システムの構成と評価―構成要素、性能、信頼性の評価など

構成要素、性能、信頼性の評価など。システムの構成と評価について説明しています。

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1. システムの構成要素

システムの構成要素について触れていきます。

集中処理と分散処理

集中処理は、機能を1個所に集中、分散処理は機能を分散！集中処理と分散処理について触れます。

集中処理

集中処理システムは、汎用のコンピュータに処理を集中させる考え方です。処理機能を1個所に集中するのが特徴です。

集中処理システム

集中処理システムは、1台のコンピューターですべての処理を行うシステム形態です。 1台のコンピューターですべてあるため管理がしやすいメリットがある反面、障害が発生すると、システム全体に影響があるディメリットがあります。

分散処理

分散処理システムは、水平分散と垂直分散と分類する考え方と、機能分散と負荷分散と分類する考え方、2つの考え方があります。これらの考え方を組み合わせて、システム構成が組まれています。

水平分散システム

水平分散システムは、複数の機器やシステムで処理を分担する分散処理システムのうち、処理の前後関係や主従関係などがない対等なシステム間で処理を分散するシステムです。

詳細

垂直分散システム

垂直分散システムは、複数の機器やシステムで処理を分担する分散処理システムのうち、各システム間で処理の前後関係や主従関係が存在し、全体が連携して一つのシステムとして機能するシステムです。

クライアントサーバシステム

クライアントサーバシステムについて見ていきます。

3層クライアントサーバシステム

3層クライアントサーバは、ユーザインタフェースを処理するプレゼンテーション層、アプリケーション機能を処理する機能(ファンクション)層、データベースアクセスを行うデータ層に分けられます。

プレゼンテーション層
クライアントに配置され、ユーザインタフェースをもち入出力を処理します。
機能層(ファンクション層)
入力されたデータとデータベースのデータを業務機能にしたがって加工します。
データ層
機能層のデータベースアクセス要求を処理します。

RAID

RAID、れーどと読みますが、ハードディスクを複数台並列に並べ、それら全体を1つのディスク装置のように制御することで、入出力を高速化したり、障害に対する耐久性を向上させるための方式です。

RAIDの種類

RAIDは、主にRAID 0から5まであり、それ以外にもあります。

データに冗長性がもたせられない種類

RAID 0
ディスクを分散して記録します。これをストライピングといいます。

データに冗長性がもたせられる種類

データに冗長性がもたせられる種類について上げていきます。

ミラー方式

RAID 1
複数のディスクに同時に書き込みます。これをミラーリングといいます。
RAID 0+1
RAID0とRAID1を組み合わせた構成です。ストライピング＋ミラーリングです。

パリティ方式

RAID 2
ECC適用方式です。データ記録用のディスク以外にエラー訂正符号によるチェック用ディスクを割り当てます。
RAID 3
パリティ保護 + ストライピングです。グループごとに1台をエラー検出のパリティ記録用に割り当てます。 1台のディスク障害は復旧できる構成です。
RAID 4
固定パリティ + データ単位でストライピングです。 RAID3のブロックの分割をブロック単位にした構成です。 1台のディスク障害は復旧できる構成です。
RAID 5
ローテート・パリティ + データ単位でストライピングです。パリティを分散させた構成です。パリティ付きストライピングです。 1台のディスク障害は復旧できる構成です。
RAID 6
RAID5の改良型で、2台のディスク障害は復旧できる構成にしたものです。

2. システムの評価

システムの評価について触れていきます。

システムの性能計算・設計・指標

システムの性能計算・設計・指標についてです。

スループット(Interrupt)

スループットとは、ユーザー側から見た、コンピュータ・システムの処理能力を測定する評価指標の一つで、コンピュータ・システムが一定時間内に処理する仕事量を指します。すなわち短時間当たりの仕事量のことです。

また、多重プログラミングやスループットなどによって向上することが出来ます。

システムの信頼性・経済性

システムの信頼性・経済性について見ていきます。

RASIS

RASISは、次の5項目の頭文字を並べた用語です。

R(Reliability：信頼性)…平均故障間隔(MTBF)
A(Availability：可用性)…稼働率・冗長化
S(Serviceability：保守性)…平均修理時間(MTTR)
I(Integrity：完全性)…排他制御・誤り制御
S(Security：保全性)…機密保護・リカバリ

なお、可用性(アベイラビリティ)は、コンピュータシステムを必要に応じていつでも使用できる状態に維持することです。このために、システムに並列システムを設けるなどの冗長化を行います。

フェール(フェイル)・セーフ：fail safe

フェール(フェイル)・セーフ：fail safeとは、機械やシステムが壊れたり、故障したりしても機械やシステムの振る舞いが人間に害を及ぼさないように（設計・作成）することです。

たとえば、コンピュータシステムに障害が発生したとき、被害を最小限に食い止めて安全を保つ機能で、あらかじめ設定した、より安全な状態の方へシステムをダウンさせる対策をとることです。

また、フェール・セーフの「どんなことがあっても人間に危害を加えないようにする」という概念には「人間にお馬鹿なまねをさせないようにする」というイントネーションも含まれていることも重要です。

稼働率

稼働率の計算は次のように行います。

公式１直列接続

公式２並列接続

たとえば、
稼働率７０％の同一システムを四つ並列に接続のとき
1－(0.7)(0.7)(0.7)(0.7)＝0.9919
稼働率８０％の同一システムを三つ並列に接続
1－(0.8)(0.8)(0.8)＝0.992
稼働率９０％の同一システムを二つ並列に接続
1－(0.9)(0.9)＝0.99
稼働率９９％の単一システム
0.99＝0.99