システム構成

企業のシステム（発電所の制御システム・航空会社の予約システム）は停止すると、社会が大混乱！
→ システムを止めない工夫をしている

＊　ミッションクリティカル：　停止すると社会にダメージを与えるシステム

デュアルシステム

二つのシステム：同じ処理、処理結果をチェック
→ 障害発生時　：　片方のシステムで処理

デュプレックスシステム

二つのシステム（現在系と待機系）で処理をする
→ 障害発生時　：　待機系に処理を移行する

待機系のシステムの待機方法

• ホットスタンバイ　：　暖かくスタンバイ（現用系と同システムを起動してスタンバイ）
• コールドスタンバイ　：　冷たくスタンバイ（現在系と違う処理をしてスタンバイ）

システムの処理形態

• バッチ処理：　データを一定期間貯める　→　まとめて処理　例）給与計算
• オンラインリアルタイム処理：　データの発生と同時に処理する形態　　例）ATM

バックアップサイト

災害に備える　→　システムを遠隔地に用意、システム待機状態の種類↓

• ホットサイト：現用系と同じように稼働・ネットワークを通してデータを常に更新
• ウォームサイト：　ハードウェアを準備・定期的にデータを搬入
• コールドサイト：　バックアップサイトのみ準備するもの

緊急事態の行動計画

• BCP（Business Country Plan）：　緊急事態に備えた、事前の行動計画
• RTO（Recovery Time Objective）：　中断　→ 復旧までの時間
• BCM（Business Country Management）：　BCPを管理すること

クラスタシステム（クラスタ：ブドウの房）

複数のサーバーを一台のサーバーに見せかける技術（目的ごとに2構成あり）
→ サーバーが房のようにぶら下がっているイメージ

1. HAクラスタ（High Availability Cluster）

■ 目的
高可用性　→　高信頼化

負荷分散型クラスタ　　　　　　　　　　　　　　　　フェールオーバ型クラスタ
　
■　データベースをクラスタで分散させたときの整合性をとる方法

• 負荷分散型クラスタ：　レプリケーション（迅速な複製）
• フェールオーバー型クラスタ
  • 共有ディスク方式　：　現用系サーバ＆予備系サーバ　→ 一つのディスクを共有
  • ミラーディスク方式　：　現用系サーバのデータ　→ 予備系サーバに同期

HPCクラスタ（High Performance Computing Cluster）

■ 目的
高性能化

グリットコンピューティング

ネットワークを通じて、複数のコンピュータを連携させることで、仮想的に1台のすごいコンピュータをつくる技術

クライアントサーバーシステム

ネットワークを通じて、複数のコンピュータが組み合わさって動く
→ 組み合わせ方は色々
集中処理　：　昔、主流、ホストコンピュータへ処理集中
分散処理　：　次、主流、多くのコンピュータで処理分散
クライアントサーバーシステム　：　今、主流、処理をクライアント（サービスを要求する）・ サーバー（サービスを提供する）で分ける

3層クライアントサーバシステム

プレゼンテーション層・ファンクション層・データベース層（3層構造）
Webサイト・サーバーを使ったシステム構成

＊　大規模なWebサイトの構築　＝　Webサーバー　＋　APサーバーを置く
（メリット）
・　負荷の軽い静的なコンテンツ(会社情報)へのリクエスト→ Webサーバーで処理
・　負荷の重い動的なコンテンツ(商品の絞り込み)へのリクエスト→APサーバーで処理

ストアドプロシージャ

クライアントサーバーシステム　→ DBへのアクセス：SQL文の負荷大
→ ストアプロシージャ　：　利用頻度が多い命令をサーバーに用意
→ ネットワーク負担軽減

シンクライアントシステム（Thin:薄い）

クライアントの機能を薄くする（クライアントにデータ残らない＝情報漏洩）

VDI（Virtual Desktop Infrastructure）

シンクライアントシステムを実装する仕組み
（サーバー）　　　　　　　　　　　（クライアント）
デスクトップ環境を作る　　　← 　　　サーバーに接続してデスクトップ画面を操作

＊　NAS（Network Attached Strage）：ネットワーク（LAN）に接続して使うファイルサーバ専用機
→ ファイル単位で共有できる
　

サーバーの仮想化

コンピュータの中に複数の仮想的な（なんちゃって）サーバーを動かすこと

サーバー仮想化のやり方

ホスト型	ホストOS上：仮想化ソフトウェア動かす　→ 別のゲストOS動かす
ハイパバイザ型	ハードウェア上：仮想化ソフトウェア（ハイパバイザ）動かす　→ 複数のゲストOS動かす
コンテナ型	OS上：管理ソフトウェア（コンテナエンジン）動かす　→　実行環境（コンテナ）動かす

■ 概要図
　　　ホスト型　　　ハイパバイザ型　　　コンテナ型

※ ライブマイグレーション
仮想サーバを停止せず、別の物理サーバへ移動させる技術

システムの処理能力を向上させる方法

• スケールアップ：　サーバーのCPU・メモリを増強する（サーバー自体を強化）
• スケールアウト：　サーバーの台数を増やす

RAIDと信頼性設計

RAID（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）

複数のハードディスクを組み合わせて、ハードディスクのアクセス・信頼性を上げる

種類	ハードディスクにデータを書き込む方法
RAID0	１データ：複数のディスクに分けて書く（ストライピング）→ 並列にアクセスするので高速
RAID1	ディスク2台：同じデータを書く（ミラーリング）→バックアップなので信頼性高
RAID3	ストライピング　＋　パリティ（故障時、データ修復の情報をディスク1台に書く）
RAID5	データ・パリティ　→ ストライピング（最低3台HDD必要）

信頼性設計

世の中「諸行無常」いつか壊れる
→ 「壊れても大丈夫」なシステムにする

フォールトトレランス（Fault Tolerance） Tlerance:許容

壊れても、必要な機能は維持するシステム
例）　小惑星探査機：　4基エンジン搭載　→ 実際必要なのは3基（1基故障してもOK）

フェールセーフ（Fail Safe）

壊れたら、安全重視！
故障したときの設計）信号機：赤になる　　ストーブ：自動的に火が消える

フェールソフト（Fail Soft）

壊れても、継続重視！　一部のシステムを止めて運転を続ける（縮退運転）

しかし、頻繁に壊れるのもよくない。。。。。

フォールトアボイダンス（Fault Avoidance） Avoidance:回避

故障そのものを回避するシステム
例）　部品の性能高める、定期的に保守点検

フールプルーフ（fool proof）＝　エラープルーフ

ヒューマンエラーをさせないシステムにする
例）　電子レンジ→扉が空いた状態では動かない

システムの性能評価

色々なシステムの構成があり、どのシステムが良いのかわからない...
→ システムの性能を評価する指標がある

指標	説明
スループット	単位時間でできる仕事（ジョブ）量
レスポンスタイム（応答時間）	処理依頼を終える　〜　処理結果の出力が始まる（オンラインリアルタイム処理で使用）
ターンアラウンドタイム	処理依頼を始める　〜　処理結果の出力が終わる（バッチ処理で使用）

ベンチマークテスト

プログラムを実行　→ 処理性能を評価
■ どの数値を指標にするかで種類が分かれる

種類	内容
整数の計算	SPECint
浮動点少数の計算	SPECfp
トランザクションの処理	TPCベンチマーク

CPUの性能指標

MIPS（Million Instructions Per Second）

「1秒ごとに命令する数」で性能を評価
20MIPS のCPU：2000万個/1秒の命令ができる
100MIPS のCPU：10000万個/1秒の命令ができる
→ 後者のCPUが処理性能は高い

命令ミックス

CPUの命令は種類によってバラバラ（MIPSはどの命令を基準に計算するか？）
→ よく使われる命令をセットにする（命令ミックス）
（命令ミックス）

命令種別	実行時間（μs）	出現頻度（％）
整数演算命令	1.0	50
移動命令	5.0	30
分岐命令	5.0	20

１×０．５＋５×０．３＋５×０．２　＝　３．０マイクロ秒　（命令ミックスを実行するのにかかる時間）
→ MIPSで表す（1秒間に何百万回実行できるか？）
１（秒）　/３．０（マイクロ秒）
→　１/3.0　× 10⁻⁶ ＝　333,333.333・・・・
→ 約０．３MIPS

システムの信頼性評価

システムの信頼性を評価するための項目

→ RASIS（ラシス）

頭文字	指標	説明	具体的な指標値
R	Reliability(信頼性)	正常に動いてること	MTBF
A	Availability(可用性)	使いたい時に使えること	稼働率
S	Serviceability(保守性)	故障時、復旧しやすいこと	MTTR
I	Integrity(保全性)	情報に一貫性があること	ー
S	Security(安全性/機密性)	情報漏洩、不正使用を防止すること	ー

評価するための指標

信頼性の指標

MTBF（Mean Time Between Failures）：平均故障間隔

故障間隔が大きい　＝　信頼性高い
→ 予防保守（劣化部品を故障前に交換）　＝　MTBF 長

保守性の指標

MTTR（Mean Time To Repair）：平均修理時間

修理時間が短い　＝　保守性高い
→ 遠隔保守　＝　MTTR 短　（MTBF 長くなるとは限らない）
→ 保守センタを分散　＝　MTTR 短　（MTBF と関係はない）

可用性の指標

稼働率：正常に動いている割合

100%に近い　＝　品質が高い
（求め方）
稼働率　＝　MTBF / MTBF ＋ MTTR （％）

複数システムの稼働率

直列システム　↔︎ 並列システム　＝　全体の稼働率は異なる

直列システム

（稼働状況）

システムA	システムB	システム全体
●	●	●
●	✖️	✖️
✖️	●	✖️
✖️	✖️	✖️

＊　全体が稼働　：　A・B稼働時のみ
→ 電気回路：直列つなぎ
→ 直列システムの稼働率　＝　稼働率A × 稼働率B

並列システム

（稼働状況）

システムA	システムB	システム全体
●	●	●
●	✖️	●
✖️	●	●
✖️	✖️	✖️

＊　全体が停止　：　A・B故障時のみ
→ 電気回路：並列つなぎ

（配列システムの稼働率）
→ 配列システムの稼働率　＝　１　ー　全体の故障率
→ 全体の故障率　＝　故障率A × 故障率B
→ 故障率A（B）　＝　１　ー　稼働率A（B）

配列システム稼働率　＝　１　ー　（（１ー稼働率A）　＊　（１ー稼働率B））

バスタブ曲線

（故障の発生頻度と時間の関係）
風呂の形と似ている

①	初期故障期間	導入初期：設計の欠点→故障率高くなる
②	偶発故障期間	突発的な故障→故障率は一定
③	摩耗故障期間	製品の寿命→故障率高くなる