【用語解説編】ITパスポート試験|43.システム構成要素

ITパスポート
ぽん之助
ぽん之助

この記事を書いているぽん之助と申します。
IT資格を20個以上取得し、ブラック⇒ホワイト企業へ転しました。

この記事では、『43.システム構成を理解しましょう!

ITパスポート試験|43.システム構成

【この記事の目標】システム構成
システム構成の基本的な特徴を理解する。

この目標を達成するために、『用語解説編』で必要な知識をインプットし、ITパスポート試験の出題を分析した『過去問解説編』で試験対策が可能です。

『用語解説編』『過去問解説編』を両方使いながら、インプット・アウトプットを並行した勉強をおすすめします。

【この記事の内容】システムの構成
1.処理形態
・集中処理
・分散処理

・バッチ処理
・リアルタイム処理
・対話型処理

2.システム構成
・デュアルシステム
・デュプレックスシステム

・クライアントサーバーシステム
・ピアツーピアシステム

・シンクライアントシステム
・サーバー仮想化

・スタンドアロン
・グリッドコンピューティング

3.ストレージ構成
・オンラインストレージ
・NAS
・RAID

【用語解説①】処理形態

ITパスポート試験の過去問で出題されている処理形態を5つ解説していきます。

[ココだけ!]処理形態
・集中処理/分散処理
処理をするコンピュータの台数の違い
・バッチ処理/リアルタイム処理/対話型処理
処理のタイミングとやり方の違い

集中処理/分散処理

[ココだけ!] 集中処理/分散処理
・集中処理
1台のコンピュータで処理する形態
・分散処理
複数台のコンピュータで処理する形態
分散の仕方で複数の処理が存在
[処理の関係性]
水平:主従関係のない(独立)処理を分散
垂直:主従関係のある(順序)処理を分散
[分散の対象]
負荷:処理の負荷を分散
機能:処理の機能で分散

処理は、コンピュータが『1台=集中処理』『複数台=分散処理』に分かれます。

さらに分散処理は、処理に主従関係が『ない=水平』『ある=垂直』と、その分散の対象で『負荷』『機能』に分かれます。

●分散処理の種類
・水平負荷分散
・水平機能分散
・垂直機能分散
※負荷には主従関係はないので、垂直負荷分散は存在しない。
[具体的に理解!]分散処理
●水平:主従関係のない(独立)処理を分散
『①メール、②プリント、③データ処理』の主従関係(独立)した処理を考えます。
・水平負荷分散:同じ処理を分散する。
CP1:①メール、②プリント、③データ処理
CP2:①メール、②プリント、③データ処理
CP2:①メール、②プリント、③データ処理
・水平機能分散:機能毎に処理を分散する。
CP1:①メール
CP2:②プリント
CP3:③データ処理
●垂直:主従関係のある(順序)処理を分散
データの『①収集⇒②分析⇒③グラフ化』の主従関係(順序)のある処理で考えます。
・垂直機能分散:機能毎に処理を分散する
CP1:①収集
CP2:②分析
CP3:③グラフ化

バッチ処理/リアルタイム処理/対話型処理

[ココだけ!]バッチ処理/リアルタイム処理/対話型処理
・バッチ処理
一定期間又は一定量のデータを一括で処理
・リアルタイム処理
データの処理要求があれば即座に処理
・対話型処理
コンピュータが利用者に入力を要求し、処理を進める

【用語解説②】システム構成

ITパスポート試験の過去問で出題されているシステム構成を9つ解説していきます。

[ココだけ!]システム構成
・デュアルシステム/デュプレックスシステム
2台のコンピュータの役割の違い

・クライアントサーバーシステム/ピアツーピアシステム
クライアントとサーバーが『分かれる』『分かれない』の違い
・シンクライアントシステム/サーバー仮想化
クライアント側かサーバー側が仮想化されるかの違い
・スタンドアロン/グリッドコンピューティング/スーパコンピュータ
NWに接続しない、NWに接続・複数台連携して高性能、1台で高性能

クライアントサーバシステム/ピアツーピアシステム

[ココだけ!]クライアントサーバシステム/ピアツーピアシステム
・クライアントサーバシステム
サービスを受ける『クライアント』と、サービスを提供する『サーバ』分かれる構成
・ピアツーピアシステム(P2P)
『クライアント』『サーバ』分かれない構成、コンピュータは対等な関係をもつ
※Peer:仲間
[具体的に理解!]クライアントサーバシステム
例.Amazonで商品を購入する
利用者→Webブラウザ(クライアント)⇔Amazonサーバ(サーバ
[具体的に理解!]ピアツーピアシステム
例.LINEで画像を共有する
利用者→LINE⇔画像共有⇔LINE←利用者
※LINEの画像は、大規模なLINEサーバなどを介さず、利用者同士で共有されます。

デュアルシステム/デュプレックスシステム

[ココだけ!]デュアルシステム/デュプレックスシステム
・デュアルシステム
2台のコンピュータ同じ処理をするシステム
-高信頼性:2つの結果を照合し進める
-耐故障性:片方が故障しても処理を続行
・デュプレックスシステム
2台のコンピュータ現用系(実際に処理)予備系(待機)があるシステム
ー耐故障性:障害時は予備系に切り替える
[予備系の状態]

・ホットスタンバイ
予備系は起動、現用系の障害時に処理を引き継ぐ
・コールドスタンバイ
予備系は電源を切った状態、現用系の障害時には再起動し処理を引き継ぐ

デュアルシステム、デュプレックスシステムともに障害時は、処理の中断が起こります。中断時間は次の順になります。ITパスポート試験でも問われるので、覚えておきましょう!

●障害時の処理中断時間
短い
・デュアルシステム
・デュプレックスシステム(ホットスタンバイ
・デュプレックスシステム(コールドスタンバイ
長い

シンクライアントシステム/サーバ仮想化

[ココだけ!]シンクライアントシステム/サーバ仮想化
・シンクライアントシステム
利用者(クライアント)の端末は最小限の機能のみ、残りはサーバに接続し利用する
※Thin:薄い、少量な
・サーバ仮想化
1つのコンピュータ(物理サーバ)へ、仮想的に複数のコンピュータを実装する技術
ーライブマイグレーション
仮想化されたサーバの処理を停止せず、別のハードウェアに移行させる技術
※live:生きている
※migration:移行

スタンドアロン/グリッドコンピューティング/スーパコンピュータ

[ココだけ!]バッチ処理/リアルタイム処理/対話型処理
・スタンドアロン
ネットワークや他機器に接続せず、独立して機能するシステム
※alone:一人で、孤独で
・グリッドコンピューティング
複数のコンピュータをネットワークで結び,一つの高性能コンピュータのように利用する技術
※grid:格子、網の目

・スーパコンピュータ
大量なプロセッサを搭載した1つのシステム
大規模な科学技術の計算などの計算を超高速に処理

【用語解説③】ストレージ構成

ITパスポート試験の過去問で出題されているストレージ構成を3つ解説していきます。

[ココだけ!]ストレージ構成
・オンラインストレージ/NAS
ストレージを『WAN』か『LAN』に接続するかの違い
・RAID
ハードディスクの高速性と耐故障性を高める技術

オンラインストレージ/NAS

[ココだけ!]オンラインストレージ/NAS
・オンラインストレージ
インターネット(WAN)に接続したストレージを利用者に貸し出すサービス
利用者はインターネット経由で、データを読み書きできる
ー例:Dropbox、Google Drive、OneDrive (Microsoft)など
・NAS(Network Attached Storage)
LANに接続したストレージ、複数のPCで共有可能(ファイルサーバ専用機)
[補足]LAN(Local Area Network)
室内や建物内などの限られた範囲(ローカル)のネットワークのこと
⇔WAN(Wide Area Network)

RAID(Redundant Arrays of Independent Disks)

[ココだけ!]RAID(Redundant Arrays of Independent Disks)
複数のハードディスクに分散してデータを書き込み高速性耐故障性を高める技術
複数のRAID方式が存在する。
[RAID方式]

ーRAID02台以上で高速性
ーRAID12台以上で耐故障性
―RAID53台以上で高速性耐故障性
※Redundant:冗長な
※Independent:独立した
⇒独立したHDDの冗長構成

RAIDの方式については、ITパスポート試験で頻繁に出題されています。RAID0、RAID1、RAID5の違いを理解しましょう。

●RAID0、RAID1、RAID5
・RAID0(ストライピング):高速化
2台以上のハードディスクに、1つのデータを分割し、並行して書き込む
・RAID1(ミラーリング):耐故障性
2台以上のハードディスクに、同じデータを書き込む
ハードディスクの実質的な記憶容量は減る
ー例:2台でRAID1を設定した場合、全体の50%(1台分)が実質的な記憶容量
・RAID5:高速化・耐故障性
3台以上のハードディスクに、分割したデータ誤り訂正用の情報(パリティ情報)を分散して書き込む
[具体的に理解!]パリティ情報
パリティ情報は、データの1の個数偶数のとき⇒0奇数のとき⇒1を付与します。
・次のデータにパリティ情報を付与する。
011⇒『1の個数』が偶数⇒010+『0
001⇒『1の個数』が奇数⇒010+『1
↓パリティ情報の付与
0110
0011
・このデータの列にもパリティ情報を付与する。
0110
0011
010
・このデータが破損した場合(1行1列目が『0』⇒『1』に反転)を考えます。
1110
0011
010-
データ列・行のパリティ情報の関係性から、破損(1行1列目が『0』⇒『1』に反転)検出し、訂正することが可能です。

まとめ:システム構成要素

【この記事の目標】システム構成
システム構成の基本的な特徴を理解する。

お疲れ様でした!
この記事の目標が達成できたか、繰り返しになりますが内容をおさらいしましょう!

1.処理形態
・集中処理:1台のコンピュータで処理する形態
・分散処理:複数台のコンピュータで処理する形態
・バッチ処理:データを一括で処理
・リアルタイム処理:データを即座に処理
・対話型処理:コンピュータが利用者に入力を要求し、処理

2.システム構成
・クライアントサーバシステムクライアントとサーバに分かれる
・ピアツーピアシステムクライアントとサーバに分かれない
・デュアルシステム2つのコンピュータで同じ処理
・デュプレックスシステム2つのコンピュータで現用系と予備系
 -ホットスタンバイ/コールドスタンバイ

・シンクライアントシステムユーザーの端末は必要最小限の機能、残りはサーバに接続し利用
・サーバ仮想化1つのコンピュータで、仮想的に複数のコンピュータを実装
 -ライブマイグレーション:仮想化されたサーバを停止せず、別の物理サーバへ移行させる
・スタンドアロン:NWや他機器に接続せず、独立したシステム
・グリッドコンピューティング複数のコンピュータをNWで結び、一つの高性能コンピュータにする
・スーパコンピュータ:大量なプロセッサを搭載した1つのシステム

3.ストレージ構成
・オンラインストレージ:WANに接続したストレージを利用者に貸し出すサービス
・NASLANに接続し、複数のPCで共有可能なストレージ
・RAID:複数のハードディスクにより高速性や耐故障性を高める技術
 RAID0:2台以上で高速性
 -RAID1:2台以上で耐故障性
 RAID5:3台以上で高速性と耐故障性(パリティ情報)

『43.システム構成要素[過去問解説]』でアウトプットして確認する場合は、次の記事になります。

目標が達成できた方は、『44.システム評価指標の用語解説編 』に進みましょう!
(準備中)

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20代サラリーマン、前職4年間で20個以上の資格に合格。ホワイト企業に転職を成功。
実体験を元に資格や勉強、転職、キャリアアップ、副業について、『ぽんぱす』で発信しています。
【保有資格】ネットワークスペシャリスト、情報処理安全確保支援士、CCNP、電気通信主任技術者(伝送/線路)、工事担任者総合種、AWS(SAA)その他多数。

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