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平成28年度春 応用情報技術者試験 午後問4 システムアーキテクチャ 設問2 合格率アップ!動画付き解説

問4 冗長構成をもつネットワークに関する次の記述を読んで、設問1~4に答えよ。

S社は商社であり、図1のような業務ネットワークを5年前に構築し、現在も利用している。

平成28年度春 応用情報技術者試験 午後問4 システムアーキテクチャ 合格率アップ!動画付き解説!

業務サーバで実行する処理は二つある。

一つは、社内LANに接続しているPCから、L3SWとL2SWを経由して送られる在庫問合せや発注といった処理(以下、対話処理という)であり、業務サーバとL2SWの間のトラフィックは3台の業務サーバの間でほぼ均等になっている。

もう一つは、3台の業務サーバの間でL2SWを経由して通信し実行する日次のバッチ処理(以下、バッチ処理という)である。

バッチ処理中は対話処理を禁止している。

経路の障害でこれらの処理を滞らせないよう、①業務ネットワークでは、スイッチ類を稼働系及び待機系の冗長構成とし、稼働系のスイッチ(L3SW1、L2SW1)に障害が発生した場合に、待機系のスイッチ(L3SW2、L2SW2)を経由して対話処理やバッチ処理を行えるようにしている。各スイッチのスループットは、現行の各処理が必要とする通信量に見合っている。

現在、営業日の夜間に実行するバッチ処理に8.0時間を要している。

バッチ処理が長引くと対話処理に使える時間が短くなるので、これ以上バッチ処理に要する時間を延ばせない。

また、対話処理についても、在庫問合せや発注の件数が5年前に比べて増え、営業日のピーク時には社内LANと業務ネットワークの間の通信量は0.3Gビット/秒に達している。

〔業務の改善〕

S社は、業務の改善を目的として、次の(1)、(2)に取り組むことにした。

(1) 商品や顧客に関して、より詳細なデータを取り扱えるようにする。

(2) 取り扱う商品の品目数や数量を増やせるようにする。

(1)、(2)を行うと、業務サーバで取り扱うデータ項目数が増加して1レコード当たりのデータサイズが拡大するだけでなく、処理対象のレコード数も増加する。

その結果、処理データ量は次の5年間で現行の10倍に増え、バッチ処理に掛かる時間、及び対話処理に必要となる社内LANと業務ネットワークの間の通信量もそれぞれ10倍に増えると予測した。

S社は、②バッチ処理が次の5年間にわたって現在と同じ時間内に完了することを目標として、新業務ネットワークを構築するプロジェクトを立ち上げ、業務ネットワークの管理者であるT君が担当することになった。

〔業務サーバの更新検討〕

新サーバの候補を選定した。諸元(抜粋)を表1に示す。

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新サーバの実機を使ったバッチ処理の検証テストを行う前に、次の(1)~(4)が成り立つものとして仮定して、バッチ処理時間を机上で計算した。

(1) 新サーバのCPUの1コア当たりの処理速度は、現行サーバの2倍速い。

さらに、内蔵するコア数に比例して早くなる。

(2) 新サーバのメモリの読み書き速度は、現行サーバの2倍速い。

読み書き速度は、メモリサイズの違いによらない。

(3) サーバにおけるバッチ処理のスループットは、CPUの処理速度とメモリの読み書き速度のそれぞれの増加に比例して増加する。

(4) バッチ処理時間は、バッチ処理のスループットの増加に反比例して短くなる。

現行サーバで8.0時間を要していたバッチ処理時間は、机上計算の結果、新サーバでは短縮されてa時間になる。

〔業務サーバの更新に伴うネットワークの見直し〕

バッチ処理において、新サーバの性能を最大限発揮させるためには、サーバだけでなくネットワークも見直す必要がある。

バッチ処理における新サーバ間の通信に必要な帯域を最大1,6ビット/秒と試算した。

現行のL3SW、L2SW及び新サーバは、複数のリンクを論理的に束ねて1本のリンクとして扱うことができるリンクアグリゲーション機能(以下、LAという)を備えている。

例えばLAを利用して2本のリンクで装置間を接続すると、その帯域は理論上2倍になる。

T君は、図2のア~クのように、L3SWとL2SWの間、及びL2SWと新サーバの間を、LAを利用して1Gビット/秒のリンク2本で接続することを考えた。

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T君は、新業務ネットワークの構成について、システムアーキテクトであるU氏に相談した結果、次の(ⅰ)、(ⅱ)のコメントを受けた。

(ⅰ) 図2中の新業務ネットワークも、スイッチ類は稼働系と待機系の冗長構成であるが、ア~クのうち、営業日のピーク時に帯域不足となるリンクがある。

(ⅱ) 現行のL2SWについて確認しておくべき性能要件がある。確認の結果次第では、L2SWを更新する必要がある。

T君は、これらのコメントについて検討を加え、本プロジェクトを成功裏に完了させた。

設問2

〔業務サーバの更新検討〕について、(1)、(2)に答えよ。

(1) 本文中のaに入れる適切な数値を答えよ。

答えは、小数第2位を四捨五入して小数第1位まで求めよ。

(2) 新サーバの諸元は本文中の下線②の目標を満たしているか。

満たしていない場合は1CPU当たりのコア数を最小幾つにすればよいか、2のべき乗数(4,8,16,32,...)で答えよ。

満たしている場合は表1と同じ"2"と答えよ。

解説

(1) 本文中のaに入れる適切な数値を答えよ。

バッチ処理時間は8時間です。問題文より

CPU1コアの処理速度が2倍

→処理時間は反比例し半分

→8.0 ÷ 2 = 4.0時間

コアが2つなので処理時間が2倍

→処理時間は反比例し半分

→4.0 ÷ 2 = 2.0時間

メモリの読み書きが2倍

→処理時間は反比例し半分

→2.0 ÷ 2 = 1.0時間

従って、aには「1.0」時間が入ります!

(2) 新サーバの諸元は本文中の下線②の目標を満たしているか。

下線②は「バッチ処理が次の5年間にわたって現在と同じ時間内に完了することを目標として」です。

問題文より、データ量が10倍になるので、バッチの処理時間も10倍と考えられます。

従ってバッチ処理は8.0時間から80.0時間となります。

(1)で求めたとおり、CPUやメモリの高速化で1/8時間短縮できます。

80.0 ÷ 8 = 10.0時間

しかし、満たす条件は「現在と同じ時間」の8時間であり、10.0時間では条件を満たせません。

そこで、コアを2つ増やし、コアを4つにします(問題文よりコアは2のべき乗分しかふやせません。)

問題文より、コアが1つ増えると、速度が2倍になり、処理時間が半分になります。

従って、コアが2つ増えると、速度が4倍になり、処理時間は反比例して1/4になります。

10.0 ÷ 4 = 2.5時間

「現在と同じ時間」の8時間以内という条件をクリアできます。従って1CPUあたりのコアは「4つ」にします!

平成28年度春 応用情報技術者試験 午後 目次


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