演習で学ぶソフトウェアメトリクス
第 9 章 応答時間と可用性 の基礎
2012 年 1 月 28 日
たけうち
応答時間と可用性の
メトリクスに使われる分析方法
・分析的なパフォーマンスモデル
（数学的なモデルを使用）
・シミュレーションモデリング
（ツールを使い、構成要素の特性化を基とす
る）
・パフォーマンス測定
（システムの直接的な観察を基とする）
9.1 応答時間の測定
応答時間とは？
→ユーザーの要求とシステムの応答との「間隔」 応答時間は経過時間で測定
（開始イベントと停止イベントを特定する） パーセンタイルメトリクス
対象となる数値群をソートして、指定された個数番号や割合を代表値とする もの
応答時間のマジックナンバー 7 秒
筆者の経験での、 1980,1990 年代のシステム応答時間の要求時間 が 7 秒以下
→ 7 秒以上だと、ユーザーがいらいらしたり、飽きてしまう 現在では、 2 秒以下の応答時間の要求が必要とされる
（ 2 秒以上の場合はプログレスバーなど経過進捗を示す必要がある）
9.2 可用性
ファイブナインの可用性
1 年間に、 99.999% の可用性があるという
ことは、
1 年間に、 5.3 時間動作しないことがある
ということ
1 * 365 * 24 * 60 * (1 - 0.99999) = 5.256
[hour]
9.2 可用性
可用性とは
システムが稼働している確率のメトリクス ユーザー視点のメトリクス
可用性の数値 稼働率
稼働率 = MTBF / (MTBF + MTTR) MTBF(Mean Time Between Failure) 平均故障間隔 動作可能時間 MTTR(Mean Time To Recovery)
平均修理時間 動作不能時間
可用性 (availability) について（補
足）
システムの壊れにくさのこと。
障害の発生しにくさや、障害発生時の修復速度などによって計られる。 アベイラビリティの高いシステムと言えば滅多に障害が発生せずいつ でも安心して使えるシステムを指し、逆にアベイラビリティの低い
システムとは障害が頻発し、しかもなかなか復旧しないシステムのこと を意味している。
(IT 用語辞典 e-Words より）
「情報処理用語―信頼性、保守性及び可用性」における定義は、 「必要となる外部資源が与えられたときに、ある時点において、 又はある一定の期間、機能単位が決められた条件のもとで要求 された機能を果たせる状態にある能力。
(JIS X 0014:1999 より )
availability 利用できる、入手できる
用語補足
RAS
Reliability 信頼性
故障の頻度が少なく、故障している期間が短い Availability 可用性 利用者が使用できること Serviceability 保守性 保守しやすいこと
MTBF （平均故障間隔）は修理可能な製品の平均寿命 MTTF （平均故障時間）は修理しない製品の平均寿命 MTTR （平均修復時間）は修理に費やされる平均時間
9.2.1 可用性の要因
可用性に影響を与える要因 ・停止頻度（ MTTF)
・停止間隔（ MTTR)
（システムがダウンする頻度と、再開までにかかる時間）
停止時間の長さに関わる要因 ・システムの複雑性
・問題の致命度
・サポート人員の利用可能性
・その他の要因（修理屋さんのレベル、他のアプリの影 響）
9.2.2 停止の範囲
システムの可用性を改善するために
→停止の範囲と致命度の両方を低減させたい
デグレードモード（縮退運転モード） 個々の部品が利用できなくなっても、 システムが稼働し続ける設計をすること
例） RAID におけるデグレードモード
一部の HDD が不良となっても、他の HDD で代行運 用できる
9.2.3 可用性測定における複雑
さ
可用性の基準
スケジュールや計画による停止をどうカウ
ントするか？
• 連続可用性 24 時間絶え間なく稼働
• 高可用性 指定された時間内で稼働
9.2.4 ソフトウェアの若化
ソフトウェアの若化 rejuvenation
・ソフトウェアはハードウェアと同様に稼働し続ける と経年劣化が、初期状態に復元することでリフレッシュや 若化を行える
・出荷後の故障は、外部イベントのタイミング、経年 劣化、その他の予知できないイベントなどが原因であるこ とがあるが、プロセスの再実行すると問題を解決できる ※ソフトウェアの若化が機能するのは、ソフトウェア の信頼性が時間の経過とともに低下する場合
9.2.4.1 ソフトウェアの経年劣化
ソフトウェアの経年劣化 aging
システムソースの可用性の悪化、 データ破損、数値エラーの蓄積
→パフォーマンスの低下や、一時的な故障につなが る
原因として
メモリーリーク、解放されないファイルロック スレッドの待機停止状態、データ破損、
記憶空間の断片化、丸め処理エラーの蓄積など
9.2.4.2 欠陥の分類
ボーアバグ (Bohrbugs)
テストでみつかるべきであり、
設計 / コーディング / 要求エラーを表す欠陥
ハイゼンバグ (Heisenbugs)
一時的な内部欠陥、断続的に顕在化されるバグ
発見や再現が難しい 永続的な設計エラーによって起こる
例）競合状態で引き起こされた故障、例外処理や過負荷処理での欠陥 ⇒耐故障性や障害管理技法で対処可能
老衰バグ (Senilitybugs)
ソフトウェアの経年劣化によって起こる システムの実行中に顕在化される欠陥
例）メモリリークやファイルロックなど ⇒ ソフトウェアの若化技法で予 防可能
9.2.4.3 ソフトウェアの若化技法
• ソフトウェアの若化
システムの内部状態をきれいにして、将来発生する かもしれない故障を防ぐ
例） ・システムの再起動
・システムのクリーンアップ（部分的若化）
バックグラウンドで実行されるプロセスで、実 行中のリソース消費を監視して内部状態をきれいにする ・アプリケーション / プロセスの再起動
・ノード / アプリケーションのフェーイルオーバー
