令和4年度 春期 ITサービスマネージャ試験 午後Ⅰ 問2 通販サービスの需要増に伴う容量・能力計画の見直しと負荷分散策

学習ガイド

通販サイトの利用拡大と新機能追加を機に、インフラの容量・能力を管理する事例を扱います。サーバ処理能力の限界予測やディスク容量の算出に必要な情報の特定、利用集中を和らげる運用対策が主な論点です。会員数の増加率や新機能の仕様から将来の負荷と蓄積データ量を試算し、表の基準値と突き合わせて増強要否を判定した上で、営業部が導いた分析結果からアクセス分散の具体策を読み取ります。

この記事で押さえる論点

  • サーバ処理能力とディスク容量の試算に必要な業務指標と算出方法を説明できる
  • 会員数の伸びに伴う最大スループットの変化から能力増強の必要時期を判定する根拠を説明できる
  • 急増するデータ蓄積に対し容量不足を防ぐための監視しきい値の見直し方を述べられる
  • セール時のアクセス集中を回避するために業務部門と連携した負荷分散策を説明できる

問題本文

容量・能力管理に関する次の記述を読んで,設問1〜5に答えよ。

 F社は,通信販売事業者であり,衣服などの商品をインターネットで検索して購入することが可能なITサービス(以下,Eサービスという)を提供している。Eサービスは,F社が独自に開発・保守を実施するEシステムによって提供されており,F社情報システム部が運用を行っている。Eシステムは,主にトランザクションの処理を行う業務サーバと,各種情報を記録するディスク装置で構成されている。
 Eサービスは,会員登録が必要なサービスで,会員がログインした後に利用が可能となる。Eサービスは,計画停止時間帯を除いて,24時間365日サービスの利用が可能である。毎日18時〜20時がEサービスの業務ピーク(以下,業務ピーク時という)であり,トランザクション量が平日平均値の2倍程度まで増加する傾向にある。また,F社営業部では,会員の獲得に向けた営業活動やタイムセールなどの販売促進のための企画を行っている。特に,毎週土曜日の18時〜20時に実施するタイムセールが好評で,平日平均値の4倍程度のトランザクション量が発生することもある。

〔容量・能力計画と管理体制〕

 Eサービスの容量・能力管理は,F社情報システム部のサービス課及び運用課が実施しており,サービス課のG氏がITサービスマネージャとして全体計画の取りまとめを行っている。
 業務サーバの能力は,1秒当たりのトランザクション量(以下,スループットという)をベースに計画する。
 ディスク装置の容量は,格納する次の3種類の情報の情報量をベースに計画する。

  • 会員基本情報:会員のプロフィールを記録した情報で,会員登録時に作成し,退会時に削除する。
  • 購入実績情報:会員の商品購入の履歴であり,1回の購入操作につき1レコードが作成される。作成されたレコードは会員基本情報にひも付けられ,会員退会時には購入実績情報も削除される。
  • 商品基本情報:取り扱う商品の金額,在庫など販売に必要な情報であり,商品ごとに作成する。最大5万点分の商品情報を格納する。

現行のEサービスの容量・能力計画の概要を表1に,また各課の容量・能力管理に関する主な役割を表2に示す。

表1 Eサービスの容量・能力計画の概要
図の説明テキスト

表1 Eサービスの容量・能力計画の概要

コンポーネント 考え方 計画値 1) 基準値 2)
業務サーバ 必要なスループットを 15TPS (Transaction Per Second) と想定し,6割の性能でそのスループットを確保できる能力を計画値とする。 スループット:a TPS 計画値の 80%
ディスク装置 次の3種類の情報 3) を格納する。
・会員基本情報:2Mバイト/会員
・購入実績情報:1Mバイト/レコード
・商品基本情報:250Gバイト
容量:1Tバイト 計画値の 70%

注記 1Gバイトは1,000Mバイト,1Tバイトは1,000Gバイトとする。
注 1) 計画値とは,業務サーバの能力設計値及びディスク装置の容量設計値のことである。
注 2) 基準値とは,容量・能力計画の変更を検討する契機となる指標のことである。基準値は,容量・能力を増強するときに必要となる期間を考慮して設定する。
注 3) 商品基本情報を格納するエリアは 250Gバイトが固定で確保されており,最大5万点分の商品情報を格納することができる。会員基本情報及び購入実績情報は,商品基本情報を格納するエリア以外を使って,情報を格納する。

表2 容量・能力管理に関する主な役割
図の説明テキスト

表2 容量・能力管理に関する主な役割

部署 主な役割
サービス課 ①容量・能力計画の策定
・毎年4月に容量・能力計画を策定する。今後3年間の事業環境の変化,会員数の増加予測などを基に,業務サーバのスループット及びディスク装置の容量を算出する。
②容量・能力計画の変更
・容量・能力の利用実績が基準値を上回った場合,又は事業環境の変化などの前提条件が変わった場合,容量・能力計画の変更を検討する。
運用課 ①容量・能力監視
・監視システム 1) による監視を行う。異常を検知した場合,インシデント対応を行う。
②インシデント対応
・インシデントの状況に応じて,手順に沿って対応を行い,経過及び結果を関係者に報告する。
③システム運用実績の報告
・毎日,システムの運用実績を報告する。月初めには,前月分のスループットの最大値を報告する。

注 1) 監視システムでは,業務サーバの CPU 使用率,スループット及びディスク装置の使用率などを常時監視している。

情報システム部は,Eサービスのサービス運営会議を定期的に開催しており,容量・能力に関する報告と,改善に向けた提案の機会を設けている。会議は毎月中旬に開催し,前月の状況を情報システム部長に報告する。サービス運営会議の議題を,表3に示す。ここで,4月の議題には,今後3年間の容量・能力計画が追加される。

表3 サービス運営会議の議題
図の説明テキスト

表3 サービス運営会議の議題

議題 担当 内容
容量・能力に関する報告 運用課 ・容量・能力監視状況
・容量・能力に関わるインシデント発生状況と対処状況
・スループットの月間最大値
(同上) サービス課 ・会員数の増減などに関する情報
改善に向けた提案 サービス課 ・報告事項の内容を踏まえた容量・能力変更の必要性及び変更の内容
・今後3年間の容量・能力計画(4月の議題に追加)

〔容量・能力計画の策定〕

G氏は,2021年4月のサービス運営会議に今後3年間の容量・能力計画を提案するために,サービス運営会議の報告内容を事前に運用課とサービス課から入手した。その内容は次のとおりであった。

  • 2021年3月の容量・能力監視の結果は全て正常,インシデントの発生なし
  • 2021年3月のスループットの月間最大値が 15 TPS
  • 2021年3月末時点の会員数は 8,000人

G氏は,今後3年間の会員数の計画を営業部に問い合わせ,年間10%の割合で増加する見通しであることを確認した。また,スループットの最大値も会員数に比例して増加傾向にあったので,今後も同様の割合で増加する見通しを立て,業務サーバの容量・能力計画を作成した。
G氏がまとめた今後3年間の会員数と最大スループットの見通しを表4に示す。ここで,会員数には3月末時点の人数,最大スループットには3月の月間最大値を用いることとする。

表4 今後3年間の会員数と最大スループットの見通し
図の説明テキスト

表4 今後3年間の会員数と最大スループットの見通し

年度 1) 2020年度実績 (2021年3月末) 2021年度見通し (2022年3月末) 2022年度見通し (2023年3月末) 2023年度見通し (2024年3月末)
会員数(人)
(対前年度増加率)
8,000 8,800
( +10% )
9,680
( +10% )
10,648
( +10% )
最大スループット(TPS) 2)
(対前年度増加率)
15.00 16.50
( +10% )
18.15
( +10% )
19.97
( +10% )

注1) F社では,4月から翌年3月までの1年間を事業年度として設定している。
注2) 最大スループットの見通しは,小数点以下第3位を四捨五入して算出している。

表4の見通しから,G氏は,今後3年間は業務サーバの容量・能力変更の必要がないことを確認した。

次に,G氏は,ディスク装置の容量・能力計画に着手した。事前に入手した情報だけでは,(ア)ディスク装置の使用率を算出するには不十分だったので,必要な情報を収集した。その結果,今後3年間はディスク装置の容量・能力変更の必要がないことを確認した。なお,商品情報は今後3年間で5万点にならないことを確認した。

〔販売ビッグデータ分析機能の開発〕

営業部は,情報システム部に販売ビッグデータ分析機能(以下,新機能という)の開発を要請した。要請の内容は,“Eサービスの利用者は,購入準備のためにEサービスの商品掲載ページを見て回る。このようなウィンドウショッピング的な行動と購入履歴を分析して,新商品の開発につなげたい。”ということであった。

新機能の概要は次のとおりである。

  • 会員がEサービスを使って商品を検索するときに閲覧したWebページを閲覧履歴情報として,Eシステムのディスク装置に記録する。なお,閲覧履歴情報は,閲覧したWebサイト1ページ当たり 0.1Mバイトである。
  • 新機能で,閲覧履歴情報や購入実績情報などの分析を行う。

新機能で閲覧履歴情報を取得する運用は,2021年10月1日から開始され,それに合わせG氏は,表1に閲覧履歴情報を追加し,格納する情報を4種類とした。さらに,Eシステムのディスク装置増強の必要性を判断するために,会員の(イ)閲覧履歴情報のデータ量予測に必要な情報を入手した。

〔新商品の販売計画〕

営業部では,新機能の稼働開始後に,購入実績情報と閲覧履歴情報から顧客をパターン別に分類して分析を行った。その結果,次の事柄を導き出した。

  • 商品カテゴリごとに顧客層が異なり,業務ピーク時のほかにも閲覧されやすい曜日や時間帯があって,それぞれが異なること。
  • 商品カテゴリごとにある商品に集中して閲覧と購入をしている傾向が見られ,この傾向を参考にして新商品を開発して販売することで,F社の売上の増加が期待できること。
  • 業務ピーク時以外の時間帯にタイムセールを開催すると,業務ピーク時からタイムセールの曜日,時間帯にトランザクション量がシフトする傾向にあること。

営業部は,新商品の開発と販売に関する社内調整を行い,2022年4月から新商品の販売を開始する計画にした。営業部では,2022年度から会員数が前年度に比べて20%増加し,次年度以降も同様のペースで会員数が伸び続けると想定して会員数の見通しを修正した。G氏は,営業部から新商品の販売計画の説明を受けて,2022年1月に容量・能力計画の見直しを行った。G氏は,スループットの最大値も会員数に比例させて,2022年度以降の容量・能力計画の見直しを行ったところ,業務サーバの容量・能力計画に変更が必要となったので,(ウ)業務サーバの能力増強を実施することにした。

さらに,新商品の販売開始後の需要動向によっては,閲覧履歴情報の急増が予測されることから,G氏はディスク装置の容量の増強の必要性について検討した。また,ディスク装置の容量不足が発生する前に容量の増強ができるようにする必要があることから,表1のEサービスの容量・能力計画についても,(エ)内容を見直すこととした。なお,G氏は営業部に商品情報について確認したところ,“既存の商品を含め,今後3年間で5万点には達しない”とのことであった。

〔新商品の販売開始〕

2022年4月から新商品の販売を開始したところ,4月第1土曜日の業務ピーク時には,予想以上にトランザクションが集中し,過去のスループットの最大値を更新した。G氏は,このままではインシデントが発生する可能性があり,暫定対応が必要であると考え,営業部とともにトランザクション集中の対策を検討することにした。

営業部では,新機能による分析結果に基づき,暫定対応として(オ)トランザクションを分散させる方策を提案した。G氏は,営業部の方策は,タイムセールの開催頻度が増えるものの,会員にとって利便性を大きく損なわないことから,営業部とともに詳細の検討に入った。

設問と解答・解説

設問1

配点 10点

〔容量・能力計画と管理体制〕について,表1中のaに入れる適切な数値を求めよ。

模範解答

25

解説

業務サーバの能力計画における「計画値」を求める問題です。

表1「Eサービスの容量・能力計画の概要」の「業務サーバ」の「考え方」には、以下の記載があります。

  • 「必要なスループットを 15TPS と想定し,6割の性能でそのスループットを確保できる能力を計画値とする。」

したがって、計画値である aa TPS の 60% が 15 TPS となるように aa を求めます。

a×0.6=15 a \times 0.6 = 15
a=15 TPS×106=25 a = 15 \text{ TPS} \times \frac{10}{6} = 25

よって、aa に入る適切な数値は 25 です。

設問2

配点 10点

〔容量・能力計画の策定〕の本文中の下線(ア)について,ディスク装置の使用率を算出するために必要な情報とは何か。15字以内で答えよ。

模範解答

会員1人当たりの平均購入回数

採点基準

知識・理解度(内容)5点
  • 5点: 購入実績情報のデータ量算出に必要な要素(購入回数など)について言及している。
  • 0点: 購入実績情報のデータ量算出に必要な要素について言及していない。
論理性(構造)5点
  • 5点: 「会員1人当たり」など、全体のレコード数を算出可能な単位が明確に記述されている。
  • 0点: 全体のレコード数を算出可能な単位が明確に記述されていない。

解説

ディスク装置の使用率を算出するために不足している情報を答える問題です。

表1より、ディスク装置には以下の3種類の情報が格納されます。

  • 会員基本情報:2Mバイト/会員
  • 購入実績情報:1Mバイト/レコード
  • 商品基本情報:250Gバイト(最大5万点分固定)

本文中の「事前に入手した情報」である「2021年3月末時点の会員数は 8,000人」から、会員基本情報の総量は算出可能です。また、商品基本情報は固定で250Gバイト確保されています。
しかし、購入実績情報は「1回の購入操作につき1レコードが作成される」ため、そのデータ量を予測するには「どのくらい購入されるか」の情報が必要です。会員数は把握できているため、これと掛け合わせることで全体のレコード数を算出可能にする会員1人当たりの平均購入回数(または総購入回数)が不足しています。

高得点のポイント

  • 購入実績情報のデータ量を算出するための要素(購入回数など)が含まれていること
  • 全体のレコード数を算出可能な単位(「会員1人当たり」など)が明示されていること

設問3

配点 10点

〔販売ビッグデータ分析機能の開発〕の本文中の下線(イ)について,閲覧履歴情報のデータ量予測に必要な情報とは何か。30字以内で答えよ。

模範解答

会員が閲覧する1か月当たりの総ページ数

採点基準

知識・理解度(内容)5点
  • 5点: 閲覧履歴情報のデータ量算出の根拠となる「ページ数」について言及している。
  • 0点: 「ページ数」について言及していない。
論理性(構造)5点
  • 5点: 「会員が閲覧する」「1か月当たりの」など、総量を算出するための対象範囲や単位が明確に記述されている。
  • 0点: 対象範囲や単位が明確に記述されていない。

解説

閲覧履歴情報のデータ量予測に必要な情報を答える問題です。

〔販売ビッグデータ分析機能の開発〕に「閲覧履歴情報は,閲覧したWebサイト1ページ当たり 0.1Mバイトである」と記述されています。
ディスク装置の容量計画を行うにあたり、単位期間(1か月など)あるいは会員1人当たりでどれだけのページが閲覧されるかという情報がなければ、総データ量を予測することができません。
したがって、会員数などと組み合わせて一定期間のデータ増加量を見積もるための会員が閲覧する1か月当たりの総ページ数(または会員1人当たりの平均閲覧ページ数)が必要となります。

高得点のポイント

  • データ量算出の根拠となる「ページ数」に言及していること
  • 「会員が閲覧する」「1か月当たり」など、総量を算出するための前提・単位が明記されていること

設問3は,正答率がやや低かった。新たに取得する情報のデータ量の予測するために,どのようなデータを取得すべきかを理解して解答してほしい。

設問4

〔新商品の販売計画〕について,(1),(2)に答えよ。

(1)配点 5点

本文中の下線(ウ)について,業務サーバの能力増強が必要と考えた理由を,40字以内で具体的に述べよ。

模範解答

2024年3月末までに最大スループットが基準値の20TPSを超えるから

採点基準

知識・理解度(内容)3点
  • 3点: 最大スループットが基準値(20TPS)を超過する見通しであることに言及している。
  • 0点: 基準値を超過することに言及していない。
論理性(構造)2点
  • 2点: 超過する時期や期間(「2024年3月末までに」「今後3年間で」など)が明確に記述されている。
  • 0点: 超過する時期や期間が記述されていない。

解説

業務サーバの能力増強が必要と判断した理由を答える問題です。

表1の注2より、容量・能力計画の変更は「基準値」を上回る見通しとなった場合に行われます。
業務サーバの基準値は「計画値の80%」であり、設問1で求めた計画値 25 TPS を用いると、基準値は以下の通りです。
25×0.8=20 TPS 25 \times 0.8 = 20 \text{ TPS}

〔新商品の販売計画〕において、2022年度から会員数が前年度比20%で増加し、スループットもそれに比例することが示されています。
基準となる2021年度の最大スループット見通しは表4より 16.50 TPS であり、2022年度以降は以下のように推移します。

  • 2022年度見通し(2023年3月末):16.50×1.2=19.8 TPS16.50 \times 1.2 = 19.8 \text{ TPS}
  • 2023年度見通し(2024年3月末):19.8×1.2=23.76 TPS19.8 \times 1.2 = 23.76 \text{ TPS}

G氏は容量・能力計画を「今後3年間」について立案・見直しを行っているため、対象期間である2023年度(2024年3月末)には最大スループットが基準値の 20 TPS を超える見通しとなります。これが能力増強が必要と考えた理由です。

高得点のポイント

  • スループットが基準値(20TPS)を超過する見通しであることに触れていること
  • 超過する時期や期間(「2024年3月末までに」「今後3年間で」など)が明示されていること
(2)配点 5点

本文中の下線(エ)について,表1に関して見直しを行う内容を30字以内で述べよ。ただし,ディスク装置の容量の増強は除くこと。

模範解答

ディスク装置の基準値を現在の設定値より低い値に変更する。

採点基準

知識・理解度(内容)3点
  • 3点: 見直しの対象として「ディスク装置の基準値」を明示している。
  • 0点: ディスク装置の基準値を明示していない。
説得力(考察)2点
  • 2点: 基準値を「低い値に変更する(下げる)」という変更の方向性を明確に記述している。
  • 0点: 基準値を低くするという方向性が記述されていない。

解説

ディスク装置の容量不足を未然に防ぐために、表1において見直すべき内容を答える問題です。

〔新商品の販売計画〕にて、閲覧履歴情報が「急増」することが予測されています。
表1の注2には「基準値は,容量・能力を増強するときに必要となる期間を考慮して設定する」と記載されています。データ量が急増する場合、現在の基準値(計画値の70%)に到達してから増強計画を立てたのでは、増強が完了する前に容量不足(100%超過)に陥るリスクが高まります。
したがって、容量不足が発生する前に余裕をもって増強を開始できるよう、基準値を現在の設定値よりも低い値に変更する見直しが必要となります。

高得点のポイント

  • 見直しの対象が「ディスク装置の基準値」であることが示されていること
  • 基準値を「低い値に変更する(下げる)」という具体的な変更の方向性が示されていること

設問4(1)は,正答率がやや高かった。業務サーバの能力増強が必要と考えた理由を,売上の増加に伴う計画値の見直しだけでなく,見直しに伴い基準値を超える見通しとなった旨を具体的に言及した解答が多かった。設問4(2)は,正答率が低かった。情報量の急増が予測される中,ディスク装置の容量不足を早期に検知し,容量不足が発生する前に容量を増加するという観点から,ディスク装置の基準値設定に着目して正答を導き出してほしい。

設問5

配点 10点

〔新商品の販売開始〕の本文中の下線(オ)について,営業部が考えたトランザクションを分散させる方策の内容を40字以内で述べよ。

模範解答

商品カテゴリごとにタイムセールの曜日や時間帯を分散させる。

採点基準

知識・理解度(内容)5点
  • 5点: 分析結果を踏まえ、「商品カテゴリごとに」施策を分けることに言及している。
  • 0点: 「商品カテゴリごとに」施策を分けることに言及していない。
論理性(構造)5点
  • 5点: タイムセールの「曜日や時間帯を分散させる(シフトさせる)」という具体的な方策を記述している。
  • 0点: 曜日や時間帯を分散させるという具体的な方策が記述されていない。

解説

トランザクションの集中を分散させるための方策を答える問題です。

〔新商品の販売計画〕の分析結果には、以下の2点が示されています。

  1. 商品カテゴリごとに顧客層が異なり、閲覧されやすい曜日や時間帯がそれぞれ異なること
  2. 業務ピーク時以外の時間帯にタイムセールを開催すると、トランザクション量がその曜日・時間帯にシフトする傾向があること

従来、タイムセールは一律で「毎週土曜日の18時〜20時」(業務ピーク時)に実施されていましたが、これがトランザクション集中の原因となっています。
上記の分析結果を踏まえると、商品カテゴリごとにタイムセールの実施曜日や時間帯を分散させることで、トランザクションのピークを効果的に分散でき、かつ各カテゴリの顧客層に合わせた販売促進が可能になります。

高得点のポイント

  • 分析結果に基づき、「商品カテゴリごとに」施策を分けることに言及していること
  • タイムセールの「曜日や時間帯を分散させる(シフトさせる)」という具体的な方策が含まれていること

設問5は,正答率が平均的であった。トランザクションの分散の手段として,単にタイムセールをピーク時間帯以外に実施するという解答が多かった。データ分析の結果を踏まえて解答してほしい。

Spineチーム