システム構成

システム構成とは

情報システムを構築するとき、「どのようにコンピュータを組み合わせて動かすか」という設計方針をシステム構成と呼びます。目的に応じてさまざまな構成方法があり、ITパスポート試験ではこの分野から多くの問題が出題されます。

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は、サービスを要求する側（クライアント）とサービスを提供する側（サーバー）に役割を分けたシステム構成です。

たとえば、私たちがWebブラウザ（クライアント）でホームページを閲覧するとき、Webサーバーにページのデータを要求し、サーバーがそのデータを返します。このように「要求する側」と「応答する側」に分かれる仕組みがクライアントサーバシステムです。

クライアントサーバシステムでは、処理をクライアントとサーバーに分担するため、サーバーの負荷を軽減できるメリットがあります。

Webシステム

Webシステムは、クライアントサーバシステムの一種で、クライアント側にWebブラウザを使うシステム構成です。専用のソフトウェアをインストールする必要がなく、Webブラウザさえあれば利用できるため、導入・運用のコストを抑えられます。

インターネットバンキングやオンラインショッピングなど、現代の多くのサービスはWebシステムとして構築されています。

ピアツーピア（P2P）

**ピアツーピア（P2P）**は、クライアントサーバシステムとは異なり、接続されたコンピュータ同士が対等な立場で通信を行うシステム構成です。「ピア（peer）」は「対等な者」という意味です。

P2Pでは、各コンピュータがサーバーにもクライアントにもなれます。ファイル共有ソフトやビデオ通話サービスなどで利用されています。

構成	特徴
クライアントサーバシステム	役割が明確（要求する側と応答する側）、管理しやすい
ピアツーピア（P2P）	対等な関係、サーバー不要でコストが低い

シンクライアント

シンクライアントとは、クライアント側のコンピュータには最低限の機能だけを持たせ、ほとんどの処理やデータ管理をサーバー側で行う仕組みです。「シン（thin）」は「薄い・軽い」という意味で、クライアントの機能を「薄く」していることを表しています。

シンクライアントでは、クライアント端末にデータを保存しないため、端末の紛失や盗難による情報漏えいのリスクを大幅に減らせます。企業のセキュリティ対策として導入が進んでいます。

VDI（仮想デスクトップ基盤）

VDI（Virtual Desktop Infrastructure：仮想デスクトップ基盤）は、シンクライアントを実現する代表的な技術です。サーバー上に仮想的なデスクトップ環境を用意し、利用者はネットワーク経由でその画面を操作します。

VDIを導入すると、利用者はどの端末からでも同じデスクトップ環境を利用でき、データはすべてサーバーに保存されるため、セキュリティとモバイルワークの両立が可能になります。

試験で出るポイント

シンクライアント・VDIは「端末にデータを残さない＝セキュリティ向上」というメリットが問われます。

仮想化（サーバー仮想化）

仮想化（サーバー仮想化）とは、1台の物理的なサーバーの上に、ソフトウェアの力で複数の仮想的なサーバーを作り出す技術です。それぞれの仮想サーバーは独立したコンピュータのように動作し、異なるOS（オペレーティングシステム）を同時に動かすこともできます。

仮想化の最大のメリットは、物理サーバーのリソース（CPU・メモリ・ストレージ）を効率よく使えることです。1台のサーバーで複数の役割を担えるため、サーバーの台数を減らし、コストや消費電力を削減できます。

仮想化の3つの方式

仮想化にはいくつかの方式があり、ITパスポート試験では以下の3つを区別できるようにしておきましょう。

ハイパーバイザー型仮想化は、物理サーバーのハードウェア上に「ハイパーバイザー」と呼ばれる専用ソフトウェアを直接インストールし、その上で複数の**VM（仮想マシン）**を動かす方式です。ホストOSが不要なため、オーバーヘッド（余分な処理負荷）が少なく、性能面で優れています。企業のサーバー環境で最も広く使われている方式です。

ホスト型仮想化は、Windows や macOS などの既存のOS（ホストOS）の上に仮想化ソフトウェアをインストールし、その上でVMを動かす方式です。手軽に導入できますが、ホストOSを経由する分、ハイパーバイザー型より性能が劣ります。個人の開発環境や検証用途でよく使われます。

コンテナ型仮想化は、OS上に「コンテナ」と呼ばれる軽量な実行環境を作る方式です。VMのようにOS全体を仮想化するのではなく、アプリケーションの実行に必要な部分だけを隔離するため、起動が速く、リソースの消費も少ないのが特長です。

方式	特徴	用途例
ハイパーバイザー型	ホストOS不要、高性能	企業のサーバー統合
ホスト型	既存OSの上で手軽に導入	開発・検証環境
コンテナ型	軽量・高速起動、リソース効率が高い	Webサービスの運用

試験で出るポイント

仮想化は「1台の物理サーバーで複数のOS・サーバー機能を動かせる」「リソースの有効活用」が定番の出題ポイントです。

ライブマイグレーション

ライブマイグレーションとは、稼働中の仮想マシン（VM）を、サービスを停止させることなく別の物理サーバーへ移動させる技術です。

たとえば、物理サーバーのメンテナンスが必要なとき、ライブマイグレーションを使えば、その上で動いているVMを別のサーバーに移してからメンテナンスできるため、サービスの中断を防げます。

なお、マイグレーションは「移行」を意味する広い用語で、古いシステムから新しいシステムへの移行全般を指します。ライブマイグレーションはその中でも「稼働中のまま移動する」点が特徴です。

試験で出るポイント

ライブマイグレーションは「稼働中のまま別のハードウェアへ移動」がキーワードです。「ライブ＝生きたまま」と覚えましょう。

デュアルシステムとデュプレックスシステム

システムの信頼性を高めるための構成として、デュアルシステムとデュプレックスシステムがあります。名前が似ていますが、仕組みが異なります。

デュアルシステム

デュアルシステムは、2つのシステムで同じ処理を同時に実行し、結果を照合（クロスチェック）する構成です。一方のシステムに障害が発生しても、もう一方がそのまま処理を継続できます。

信頼性は非常に高いですが、2台で同じ処理を行うためコストが高くなります。航空管制システムなど、障害が許されない分野で採用されています。

デュプレックスシステム

デュプレックスシステムは、現用系（メインで稼働するシステム）と待機系（障害時に備えて待機するシステム）の2台構成です。通常は現用系だけが処理を行い、障害が発生すると待機系に切り替えます。

デュアルシステムとの違いは、待機系は普段は同じ処理を行っていない（または別の処理をしている）点です。コストを抑えつつ信頼性を確保できます。

構成	稼働方式	コスト	信頼性
デュアルシステム	2台で同じ処理を同時実行・結果を照合	高い	非常に高い
デュプレックスシステム	現用系＋待機系、障害時に切り替え	比較的低い	高い

試験で出るポイント

「2台で同じ処理を同時に行う＝デュアルシステム」「現用系＋待機系＝デュプレックスシステム」の違いは頻出です。「デュアル＝二重に動く」「デュプレックス＝予備を待たせる」と整理しましょう。

クラスタ（クラスタリング）

クラスタ（クラスタリング）とは、複数のコンピュータをネットワークで接続し、あたかも1台の高性能なコンピュータであるかのように動作させる技術です。「クラスタ（cluster）」は「房・集団」という意味です。

クラスタリングの主な目的は2つあります。

高可用性：1台が故障しても他のコンピュータが処理を引き継ぐ
高性能：複数台で処理を分担し、全体の処理能力を向上させる

グリッドコンピューティング

グリッドコンピューティングは、インターネットなどのネットワークを通じて、地理的に離れた多数のコンピュータの余っている計算能力を集めて、大規模な計算処理を行う技術です。

クラスタリングが同じ場所にあるコンピュータを束ねるのに対し、グリッドコンピューティングは世界中に分散したコンピュータの遊休リソースを活用する点が特徴です。

ブレードサーバー

ブレードサーバーとは、CPU・メモリなどの主要部品を1枚の薄い基板（ブレード）にまとめ、専用の筐体（エンクロージャ）に複数枚差し込んで使うサーバーです。電源や冷却装置を共有するため、省スペース・省電力で多数のサーバーを運用できます。

データセンターのように限られたスペースで大量のサーバーを運用する場面で活用されています。

NAS

NAS（Network Attached Storage）は、ネットワークに直接接続して使うファイルサーバー専用の記憶装置です。LANに接続するだけで、複数のコンピュータからファイルを共有できます。

家庭やオフィスで「みんなでファイルを共有したい」というときに手軽に導入できる記憶装置として普及しています。

RAID ── ディスクの冗長化技術

RAID（Redundant Array of Independent Disks）は、複数のハードディスクを組み合わせて、データの保護や性能の向上を図る技術です。ITパスポート試験では、以下の3つのRAIDレベルがよく出題されます。

RAID0（ストライピング）

RAID0は、データを複数のディスクに分散して書き込む方式で、ストライピングと呼ばれます。複数のディスクに同時に読み書きするため、処理速度が向上します。ただし、冗長性（データの保護機能）はありません。1台でもディスクが故障するとデータが失われます。

RAID1（ミラーリング）

RAID1は、同じデータを2台のディスクに同時に書き込む方式で、ミラーリングと呼ばれます。一方のディスクが故障しても、もう一方にまったく同じデータが残っているため、データを失いません。ただし、実際に使える容量はディスク1台分になります。

RAID5（パリティ分散）

RAID5は、データとともにパリティ（誤り訂正用のデータ）を複数のディスクに分散して書き込む方式です。3台以上のディスクで構成し、1台が故障してもパリティ情報から元のデータを復元できます。

RAID5では、ディスクn台のうち1台分がパリティに使われるため、実際に使える容量は**(n−1)台分**になります。

RAID容量の比較

RAIDレベル	方式	ディスクn台の利用可能容量	耐障害性
RAID0	ストライピング	n台分（全容量）	なし
RAID1	ミラーリング	1台分	1台故障まで
RAID5	パリティ分散	(n−1)台分	1台故障まで

試験で出るポイント

RAID容量の計算問題が出題されます。たとえば「1TBのディスク4台でRAID5を構成すると、利用可能容量は？」→ 答えは(4−1)×1TB＝3TB です。RAID0はn台合計、RAID1は1台分、RAID5は(n−1)台分と覚えましょう。

試験で出るポイント

クラスタリングはスケールアウト（台数を増やして処理能力を高める方法）の代表例です。スケールアウトとスケールアップの違いは「システムの性能」で詳しく解説しています。