令和3年度 秋期 応用情報技術者試験 午後 問題 問4 社内業務ファイルのクラウドストレージ移行に伴う容量試算と方式検討

学習ガイド

社員の働き方改革に向けて、業務環境をクラウドストレージに移行する事例です。移行対象となるファイルの容量や利用頻度に基づくクラウドの利用費用の算出、およびネットワーク回線の帯域を考慮したファイル移行にかかる時間の計算が問われます。表に示されたデータ量や料金の条件を正確に読み取り、単位の変換に注意しながら四則演算を行って適切な数値や方式を導き出します。

この記事で押さえる論点

  • 端末やファイル共有サーバのデータ量から必要なストレージ容量を計算できる
  • 利用頻度に応じたストレージ種別の選択による利用費用の最適化を説明できる
  • ネットワークの伝送速度とデータ量からデータの移行時間を計算できる
  • 業務への影響を考慮した段階的なデータ移行スケジュールの立案を説明できる

問題本文

クラウドストレージの利用に関する次の記述を読んで,設問1,2に答えよ。

L社は,企業のイベントなどで配布するノベルティの制作会社である。L社には,営業部,制作部,製造部,総務部,情報システム部の五つの部があり,500名の社員が勤務している。また,社員の業務時間は平日の9時から18時までである。L社では,各社員が作成した業務ファイルは各社員に1台ずつ配布されているPCに格納しており,部内の社員間のファイル共有には部ごとに1台のファイル共有サーバ(以下,FSという)を利用している。

L社では,社員の働き方改革として,リモートワークの勤務形態を導入することにした。リモートワークでは,社外から秘密情報にアクセスするので,セキュリティを確保する必要がある。

そこで,L社では業務ファイルをPCに格納しない業務環境を構築することにした。PC内の業務ファイルをM社クラウドサービスのストレージ(以下,クラウドストレージという)に移行し,各PCからクラウドストレージにアクセスして,クラウドストレージ内のファイルを直接読み書きすることにした。また,FS内のファイルについてもクラウドストレージに移行することにした。クラウドストレージを利用した設計,実装,移行は,情報システム部のN君が担当することになった。

〔クラウドストレージ容量の試算〕

N君は,クラウドストレージに必要なストレージ容量を試算するために,PCやFSに格納済の業務ファイルの調査を行った。PCは,500台のPCから50台のPCをランダムに選定し,移行対象のファイルについて,ファイル種別ごとのディスク使用量を調査した。N君が調査した,PC 1台当たりのファイル種別ごとのディスク使用量を表1に示す。

表1 PC 1台当たりのファイル種別ごとのディスク使用量
図の説明テキスト
項番 ファイル種別 ディスク使用量(G バイト)
1 契約書・納品書などの文書ファイル 5
2 ノベルティの図面ファイル 5
3 イベント風景を撮影した写真や動画ファイル 10

FSについては,5台のFSについて,ファイル種別ごとのディスク使用量とファイルの利用頻度ごとのディスク使用量の割合の調査を行った。FS 1台当たりのファイル種別ごとのディスク使用量を表2に,ファイルの利用頻度ごとのディスク使用量の割合を表3に示す。ここで,利用頻度とはFSに格納済のファイルの年間読出し回数のことであり,ファイルの読出しはPCからファイルを参照する動作によって発生する。

表2 FS 1台当たりのファイル種別ごとのディスク使用量
図の説明テキスト
項番 ファイル種別 ディスク使用量(T バイト)
1 契約書・領収書・納品書などの文書ファイル 20
2 ノベルティの図面ファイル 30
3 イベント風景を撮影した写真や動画ファイル 50
表3 ファイルの利用頻度ごとのディスク使用量の割合
図の説明テキスト
項番 利用頻度(回/年) 平均利用頻度(回/年) ディスク使用量の割合(%)
1 1,000 回以上 1,200 10
2 500 回以上 1,000 回未満 750 5
3 100 回以上 500 回未満 300 5
4 100 回未満 55 80

この調査結果から,L社の全てのPCやFSに格納済のファイルをクラウドストレージに移行すると,現時点では少なくとも a Tバイトのストレージ容量が必要であることが分かった。

〔クラウドストレージの利用費用の試算〕

クラウドストレージでは,ストレージ種別によって利用料金が異なる。クラウドストレージの料金表を表4に示す。読出し料金とは,クラウドストレージに格納したファイルを読み出すときに発生する料金であり,PCからファイルを参照する動作によって発生する。

表4 クラウドストレージの料金表
図の説明テキスト
項番 ストレージ種別 年間保管料金(円/Gバイト) 読出し料金(円/Gバイト)
1 標準ストレージ 30 0
2 低頻度利用ストレージ 10 0.02
3 長期保管ストレージ 6 0.06

年間のクラウドストレージの利用費用は,次式で算出できる。

年間保管料金×保管Gバイト数+読出し料金×読出しGバイト数

ファイルの利用頻度に応じてストレージ種別を適切に選択することで,利用費用を抑えることができる。

N君は,PC内のファイルは標準ストレージに格納することにし,FS内のファイルは利用頻度によって利用するストレージ種別を表4の項番1〜3のストレージ種別から選択した。N君が試算した,ストレージ種別ごとのデータ容量と利用費用を表5に示す。読出しGバイト数は,データ量×表3の平均利用頻度を用いて求めた。

表5 ストレージ種別ごとのデータ容量と利用費用
図の説明テキスト
項番 ストレージ種別 データ容量(Tバイト) 利用費用(年間保管費用(千円/年)) 利用費用(読出し費用(千円/年))
1 標準ストレージ b (省略) 0
2 低頻度利用ストレージ (省略) c 525
3 長期保管ストレージ 400 2,400 d

〔クラウドストレージの実現方式の検討〕

次にN君は,クラウドストレージの実現方式を検討した。N君が検討した,クラウドストレージの実現方式(案)を図1に示す。

図1 クラウドストレージの実現方式(案)
図の説明テキスト

M社クラウドサービスとL社事業所、および社外がインターネットを介して接続されるネットワーク構成図。

  • 中央に「インターネット」があり、左側に「M社クラウドサービス」、右側に「L社事業所」、右下に「社外」が配置されている。
  • M社クラウドサービス内には上から「ルータA」「ストレージサーバ」「ストレージ装置」が縦に並び、ルータA—ストレージサーバ—ストレージ装置の順に線で接続されている。ルータAはインターネットに接続されている。
  • L社事業所内には「ルータB」があり、ルータBはインターネットに接続されている。社内ネットワーク(バス型)にルータB、「移行用NAS」、複数台の「PC」(重ねて表示)、「営業部FS」、「制作部FS」、「製造部FS」、「総務部FS」、「情報システム部FS」が接続されている。
  • 社外には複数台の「PC」(重ねて表示)があり、インターネットに接続されている。

M社クラウドサービスにあるストレージサーバ,ストレージ装置,ルータAを利用してクラウドストレージを実現する。ここで,ルータAとルータBの間はVPNで接続されており,平均400Mビット/秒の速度でデータを送受信できる。L社事業所内の各機器は平均800Mビット/秒の速度でデータを送受信できる。また,社外からクラウドストレージを利用する場合には,PCとルータA間をVPNで接続し,通信路のセキュリティを確保する。

〔PC内ファイルの移行方式の検討〕

N君はPC内のファイルのクラウドストレージへの移行方式を検討した。社員全員が一斉にPC内のファイルを移行すると時間が掛かる。例えば,500名の社員が自分のPCに格納済の20Gバイトのデータを,それぞれクラウドストレージにコピーする場合,各社員のデータが均等に伝送されるものとすると,社員がPCでファイルのコピーの開始を指示してから全ファイルのコピーが完了するまでの時間はe時間となる。

そこでN君は,業務繁忙月を避けて1週間の移行期間を設定し,L社事業所内に移行用NASを設置して移行する方式を検討した。移行期間には,500名の社員を100名ずつ五つのグループに分け,グループごとに次の三つの作業を行うことでデータを移行する。

  • 作業1 業務時間内に各社員がPC内のファイルを移行用NASにコピー
  • 作業2 業務時間外に移行用NAS内のファイルをクラウドストレージに移動
  • 作業3 各社員がクラウドストレージのファイルを確認しPCのファイルを削除

グループごとの移行スケジュールを図2に示す。

図2 グループごとの移行スケジュール
図の説明テキスト
グループ 1日目 業務時間内 1日目 業務時間外 2日目 業務時間内 2日目 業務時間外 3日目 業務時間内 3日目 業務時間外 4日目 業務時間内 4日目 業務時間外 5日目 業務時間内 5日目 業務時間外 6日目 業務時間内 6日目 業務時間外
グループ1 作業1 作業2 作業3 * * * *
グループ2 作業1 作業2 作業3 * * *
グループ3 作業1 作業2 作業3 * *
グループ4 作業1 作業2 作業3 *
グループ5 作業1 作業2 作業3

注記 表中の*は社員がクラウドストレージを利用して業務を行うことを示す。

N君は,クラウドストレージの構築とファイルの移行の検討を終え,上司に報告し承認を得た。

設問と解答・解説

設問1

本文中の a 及び表5中の b 〜 d に入れる適切な数値を整数で答えよ。なお,1Tバイトは1,000Gバイトとする。

(1)配点 2点

本文中の a に入れる適切な数値を整数で答えよ。

模範解答

510

解説

必要な総ストレージ容量を求める問題です。

PCのディスク使用量

  • 表1より、PC 1台当たりのファイル種別ごとのディスク使用量は、5+5+10=205 + 5 + 10 = 20 Gバイトです。
  • PCは全部で500台あるため、合計容量は 20×500=10,00020 \times 500 = 10,000 Gバイト =10= 10 Tバイトとなります。

FS(ファイル共有サーバ)のディスク使用量

  • 表2より、FS 1台当たりのディスク使用量は、20+30+50=10020 + 30 + 50 = 100 Tバイトです。
  • 問題文に「部ごとに1台のファイル共有サーバ...を利用している」「営業部、制作部、製造部、総務部、情報システム部の五つの部があり」とあることから、FSは5台存在します。
  • したがって、FSの合計容量は 100×5=500100 \times 5 = 500 Tバイトとなります。

これらを合計すると、少なくとも必要なストレージ容量は 10+500=51010 + 500 = 510 Tバイトとなります。

(2)配点 2点

表5中の b に入れる適切な数値を整数で答えよ。

模範解答

60

解説

標準ストレージに格納されるデータ容量を求める問題です。

問題文より、PC内のファイルは全て標準ストレージに格納されます(設問1より 10 Tバイト)。

続いて、FS内の 500 Tバイトのファイルについて、利用頻度(表3)ごとに最適なストレージ種別を選択します。各項番について、1 Gバイト当たりの年間利用費用(年間保管料金 + 平均利用頻度 ×\times 読出し料金)を比較します。

FSのストレージ種別の選択

  • 項番1(平均利用頻度1,200回、割合10%): 容量は 500×0.1=50500 \times 0.1 = 50 Tバイト。
    • 標準: 30 円
    • 低頻度: 10+0.02×1200=3410 + 0.02 \times 1200 = 34 円
    • 長期: 6+0.06×1200=786 + 0.06 \times 1200 = 78 円
    • →\rightarrow 標準ストレージが最安。
  • 項番2(平均利用頻度750回、割合5%): 容量は 500×0.05=25500 \times 0.05 = 25 Tバイト。
    • 標準: 30 円
    • 低頻度: 10+0.02×750=2510 + 0.02 \times 750 = 25 円
    • 長期: 6+0.06×750=516 + 0.06 \times 750 = 51 円
    • →\rightarrow 低頻度利用ストレージが最安。
  • 項番3(平均利用頻度300回、割合5%): 容量は 500×0.05=25500 \times 0.05 = 25 Tバイト。
    • 標準: 30 円
    • 低頻度: 10+0.02×300=1610 + 0.02 \times 300 = 16 円
    • 長期: 6+0.06×300=246 + 0.06 \times 300 = 24 円
    • →\rightarrow 低頻度利用ストレージが最安。
  • 項番4(平均利用頻度55回、割合80%): 容量は 500×0.8=400500 \times 0.8 = 400 Tバイト。
    • 標準: 30 円
    • 低頻度: 10+0.02×55=11.110 + 0.02 \times 55 = 11.1 円
    • 長期: 6+0.06×55=9.36 + 0.06 \times 55 = 9.3 円
    • →\rightarrow 長期保管ストレージが最安。

よって、標準ストレージに格納されるのは、PCのデータ(10 Tバイト)とFSの項番1のデータ(50 Tバイト)を合わせた 60 Tバイトとなります。

(3)配点 2点

表5中の c に入れる適切な数値を整数で答えよ。

模範解答

500

解説

低頻度利用ストレージの年間保管費用を求める問題です。

  • 設問1-2の計算より、低頻度利用ストレージに格納されるのは、FS内の項番2(25 Tバイト)と項番3(25 Tバイト)のデータであり、合計容量は 50 Tバイト(50,00050,000 Gバイト)となります。
  • 表4より、低頻度利用ストレージの年間保管料金は 10 円/Gバイトです。
  • したがって、年間保管費用は 50,000×10=500,00050,000 \times 10 = 500,000 円となり、千円単位で表すと 500 となります。
(4)配点 2点

表5中の d に入れる適切な数値を整数で答えよ。

模範解答

1320

解説

長期保管ストレージの読出し費用を求める問題です。

  • 設問1-2の計算より、長期保管ストレージに格納されるのはFS内の項番4のデータ(400 Tバイト =400,000= 400,000 Gバイト)です。
  • 表3より、項番4の平均利用頻度(年間読出し回数)は 55 回/年です。
  • 年間の読出しGバイト数は、400,000×55=22,000,000400,000 \times 55 = 22,000,000 Gバイトとなります。
  • 表4より、長期保管ストレージの読出し料金は 0.06 円/Gバイトです。
  • したがって、読出し費用は 22,000,000×0.06=1,320,00022,000,000 \times 0.06 = 1,320,000 円となり、千円単位で表すと 1,320 となります。

設問1のbは,正答率がやや低かった。PC及びファイルサーバに格納されているデータを移行する際に必要となるクラウドストレージのデータ容量を問うたが,PCに格納されているデータが考慮されていない解答が散見された。問題文中に示された内容を正確に読み取り,正答を導き出してほしい。

設問2

〔PC内ファイルの移行方式の検討〕について,(1)〜(3)に答えよ。

(1)配点 2点

本文中の e に入れる適切な数値を答えよ。答えは,小数第1位を四捨五入して整数で求めよ。ただし,PCやクラウドストレージの読込み,書込みスピードは送受信速度に比べて十分に速いものとし,ほかの通信は無視できるものとする。また,1Gバイトは1,000Mバイトとする。

模範解答

56

解説

500名の社員が一斉にPC内のファイル(各 20 Gバイト)をクラウドストレージに直接移行する場合にかかる時間を求める問題です。

全体データ量の算出

  • 移行する総データ量は、500×20=10,000500 \times 20 = 10,000 Gバイト =10,000,000= 10,000,000 Mバイトとなります。
  • ここで、1 バイト=8 ビット1 \text{ バイト} = 8 \text{ ビット} なので、データ量をビットに換算すると、10,000,000×8=80,000,00010,000,000 \times 8 = 80,000,000 Mビットとなります。

ボトルネックとなる通信経路

  • 図1より、PCからクラウドストレージへの通信経路においてボトルネックとなるのは、ルータAとルータBの間のVPN回線(平均 400 Mビット/秒)です(L社事業所内は 800 Mビット/秒のため)。
  • 各社員のデータが均等に伝送されるため、全員のコピーが完了する時間は全体の転送時間と等しくなります。

転送時間の計算

  • 転送にかかる時間は、80,000,000÷400=200,00080,000,000 \div 400 = 200,000 秒です。
  • 1時間は 3,600秒なので、時間に換算すると 200,000÷3,600≈55.555...200,000 \div 3,600 \approx 55.555... 時間となります。
  • 問題の指示通り「小数第1位を四捨五入」して整数で求めると、56 時間となります。
(2)配点 5点

N君が検討した五つのグループに分けて移行する方式とすることで,ある社員がファイルのコピーの開始を指示してから移行用NASに全ファイルのコピーが完了するまでの時間は,500名の社員がクラウドストレージに直接コピーする場合と比べて,何分の一に短縮されるか分数で答えよ。ただし,PC,クラウドストレージ,移行用NASの読込み,書込みスピードは送受信速度に比べて十分に速いものとし,ほかの通信は無視できるものとする。

模範解答

1/10

採点基準

知識・理解度(内容)3点
  • 3点: 値が 1/10 である(根拠の計算は書かなくてよい。公式解答例の「1/10」で満点)。
  • 1点: 一方の要因だけを反映した値(1/5:対象人数(データ量)が1/5になることだけ、1/2:速度が400→800Mビット/秒になることだけ)。
  • 0点: それ以外。
論理性(構造)2点
  • 2点: 分数の形(1/10、1/10、10分の1)で答えている。
  • 0点: 小数・百分率・倍率(0.1、10%、10倍)など分数でない、又は値が誤り。

解説

クラウドストレージへ直接移行する方式と、移行用NASを経由する方式の所要時間を比較する問題です。

直接移行方式(500名一斉)の所要時間

  • 全データ量は 500×20=10,000500 \times 20 = 10,000 Gバイト(80,000,00080,000,000 Mビット)です。
  • 経路のボトルネックはルータA-B間のVPN(400 Mビット/秒)です。
  • 均等に伝送される場合、ある社員の完了時間は全体の完了時間と等しくなります。
  • 所要時間:80,000,000÷400=200,00080,000,000 \div 400 = 200,000 秒(設問2(1)と同様)

NAS経由の移行方式(作業1)の所要時間

  • 各社員がPC内のファイルを移行用NASにコピーする「作業1」にかかる時間を考えます。
  • 1グループは 100名なので、データ量は 100×20=2,000100 \times 20 = 2,000 Gバイト(16,000,00016,000,000 Mビット)となります。
  • L社事業所内の各機器(PC、NASなど)は平均 800 Mビット/秒 の速度で送受信できると記載されています。つまり、NASへの書き込みにおけるボトルネックは 800 Mビット/秒となります。
  • 所要時間:16,000,000÷800=20,00016,000,000 \div 800 = 20,000 秒

所要時間の比較

  • NASへのコピー完了時間は直接移行と比べて 20,000÷200,000=11020,000 \div 200,000 = \frac{1}{10} に短縮されます。

高得点のポイント

  • 移行用NASを利用する際、対象となる社員数が 100名(1グループ)であることを考慮しているか。
  • NASへのコピーにおけるネットワーク帯域(L社事業所内の 800 Mビット/秒)を正しく用いているか。
  • ボトルネックとデータ量の違いから、両者の所要時間の比率を正しく導出できているか。
(3)配点 5点

移行用NASからクラウドストレージへのファイルの移動を業務時間外に行う理由を,35字以内で述べよ。ただし,移行用NASのデータ容量は十分に大きいものとする。

模範解答

業務時間内は前のグループがクラウドストレージを利用するから

採点基準

知識・理解度(内容)3点
  • 3点: 業務時間内は移行済みの前のグループがクラウドストレージを利用して業務を行うことを理由として述べている(帯域・競合・業務影響の語は必須でない)。
  • 1点: 回線の混雑や業務への影響には触れるが、前のグループのクラウドストレージ利用に触れない(例:業務時間内は通信が混雑するから)。
  • 0点: 移行用NASの容量、社員の作業の都合など。
論理性(構造)2点
  • 2点: 業務時間外に移動する理由として「〜から」「〜ため」の形で、前のグループの利用が理由であることが分かる。
  • 0点: 理由の形になっていない。

解説

移行用NASからクラウドストレージへのデータ移動(作業2)を業務時間外に行う理由を考察する問題です。

スケジュールとネットワーク帯域の競合

  • 図2「グループごとの移行スケジュール」を見ると、例えばグループ1は1日目の業務時間外にクラウドへのデータ移動(作業2)を行い、3日目以降の業務時間内はクラウドストレージを利用して業務を行います(表中の*印)。
  • このとき、後続のグループ(例えばグループ2)が業務時間内に移行用NASからクラウドへのデータ転送(作業2)を行ってしまうと、ルータA-B間の限られたVPN帯域(400 Mビット/秒)を大量のファイル転送で占有してしまいます。

業務への影響

  • その結果、既にクラウドストレージを利用して業務を行っている先行グループの通信速度が低下し、業務に支障を来す恐れがあります。
  • したがって、VPN帯域の競合を避けるために、NASからクラウドストレージへの移動は業務が行われない時間外に実施する必要があります。

高得点のポイント

  • 先行して移行を終えたグループが、業務時間内にクラウドストレージを利用していることに言及しているか。
  • 大容量データの転送が限られたVPNのネットワーク帯域を消費することに触れ、業務影響を避ける意図が論理的に構成されているか。

設問2(2)は,正答率が低かった。ファイル移行は,限られたネットワーク帯域を使用して,限られた時間内に移行を完了する必要がある場合が多いので,十分な移行方式の設計,移行の計画,及びリハーサルが必要である。使用できるネットワーク帯域や時間などを考慮した上で,最良な移行方式を設計する能力を是非習得してほしい。

Spineチーム