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可用性と信頼性のためのシステム構成

標準約 37 分6 用語過去問 14 題

この単元の目標

  • デュアルシステム と デュプレックスシステム を、平常時に 2 組の系統をどう使うかで区別できる。
  • クラスタ と レプリケーション が、それぞれ何を複数にして止まりにくさを高めるのかを説明できる。
  • RAID の方式ごとに 1 台の故障に耐えられるかと使える容量を判断し、NAS がどんな装置かを言える。
用語総表(6 語)
用語ひとことで複数にするもの主な狙い
デュアルシステム2 組の系統で同じ処理を同時に行い、結果を照合する構成処理する系統 (2 組とも本番)処理の正しさと信頼性
デュプレックスシステム現用系が本番を受け持ち、待機系が故障に備える構成処理する系統 (1 組は待機)故障時の切り替えによる継続
クラスタ何台かのコンピュータをまとめて 1 つのシステムに見せる構成コンピュータ (台数を増やせる)止まりにくさと処理能力
レプリケーションデータベースを別のサーバに複製し、同期させ続ける機能サーバ上のデータ止まりにくさと性能
RAID複数のディスクを 1 台のように扱い、速さや耐故障性を高める技術ディスク高速化と耐故障性
NASLAN に直接つないでファイルを共有させる記憶装置(装置そのもの。内部で RAID を使う製品もある)ファイルの共有

用語

デュアルシステムは、2 組の系統に同じ処理を同時に行わせ、その結果を照合して正しさを確かめる構成である。

  1. 入力
  2. 2 組の系統が同じ処理を行う
  3. 2 つの結果を突き合わせる
  4. 一致を確かめて出力

2 組とも本番の処理を受け持ち、照合で食い違いが見つかれば、どちらかに異常が起きたと分かる。常に 2 組分の装置を動かすため費用はかかるが、高い信頼性が要る業務に向く。

たとえ2 人の係が同じ伝票の合計をそれぞれ計算し、答えが合うかを毎回確かめる経理の作業に似ている。

覚え方英語の dual は「二つの」。両手に持った刀を両方とも振る二刀流の姿で思い出す。

出題のポイント

  • 出題デュアルシステムで一方の系統が故障したときは、その系統を切り離し、もう一方の系統だけで処理を続ける。

この用語の過去問 1 題 デュアルシステム

デュプレックスシステムは、本番の処理を受け持つ現用系 (主系) と、その故障に備える待機系 (従系) を用意し、故障時に待機系へ切り替える構成である。

  1. 現用系が本番を処理
  2. 現用系に障害
  3. 待機系へ切り替え
  4. 待機系が本番を引き継ぐ

待機系が本番の処理を受け持ち、業務が続く。

4 / 4

平常時に本番の処理をするのは現用系だけで、待機系は待っている間に別の処理を受け持つこともできる。現用系が止まると処理を待機系へ移して業務を続けるが、切り替えの間はサービスが一時止まることがある。

たとえふだんは事務の仕事をしている補欠の運転手が、担当の運転手が急に休んだ日にだけハンドルを握るバス会社に似ている。

覚え方duplex は英語で、壁を共有して 2 戸が並ぶ住宅も指す。隣の戸がいつでも住み替え先になる、と思い浮かべる。

出題のポイント

  • 出題デュプレックスシステムで本番の処理を受け持つのは現用系の 1 組だけで、待機系の空いた能力は別の処理に回せる。
  • 混同注意デュアルシステムは 2 組とも本番の処理を行って結果を照合し、デュプレックスシステムは本番を 1 組に任せて、もう 1 組を切り替え用に待たせる。

この用語の過去問 1 題 デュプレックスシステム

「デュアルシステム」と「デュプレックスシステム」の違い

観点デュアルシステムデュプレックスシステム
決め手平常時の 2 組の使い方2 組とも同じ本番の処理を行う現用系だけが本番を行い、待機系は備える
結果の照合2 組の結果を突き合わせる行わない
故障したとき故障した系統を外し、残る系統で続ける待機系へ切り替えて続ける
待機している側なし待つ間に別の処理を受け持てる
費用高くなりやすい抑えやすい

クラスタは、何台かのコンピュータをネットワークでつないで連動させ、利用者からは1 つのシステムとして見えるようにまとめた構成である。

利用者は、どの台が処理しているかを意識せずに使える。どれかの台に障害が起きても残りの台が処理を引き継ぐので、システム全体としては止まらない。台数を足せば規模を広げやすいのも特徴である。

たとえ何人かの店員が同じレジの列を分担してさばく店のようなもの。1 人が休憩に入っても列は止まらず、客が増えれば店員を足せばよい。

覚え方cluster は英語で「ぶどうの房」。一粒ずつの実が集まって一房に見える形が、何台もの機械が 1 つに見える姿と重なる。

出題のポイント

  • 出題クラスタは障害に強くするためだけでなく、大量の要求を複数台で分担して処理能力を上げるためにも使われる。

この用語の過去問 2 題 クラスタ

レプリケーションは、データベースの内容を別のサーバにも複製して置き、元で起きた更新を複製先へ反映して両者を同期させる、主に DBMS (データベースを管理するソフトウェア) が備える機能である。

  1. 元のサーバでデータを更新
  2. 更新の内容を複製先へ送る
  3. 複製先にも反映され内容が一致

複製先でも同じ書き換えが行われ、2 つのデータベースの内容がそろう。

3 / 3

複製先が元と同じ内容を持つので、元のサーバが故障しても複製先で処理を続けられ、システムを止めずに使い続けられる度合い (可用性) が高まる。読み出しの要求を複製先に振り分ければ元のサーバの負荷が減り、性能の向上にもつながる。

たとえ本店の商品台帳に書き込むたびに、支店の台帳にも同じ書き込みが届く仕組み。本店が閉まっていても、支店の台帳で問い合わせに答えられる。

覚え方replica は「複製品」。美術館のレプリカと同じ語で、本物と見分けがつかない写しを作り続ける機能と覚える。

出題のポイント

  • 出題レプリケーションは DBMS が備える機能で、サーバ間でデータの複製と同期を続けることで可用性を高め、性能の向上にも役立てられる。
  • 混同注意バックアップはある時点の内容を別に保存しておき、後でその時点へ戻すために使う。レプリケーションは更新のたびに複製先へ反映し、内容を一致させ続ける。

この用語の過去問 2 題 レプリケーション

RAID は、複数のディスクを組み合わせて1 台のように扱い、データの置き方によって高速化や耐故障性の向上を図る技術である。

方式データの書き方1 台が故障したとき使える容量 (n 台構成)
RAID0 (ストライピング)分けて複数台に並行して書くデータを失うn 台分
RAID1 (ミラーリング)同じデータを複数台に重ねて書く残りの台で運用を続けられる1 台分
RAID5データと、復元用に計算した値 (パリティ) を 3 台以上に分散して書く残りのデータとパリティから計算で復元できるn − 1 台分

データの置き方は RAID レベル と呼ぶ番号で区別し、方式ごとに速さ・故障への強さ・使える容量の釣り合いが変わる。RAID5 の パリティ は、データから計算して作る復元用の情報で、1 台分が失われても残りのデータと組み合わせれば元の内容を計算で求め直せる。

たとえ3 人の点数を書いた紙とは別に合計点だけを書いた紙を残しておけば、1 人分の紙をなくしても、合計から残り 2 人の点数を引いて求め直せる。

覚え方RAID の R は Redundant (冗長)。ただし 0 番だけは冗長さがゼロ、と数字の 0 に重ねて覚える。

出題のポイント

  • 出題RAID1 (ミラーリング) は全ディスクに同じデータを書くので、1 台が故障しても残りで運用を続けられる。その代わり、使える容量は 1 台分になる。
  • 出題RAID5 は 1 台が故障しても、残りのデータとパリティから失われた内容を計算し直せる。パリティに 1 台分を使うので、使える容量は台数から 1 を引いた台数分になる。
  • 混同注意ストライピング (RAID0) はデータを分けて並行に書いて速さを上げる方式、ミラーリング (RAID1) は同じデータを重ねて書いて故障に備える方式である。

この用語の過去問 3 題 RAID

NAS は、LAN に直接つないで使う、ファイルの共有に特化した記憶装置である。

ファイルを管理して配る機能を本体に持つので、別にサーバ用のコンピュータを用意しなくても、ネットワーク上の複数の端末から同じファイルを読み書きできる。内部のディスクを RAID で構成し、故障への備えを持たせた製品も多い。

たとえ部署の真ん中に置いた共用の書棚のようなもの。誰の机からでも同じ棚の資料を取り出したり戻したりできる。

覚え方Network Attached Storage の頭文字。「ネットワークに取り付けた (attached) 倉庫」と英語のまま読むと形が浮かぶ。

出題のポイント

  • 出題NAS はネットワークに直接つながるファイル共有用の記憶装置で、複数の端末がネットワーク越しに同じファイルを使える。
  • 混同注意RAID は複数のディスクを 1 台のように束ねる技術であり、NAS はネットワークにつないでファイルを共有させる装置である。

この用語の過去問 2 題 NAS

「RAID」と「NAS」の違い

観点RAIDNAS
決め手何であるかディスクの組み方の技術ネットワークにつなぐ記憶装置 (機器)
主な目的速さと耐故障性を高める複数の端末でファイルを共有する
互いの関係NAS の内部で使われることがある内部のディスクに RAID を使う製品が多い

要点

  • デュプレックスシステム では現用系から待機系へ切り替える間、サービスが一時止まることがある。
  • クラスタ は台数を足して規模を広げやすく、1 台の障害で全体が止まることを防げる。
  • レプリケーション は複製先を元と同期させ続けるので、元のサーバが止まっても複製先で処理を続けられる。
  • RAID で使える容量は、n 台構成なら RAID0 が n 台分、RAID1 が 1 台分、RAID5 が n − 1 台分である。
  • NAS は LAN に直接つなぎ、複数の端末から同じファイルを使える記憶装置である。

確認問題

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