システム構成要素
このノートの問いがそのまま復習カードになり、忘れかけたころに出題されます。
シラバス案 Ver.0.1 の小分類 4-14-4「システム構成要素」（大分類 4：デジタル技術／中分類 14：システムの種類・構成）。
2026-09-26 にシラバス本文と突合済み。
0. 何を押さえるか
止まらないシステム、増やせるシステムをどう作り、どう測るかの話です。3 つの柱があります。
| 柱 | 用語 |
|---|---|
| ディスクを束ねて守る（信頼性設計） | RAID・ストライピング・ミラーリング |
| 性能を増やす | スケールアウト・スケールアップ |
| 良さを測る（評価指標） | RASIS・システムの稼働率 |
対になる語が 2 組あり、どちらも向きが逆です。
| 何をするか | |
|---|---|
| ストライピング | データを複数のディスクに分けて書く → 速くなる（守りにはならない） |
| ミラーリング | 同じデータを 2 台に写して書く → 壊れに強くなる |
| スケールアウト | サーバの台数を増やす（横に広げる） |
| スケールアップ | 1 台の性能を上げる（縦に伸ばす） |
計算で確実に出るのは稼働率です。稼働率 ＝ MTBF ÷（MTBF ＋ MTTR）。
1. 信頼性設計（RAID）
根拠: シラバス 4-14-4
RAID とは？
RAID（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）
＝ 複数のディスクを組み合わせて 1 台のように扱い、速度や信頼性を高める技術
組み方によって番号（RAID 0、RAID 1、RAID 5 など）が付いている。
速さを取るか、壊れへの強さを取るかが組み方の違い。
ストライピング（RAID 0）とミラーリング（RAID 1）の違いは？
| どう書くか | 速度 | 1 台壊れたら | |
|---|---|---|---|
| ストライピング（RAID 0） | データを分割して複数台に振り分ける | 速い | データを失う |
| ミラーリング（RAID 1） | 同じデータを 2 台に書く | 変わらない | もう 1 台で続けられる |
ストライピングは速さのため、ミラーリングは守りのため。
ミラーリングは同じ内容を 2 つ持つので、使える容量は全体の半分になる。
RAID 5 とは？
データを複数台に分散して書き、あわせて誤り訂正用のパリティ（検査用の値）も分散して書く方式
最低 3 台で組み、1 台が壊れても残りのデータとパリティから復元できる。
ストライピングの速さと、ミラーリングより容量の無駄が少ない守りを両立する。
ただし 2 台同時に壊れると復元できない。
2. 性能を増やす
根拠: シラバス 4-14-4
スケールアウトとスケールアップの違いは？
| 何をするか | 例 | |
|---|---|---|
| スケールアウト | サーバの台数を増やして処理を分担する | Web サーバを 2 台から 4 台に |
| スケールアップ | 1 台の性能を上げる | CPU・メモリを高性能なものに交換 |
アウトは横に広げる、アップは縦に伸ばす。
スケールアウトは処理を分けやすいもの（多数の利用者からのアクセス）に向き、
1 台の性能には上限があるので、スケールアップはいずれ頭打ちになる。
3. 評価指標
根拠: シラバス 4-14-4
RASIS とは？ 5 つの文字は何を表すか？
RASIS ＝ システムの信頼性を評価する 5 つの観点の頭文字
| 文字 | 観点 | 意味 |
|---|---|---|
| R | Reliability（信頼性） | 故障しにくいこと（MTBF で測る） |
| A | Availability（可用性） | 使いたいときに使えること（稼働率で測る） |
| S | Serviceability（保守性） | 直しやすいこと（MTTR で測る） |
| I | Integrity（完全性） | データに矛盾や誤りがないこと |
| S | Security（安全性） | 不正なアクセスから守られていること |
R・A・S の 3 つは MTBF・稼働率・MTTR と 1 対 1 に対応する。
MTBF と MTTR とは？ システムの稼働率の式は？
| 何か | |
|---|---|
| MTBF（平均故障間動作時間） | 故障から次の故障までの、動いていた時間の平均 |
| MTTR（平均修復時間） | 故障してから復旧するまでの修理時間の平均 |
稼働率 ＝ MTBF ÷（MTBF ＋ MTTR）
分母は「動いていた時間 ＋ 直していた時間」＝全体の時間。
MTBF が長く、MTTR が短いほど稼働率は上がる。
MTBF が 480 時間、MTTR が 20 時間のときの稼働率は？
0.96（96%）
480 ÷（480 ＋ 20）＝ 480 ÷ 500 ＝ 0.96
稼働率を上げる道は 2 つ——
MTBF を伸ばす（壊れにくくする）か、MTTR を縮める（早く直す）か。
稼働率 0.9 の装置 A と B を、直列につないだ場合と並列につないだ場合の全体の稼働率は？
| つなぎ方 | 全体が動く条件 | 計算 | 稼働率 |
|---|---|---|---|
| 直列 | 両方とも動いている | 0.9 × 0.9 | 0.81 |
| 並列 | どちらか一方でも動いている | 1 −（1 − 0.9）×（1 − 0.9） | 0.99 |
直列はつなぐほど下がり、並列は増やすほど上がる。
並列の式は「両方とも止まっている確率」を 1 から引いたもの。