システムの評価指標

要点と定義

システムの評価指標は、性能のどの面を知りたいかに合わせて選びます。応答時間は要求を出してから応答を受け取るまでの時間、ターンアラウンドタイムは仕事を投入してから処理が完了するまでの時間です。いずれも経過時間を測りますが、始点と終点が異なります。スループットは、一定時間内に処理できる仕事量や件数を示します。単位時間内の処理能力を問うとき、経過時間の指標と混同せずに選びます。

MIPSは、1秒間に実行できる百万単位の命令数を表す尺度です。平均命令実行時間が20ナノ秒なら、1命令に20×10⁻⁹秒かかるので、1秒当たりの命令数は1÷(20×10⁻⁹)＝50,000,000命令です。百万命令毎秒に換算すると50 MIPSです。この値はCPUの命令実行速度を示すもので、システム全体の仕事量や利用者の応答時間そのものではありません。

処理能力を見積もる際は、仕事の到着量と各処理段階の能力を同じ時間単位にそろえて比べます。たとえば、1時間に12件到着する処理の実行能力が毎時9件なら、到着が能力を超えるため、実行待ちが積み上がります。実行後に別の処理がある場合は、その段階にも流入する件数と能力を比べます。

信頼性評価で使うMTBFは平均故障間隔、MTTRは平均修復時間です。稼働と修理を繰り返す前提で、稼働率はMTBF÷(MTBF＋MTTR)と表せます。たとえば、平均故障間隔が45時間、平均修復時間が5時間なら、稼働率は45÷(45＋5)＝0.90です。故障間隔が変わらず修復時間が短くなると、稼働率は高くなります。

システムの稼働率は、機器のつながり方と、どの機器が動けばサービスを提供できるかで変わります。直列構成では、すべての機器が動く必要があります。独立に稼働する2台の稼働率がそれぞれ0.90なら、全体は0.90×0.90＝0.81です。

並列構成では、少なくとも1台が動けばよい機器群について、まず全台停止の確率を求め、1から引きます。稼働率0.96と0.95の2台なら、両方が停止する確率は(1−0.96)×(1−0.95)＝0.002です。したがって、どちらかが動く確率は1−0.002＝0.998、つまり99.8％です。

複数の機器群がそれぞれ稼働条件を持つ場合は、各群の条件を別々に計算します。稼働率aのサーバが必須で、稼働率bのクライアント3台のうち1台以上、稼働率cのプリンタ2台のうち1台以上が必要なら、各装置が独立に稼働する前提で、全体の稼働率は a×{1−(1−b)³}×{1−(1−c)²} です。各括弧は、そのグループの全台停止を除いた確率です。

RASISの評価項目のうち、保守性（Serviceability）は、障害からサービスを回復させるしやすさや速さに関係します。平均サービス回復時間が短くなることは、保守性の改善を表す指標として扱えます。平均故障間隔は故障までの間隔を表すため、回復時間とは役割が異なります。

適用条件と例

待ち行列を考えるときは、各段階の流入と処理能力を毎時件数など同じ単位で表します。ある仕事が5分ごとに届くなら、到着率は60÷5＝毎時12件です。並行して3件を処理でき、1件の実行に20分かかるなら、実行能力は3×(60÷20)＝毎時9件です。到着率が実行能力を超えるので、実行待ちは増える傾向になります。実行後に、15分かかる印刷を2台で行うなら、印刷能力は2×(60÷15)＝毎時8件です。実行から毎時9件が流れ込むなら印刷側も処理しきれず、印刷待ちが増える傾向になります。