処理能力を計画します。その後も性能を継続的に把握し、将来の需要に備えます。

複数の構成要素を順に通る処理では、全体の処理量は各要素の能力を足した値ではなく、最も厳しい上限に制約されます。たとえば、サーバが毎秒120件を処理できても、回線が毎秒75件なら、全体では毎秒75件が上限です。過去の出題で扱った補足として、サーバの命令処理能力とネットワークの転送能力をそれぞれ件数に換算し、小さい方を採用する考え方があります。

待ち行列では、負荷が高まるにつれて待ち時間が増加します。過去の出題で扱った補足として、M/M/1モデルの平均待ち時間をW、平均伝送時間をT、回線利用率をρとすると、W＝Tρ／（1−ρ）です。安定条件0≦ρ＜1の範囲で、WがTより長くなるのはρ＞0.5のときです。これはこのモデルの関係であり、すべての待ち行列にそのまま当てはめる式ではありません。

信頼性の評価には、MTBF（平均故障間隔）、MTTR（平均修復時間）、稼働率などを使います。単純な修理系では、稼働率の基本的な見積りをMTBF／（MTBF＋MTTR）で表せます。

可用性は、必要なときにシステムを利用できる性質です。システムの稼働率は構成にも左右されます。独立した装置が直列なら全ての装置が動く必要があり、並列なら少なくとも一方が動けば稼働する構成があります。過去の出題で扱った補足として、直列の枝と並列の枝を組み合わせたときは、構成ごとの稼働率を順に求めて全体を評価します。

故障への設計方針は、狙いで区別します。フォールトアボイダンスは品質向上などで故障そのものを避け、フェールセーフは故障時に安全な状態へ移ります。フェールソフトは機能を縮退させて運転を続け、フォールトトレランスは故障が起きても必要な機能やサービスを継続します。

適用条件と例

容量を見積もるときは、処理量だけでなく、障害時に残る資源へどれだけ負荷が移るかも考えます。たとえば、同じ容量のサーバがN台あり、停止前の総負荷が0.6N台分、停止後の稼働台数がN−k台なら、平均使用率を80%以内にする条件は0.6N／（N−k）≦0.8です。負荷が均等に再配分される前提で式を立て、必要台数を求めます。

可用性の割合を時間から計算するときは、まず算定対象となる提供時間を決めます。条件で計画停止が対象外なら、月間総時間から計画停止時間を差し引きます。その時間に許容停止率を掛け、指定された丸め方を最後に適用します。

可用性を高める対策と、データの正確性や不正変更を防ぐ対策は目的が異なります。サーバの二重化は、障害時にも利用を続けられる可能性を高めます。入力チェックやアクセス権の管理は、それぞれデータの完全性や不正変更の防止に関わります。

MTBFが120時間、MTTRが5時間の単純な修理系なら、稼働率は120／（120＋5）＝0.96、つまり96%です。これは稼働時間と修復時間の平均から求める基本的な見積りです。冗長構成や計画停止を含める場合は、構成や算定対象に合わせて計算します。