出典：公益社団法人 日本技術士会「技術士第一次試験 過去問題」
Webトランザクションの各曜日の推定最大負荷(日1、月56、火15、水3、木4、金25、土2)を処理するクラウド上のWebサーバで、CPUの常時稼働と1日単位の稼働(コストは常時稼働の2倍)を組み合わせたときの、稼働コストが最小となる構成を選ぶ問題。
常時稼働(安価だが固定)と日単位の稼働(高価だが必要な日だけ)の組合せで、総コストを最小にする台数を求める問題。
① 常時稼働は1週間で7、日単位起動は1日2。i台目が必要な日数dについて、2d<7(d≦3)なら日単位、d≧4なら常時稼働が安い
② 各曜日の必要台数から、1台目7日、2台目6日、3台目5日、4台目4日、5台目以降3日以下
③ 4台を常時稼働、残りは曜日単位(①)
常時稼働のCPU1台の1週間のコストを、1日あたりのコスト×7日=7(単位)とする。日単位で起動する場合のコストは、1日あたり2で、使う日数分だけかかる。負荷が「i台目のCPUを必要とする日」の日数がdのとき、常時稼働なら7、日単位ならd×2。d×2<7、すなわち、d≤3なら日単位が安く、d≥4なら常時稼働が安い。各曜日の負荷は、日1、月56、火15、水3、木4、金25、土2。1台目を必要とする日は7日(全日)、2台目は6日(日曜以外)、3台目は5日(月、火、水、木、金)、4台目は4日(月、火、木、金)、5台目は3日(月、火、金)、6台目以降は3日以下。したがって、4台目までは、常時稼働が有利(d≥4)で、5台目以降は、日単位が有利(d≤3)である。したがって、4台のみ常時稼働にし、残りは曜日単位で起動するのが最も安価で、①が正しい。
■ 「i台目のCPU」ごとに考える
負荷がnの日はCPUがn台必要です。そこで、「1台目」「2台目」…とCPUを1台ずつ分けて、それぞれ何日必要になるかを数えます。例えば負荷が4以上の日(月・火・木・金)は4台目が必要なので、4台目が必要な日数は4日です。
■ 常時稼働と1日単位の比較
常時稼働のコストを1日1とすると、1週間で7です。1日単位は1日2なので、必要な日数がd日なら2dです。2d<7(dが3以下)なら1日単位、そうでなければ常時稼働の方が安くなります。
常時稼働は、固定コスト、日単位は、使用日数比例で単価が高い。使用日数が、損益分岐点(7÷2=3.5日)より多いCPU数を、常時稼働にするのが最適。
キーワード: クラウド、コスト最適化、リザーブド、オンデマンド、負荷、スケーリング、情報工学部門