- 負荷分散システム
- 特徴
- システム全体を効率よく運用するための運用管理が複雑になることが多い
- 同一の処理機能を持った複数のコンピュータによって、端末や回線の制御、またはデータの処理を分担して実行するシステム
- 垂直分散システム(垂直機能分散システム)
- 一連の処理を複数の階層に分割し、その階層に対応するシステムが分散して処理を行う
- クライアントとサーバの関係のように、プロセッサ間に階層又は従属関係が存在する
- 例）営業所内のデータ集計処理は各営業所に設置されたコンピュータで実行し、企業全体のデータ集計処理は本社に設置されたコンピュータで実行する
- 分散処理システムを構築する際のネットワーク透過性
- 規模透過性
ＯＳやアプリケーションの構成に影響を与えることなくシステムの規模を変更できること - 性能透過性
システムの再構築を可能にすること - 並行透過性
複数の作業が並行して行われていることが意識されないこと - アクセス透過性
ネットワークに接続されている異なる種類の資源に対して、同一方法でアクセスできること - 複写（複製）透過性
システムの信頼性や性能の向上のためにファイルの複製物を持つこと - 位置透過性
ネットワークに接続されている資源に対して、その存在位置を意識することなくアクセスできること - 経路透過性
- 機種透過性
- 障害透過性
ハードウェア、ソフトウェアに障害が発生しても、障害を意識することなく利用できること - 移動(移送)透過性
オブジェクトの移動が意識されないこと
- 規模透過性
- タンデムシステム ( tandem system )
複数のCPUを直列につなぐことで負荷分散するシステム構成 - ロードシェアシステム ( load share system )
ロードバランサなどを用いて複数の処理系に処理を分散させることで処理効率や信頼性の向上を図るシステム構成 - ロードバランサの基本機能
- クライアントからの要求が特定のサーバに集中しないように、複数のサーバに振り分ける
- Webシステムにおいて、ロードバランサ(負荷分散装置)が定期的に行なっているアプリケーションレベルの稼働監視
Webサーバの特定のURLにアクセスし、その結果に含まれる文字列が想定値と一致するかどうかを確認する
- 特徴
- 集中処理システム
- 特徴
- 一部の装置の故障がシステム全体の停止につながることが多い
- 機能の拡張や業務量の増大に対応したシステムの拡張が困難である
- 機密保護やセキュリティの確保が容易である
- 特徴
- リアルタイムシステム
- ハードリアルタイムシステム
- エアバッグ制御システム
- ソフトリアルタイムシステム
- Web配信システム
- 座席予約システム
- バンキングシステム
- ハードリアルタイムシステム
- グリッドコンピューティング
- ネットワークを介して複数のコンピュータ(パソコンから大型コンピュータ)を結び、複数のプロセッサに処理を分散することで処理能力の高いシステムを作り出す
- 中央のサーバで、処理を並列処理可能な単位に分割し、それらを多数のPCやサーバで並列処理する
- 複数のコンピュータをLANやインターネットなどのネットワークで結び、あたかも一つの高性能コンピュータのように利用できるようにする方式
- PCから大型コンピュータまで、ネットワーク上にある複数のプロセッサに処理を分散して、大規模な一つの処理を行う方式
- 数多くのPCの計算能力を集積することによって、スーパコンピュータと同程度の計算能力を発揮させること
- スプーリング
- 主記憶装置と低速の入出力装置との間のデータ転送を、補助記憶装置を介して行うことによってシステム全体の処理能力を高める
- プリンタなどの低速出力装置へのデータをいったん高速な磁気ディスクに格納しておき、その後に目的の装置に出力する
- CPU や低速の入出力装置などで構成されるシステムの処理効率の向上を図るために、入出力データを一時的に磁気ディスク装置に蓄える処理方式
- システム全体のスループットを高めるため、主記憶装置と低速の出力装置とのデータ転送を、高速の補助記憶装置を介して行う方式
- サーバシステム
- ブレード型サーバ
従来のサーバが個別に備える電源装置やインタフェースなどをサーバ間で共有し、高密度化、省スペース化を実現したサーバシステム - ラックマウント型サーバ
- ブレード型サーバ
- シン・プロビジョニング
利用者の要求に応じて仮想ボリュームを提供し、物理ディスクは実際の使用量に応じて割り当てる - ディスクのパーティション分割
一つのハードディスクを、OSをインストールする領域とデータを保存する領域とに分割する - DAFS ( Direct Access File System ）
クラスタ環境向けのファイル共用プロトコル - DAS ( Direct Attached Storage )
コンピュータにストレージを直接接続する接続形態
- 機能別サーバ
- プリントサーバ （ プリンタサーバ ）
Windowsを用いたTCP/IPネットワークにおいて、同一ドメインに接続した複数のパソコンから、プリントサーバ経由でドキュメントを印刷するためには、プリントサーバが共有資源であることをプリントサーバに定義しておく必要がある - ファイルサーバ、プリントサーバなどのようにサーバが専用化されている場合、比較的容易に個々のサーバの性能を向上させることができる
- アプリケーションサーバ
- 大規模なWebサイトを構築する場合には、Webサーバだけで構築すると、スケーラビリティ（拡張性）が低下するため、システムの変更、強を容易にするため、Webサーバに加えてアプリケーションサーバを用いる場合が多い
- Webアプリケーションサーバ
表示用のHTML文書を動的に生成する
- プリントサーバ （ プリンタサーバ ）
- 1台のコンピュータ上で複数の仮想的なサーバを動作させる
-
物理的に複数のサーバを用意したときと比較した場合、仮想化によって1台のサーバに統合したときの特徴(物理的な資源とは、CPU、主記憶、磁気ディスクなどのコンピュータを構成する装置を示す)
- 物理的な資源の運用管理：簡易
- 物理的な資源の利用率：高い
- オーバヘッドによる負荷：高い
- コンピュータ上に仮想的な実行環境を構築し、コンピュータのハードウェアリソースを抽象化する技術
- 仮想マシンと呼ばれる実行環境を構築し、当該マシン上でOSを実行する
- ゲストOS：仮想マシン上で実行されるOS
- ホストOS：実マシン上で動作するOS
- 仮想マシンモニタ(VMM：Virtual Machine Monitor)
- 複数のゲストOsを仮想マシン上で実行する場合、ハードウェアリソースの調停を行うソフトウェア
- ハイパーバイザとも呼ばれる
- 分類
- タイプ1 VMM：ハードウェアの上層でVMMが動作する
- タイプ2 VMM：ハードウェア上でOSが動作し、その上にVMMが存在する方式
- ハイブリッドVMM：ホストOsとVMMがハードウェア上で共存する方式
- 概要
- クライアントサーバシステムとは、プロセス間通信機能を利用し、一連の処理を、サービスを受けるプロセスと、そのサービスを提供するプロセスとに分離したもの
- クライアントとサーバが協調して、目的の処理を遂行する分散処理形態であり、サービスという概念で機能を分割し、サーバがサービスを提供する
- クライアントサーバ型の特定アプリケーションの通信経路でSSL-VPNを利用する場合、クライアントPCにトンネルモードを実現するソフトウェアをインストールせずに、ブラウザから使用するためにはSSL-VPN装置に特定アプリケーション用のSSL対応プログラムが存在することが条件となる
- サーバ機能・環境
- サーバで業務処理の主な部分を実行するが、必要に応じて処理の一部をさらに別のサーバに要求するためのクライアント機能をもつことがある
- ストアドプロシージャ機能
- クライアントサーバシステムにおいてクライアント側からストアドプロシージャを利用したとき、クライアントサーバの間の通信量を削減できる
- アプリケーションから一つずつSQL分を送信する必要がなくなる
- クライアント側のCALL文によって実行される
- アプリケーションプログラムからネットワークを介してDBMSにアクセスする場合、両者間の通信量を減少させる
-
ストアドプロシージャの特徴を生かして通信回数を減らしたシステムをクライアントサーバシステムで実現するとき、クライアントとサーバの機能群譚構成。ここで、データベースアクセス層はDB層、ファンクション層はFN層、プレゼンテーション層はPRそうとそれぞれ略す
クライアント：FN層とPR層
サーバ：DB層とFN層
- アプリケーション(AP)の処理形態
サーバ側に配置したAPをクライアント側に転送して処理し、結果をファイル転送でサーバ側に戻す形態は、サーバとの同期が要求されない処理に適している
- クライアント機能・環境
- wwwブラウザの利用
ブラウザをクライアントとして利用したシステムを構築した場合、ブラウザを利用しない場合と比較して、クライアント環境の運用・保守作業が軽減される - RPC ( Remote Procedure Call ； 遠隔手続き呼び出し )
- 他のコンピュータが提供する手続きを、あたかも同一のコンピュータにある手続きであるかのように呼び出すことができる
- クライアントがサーバ内の手続きを呼び出す機能
- プログラム間の通信方式の一つで処理の一部を他のコンピュータに任せる方式
- クライアントサーバシステムのクライアントにおいて、遠隔サーバ内の手続をクライアントにある手続と同様の方法で呼び出すことを可能とした機能
- wwwブラウザの利用
- 2層クライアントサーバシステム
- クライアントサーバシステムにおいて、各クライアントから直接データベースサーバへ接続するアーキテクチャ
- 2階層のクライアントサーバ方式の業務システムを、ストアドプロシージャを使って書き直す場合、クライアントとサーバ間の通信回数の減少を期待できる
する - 関係データベースを用いた2層クライアントサーバシステムにおいて、ストアドプロシージャを使わないとき、SQLメッセージはクライアントが送信する
- 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、データ層に分離したアーキテクチャであり、各層のOSは異なってもよい
- 各層間の相互依存度が比較的少ないので、開発作業を層ごとに並行して行うことができる
- データの処理ロジックを変更しても、クライアントモジュールへの影響を少なくできるため、アプリケーションの修正や追加が頻繁なシステムにおいて効果が期待できる
- アプリケーションサーは、データ層への接続やトランザクションの管理機能をもち、ファンクション層として業務処理の流れを制御する
- ファンクション層で処理される二つの機能
データ処理条件の組み立て、データの加工 -
（クライアント側） （サーバ側）
プレゼンテーション層 − ファンクション層 − データベースアクセス層 -
3層クライアントサーバシステム構成で実現したWebシステムの特徴
業務処理はサーバ側で実行し、クライアントソフトはHTMLの記述に従って、その結果を画面に表示する -
3層クライアントサーバシステムで、クライアント以外の2層をそれぞれ1台のサーバを使用して実装した場合のシステム構成
(AP：アプリケーション BD：データベース)
-
モデル層、ビュー層及びコントローラ層の三つの論理的な層でモデル化されたWebシステム
業務処理はモデル層が行い、処理結果はビュー層に渡されて画面表示が行われる
- クライアントに外部記憶装置がないシステムでは、サーバを防御することによって、ウイルス等の脅威にさらされるリスクを低減することができる
- シンクライアント端末
アプリケーションソフトウェアの実行やファイルなどの資源の管理はすべてサーバ側で行う、ユーザインタフェース専用の端末 - コスト削減効果
クライアント側はユーザとのヒューマンインタフェースだけを担当するためコストの削減を図ることができる
- 複数の磁気ディスク装置の併用によって、ディスク系の性能と信頼性の向上を期待できる
- 複数のハードディスクに分散してデータを書き込み、高速性や対故障性を高める
- ストライピングやミラーリングの技術を利用している
- データと冗長ビットの記録方法と記録位置の組み合わせで区分されている
- RAID0 （ ディスクストライピング / ストライピング
）
- 並列にアクセス可能な複数の磁気ディスクに、各ファイルのデータを一定サイズのセクタ単位で分散配置しファイルアクセスの高速化を図る手法
- データを細分化して複数台の磁気ディスクに格納する
- 信頼性向上ではなく、性能向上だけを目的としている
- HDD2台から使用できる
- 1台のHDD故障によりRAID0内のデータは使用できなくなる
- 構造
b0〜b15はデータがビット毎にdata diskに格納される順番を示す
- RAID1（ミラーリング）
- 同一データを複数の磁気ディスクに書き込むミラーリングを用いることで信頼性を高め、障害発生時には冗長ディスクを用いてデータ復元を行う方式
- 2台以上のハードディスクに同じデータを書き込むことによって、データの可用性を高める
- 読み出しはいずれか一方から行う
- HDD2台から使用できる
- RAID2
- ECC ( Error Correcting Code ： エラー訂正符号)にハミングコードを利用した方式
- ECCへの変換・書き込み等のオーバヘッドが他のRAIDに比較して大きいため、実用化された例はほとんどない
- RAID3
- ビット単位またはバイト単位のパリティを持つ
- パリティは1台のディスクに固定
- バイト単位のストライピング
- RAID4
- バイト単位に1ビットのパリティを持つ
- パリティは1台のディスクに固定
- ブロック単位のストライピング
- RAID5
- ストライピングの単位をアクセスの単位であるブロックとし、書き込み字のボトルネック解消のためにパリティ情報を異なる磁気ディスクに分散して格納する方式で、最も用いられている方式
- バイト単位に1ビットのパリティを持つ
- パリティはすべてのディスクに分散
- ブロック単位のストライピング
- HDD3台から使用できる
- 1台目のHDDの故障の場合はデータを残りのHDDから復元して運用できるが、2台目のHDD故障には対応できない
- RAID6
- RAID5を拡張した方式で、2台のHDDに異なるパリティ情報を格納する
- HDD4台から使用できる
- 2台のHDDが故障してもデータ復元が可能
- RAIDの比較
RAIDの種類 RAID3 RAID4 RAID5 ストライピングの単位 ビット ブロック ブロック 冗長ディスクの構成 固定 固定 分散
- サーバごとに専用の磁気ディスクを接続しているシステムで、各磁気ディスクに発生している空き領域をシステム全体で有効に利用する
- ファイル単位でデータ共有を実現する
- 構成
- 利点
- 直接LANに接続し、異なるOSの複数のコンピュータでファイルを共有することができる
- 複数のプロトコルに対応しているので、異なるOSのサーバ間でもファイル共有が可能である
- 1台のNASをLANで接続された複数台のコンピュータから利用するとき、NASの利用IDとコンピュータのログインIDが同一である必要はなく、NASの利用IDによって各ファイルに対するアクセス権が決まる(各コンピュータはそれぞれ異なる種類のOSが稼動しており、NASはいずれにファイル共有プロトコルにも対応している)
- NASの特徴を生かした適用業務
各種OSからフィアルを共有することができるので、データを交換する業務に適している
- 磁気ディスク装置や磁気テープ装置などのストレージ（補助記憶装置）を、通常のLANとは別の高速な専用ネットワークで構成する方式
- ファイバチャネルを介してデータの送受信を行い、ネットワークへの負荷を軽減する
- 複数のサーバに個別の外部記憶装置を接続する代わりに、ファイバチャネルを用いたSAN装置を導入することの利点
サーバやLANを介さずに、データのバックアップが可能である - SANで用いられるインタフェースの記述
iSCSIを用いればIPネットワーク上でSCSIコマンドが利用可能となり、PCを用いずにサーバとストレージとを接続できる
- 特定のサーバを介することなく、ネットワーク上のPC同士が対等の関係で相互に通信を行うこと
- システム内の各コンピュータの役割は固定されず、状況に応じてサーバにもクライアントにも成る対等な関係
- ネットワークに接続された各コンピュータ内の情報を探索して取得するために、オーバレイネットワークと呼ぶ仮想ネットワークを利用する技術
- 定まったクライアント、サーバを持たず、ネットワーク上の他のコンピュータに対してクライアントとしてもサーバとしてもはたらくようなノードの集合によって構成されるシステム
-
クライアントサーバシステムと比較したときのピアツーピアの特徴
対等な関係にあるPC同士が相互のデータを利用できる -
利点
- サーバ機能を各ノードが分散して維持しているため、利用者の急増にも耐えることができ、スケーラビリティに優れている
- サーバ機能が分散しているため、一部ノードが停止してもサービス全体は停止しない
- 欠点
- サービスに使用されるデータがネットワーク内に分散しているため、データの一元管理が困難
- データの変更を短時間の内に他の情報と同期させることが困難
-
フラッディング
隣接ノードに対してデータ検索クエリを発行し、求めるデータが存在するノードに行き着くまで、連鎖的に伝播させていく方式
データの所在情報の問い合わせ先：隣接するノード
2値理論では扱うことのできない曖昧な情報を扱うためのファジィ理論に基づいた制御を行うコンピュータ
コンピュータの資源をネットワークを介して提供することによって、利用者がスケーラビリティやアベイラビリティの高いサービスを容易に受けられるようになること
あらゆる電化製品をインテリジェント化しネットワークに接続することによって、いつでもどこからでもそれらの機器の監視や操作ができるようになること
従来は人手で対応してきたシステムの複雑さに起因する問題を、システムに自己管理機能を実装することによって、システムが自ら解決することを目指した技術
