ITパスポート 令和7年度 問94：computer_systemに関する問題

答えは b「3」 です。

並列システムは「1台でも動いていればOK」という、予備をたくさん用意する形です。だから全部が同時に止まったときだけ全体が止まります。

1台が止まる確率は 1−0.9＝0.1（10%）。

• 2台：両方止まる確率 0.1×0.1＝0.01 → 動く確率 0.99（足りない）
• 3台：全部止まる 0.1×0.1×0.1＝0.001 → 動く確率 0.999（ちょうど達成！）

だから最低3台必要です。

👉 コツ：並列は「全部止まる確率」を引き算で出すのが速い。

なぜこれが正解か

正解は b（3台）。並列システムは「少なくとも1台稼働で正常」なので、全体が停止するのは全台が同時に故障したときだけ。

• 1台の故障確率＝1−0.9＝0.1
• n台並列の稼働率＝1−(0.1)^n
• 2台：1−0.01＝0.99（0.999に届かず）
• 3台：1−0.001＝0.999（達成）

よって最低3台。

各選択肢の解説

• a（2台）：稼働率0.99で不足。
• c（4台）・d（5台）：3台で条件達成のため「最低」を問う本問では過剰。

覚え方・ひっかけ注意

並列＝「全部止まる確率」を掛け算、直列＝「全部動く確率」を掛け算。本問は並列なので 1−(0.1)^n で計算。0.999＝小数点以下9が3つ→(0.1)^3＝0.001 と対応し、3台と素早く見抜ける。

理論的背景

本問は信頼性工学における並列システムの稼働率計算問題であり、正解はbの3台である。

並列システムの稼働率公式を詳述する。n台の同じ装置（稼働率p）を並列に接続したシステムの稼働率は「1台も稼働しない確率」の余事象として計算される。「1台も稼働しない確率」＝各装置が全て故障している確率＝(1-p)^n。並列システムの稼働率＝1-(1-p)^n。

本問での計算：単体稼働率p=0.9、(1-p)=0.1。2台の場合：1-0.1^2=1-0.01=0.99（目標の0.999に届かない）。3台の場合：1-0.1^3=1-0.001=0.999（目標の0.999を達成）。4台以上も当然達成できるが、「最低何台」という問いに対しては3台が正解となる。

この計算が成立する前提条件：各装置の故障が独立事象（同時に故障するリスク・共通要因による同時故障が無視できる）という前提のもとで成立する。実際の並列システムでは「共通原因故障（Common Cause Failure：電源喪失・地震等で全装置が同時に故障）」も考慮した設計が必要であり、単純な確率計算では過楽観的な信頼性評価になる場合がある。

実務での使われ方

並列システムの稼働率設計は、システム信頼性エンジニアリング・SLA（Service Level Agreement）設計・データセンター設計において中核的な知識である。

冗長化アーキテクチャの実装例：Active-Passive（プライマリ+スタンバイ）構成はコスト効率が高い冗長化方式で、正常時はプライマリのみが動作しスタンバイは待機。フェイルオーバー時間（数秒〜数分）が発生する。Active-Active構成は全ノードが負荷を分担し、1台が故障しても残りのノードが処理を引き継ぐ。フェイルオーバー時間を最小化できるが設計が複雑になる。N+1冗長：N台で必要な処理能力を確保し+1台の予備を持つ。N+N冗長（2N冗長）：100%の予備を持つ最高レベルの冗長設計で、データセンターの電源・冷却システムで採用される。

クラウドサービスのSLAと稼働率：AWS・GCP・Azureの主要サービスは「99.9%（スリーナイン）」「99.99%（フォーナイン）」などのSLAを提供している。99.9%の年間ダウンタイムは約8.7時間、99.99%は約52分、99.999%（ファイブナイン）は約5.2分に相当する計算となる。本問の並列3台で実現する99.9%の稼働率はスリーナインに相当する。

試験での位置づけ

並列・直列システムの稼働率計算はITパスポートのテクノロジ系コンピュータシステム分野で頻出の計算問題であり、「最低何台で目標稼働率を達成するか」という形式は典型的な出題パターンである。本問のポイントは「並列システム稼働率＝1-(1-p)^n」という公式を正確に適用できるかであり、2台（0.99）と3台（0.999）の計算を試して「最低3台」という答えを導くことが求められる。直列システム（稼働率＝p1×p2×...×pn）との混同に注意する必要がある。直列では台数が増えるほど稼働率が下がり、並列では台数が増えるほど上がるという対比を理解していることが重要である。

基本情報技術者試験では、直列-並列の混合システムの稼働率計算（部分的に直列・部分的に並列の組み合わせ）・MTBF（Mean Time Between Failures：平均故障間隔）・MTTR（Mean Time To Repair：平均修復時間）・稼働率の定義（稼働率=MTBF/(MTBF+MTTR)）まで踏み込んだ計算問題が出題される。

選択肢の発展補足

選択肢a（2台）を選んだ場合、2台並列の稼働率0.99（99%）が0.999（99.9%）を満たすと誤計算している。0.99は目標値0.999を満たさない（0.99<0.999）。選択肢c（4台）・d（5台）を選んだ場合は「最低何台」という問いの意味を見落とし、「何台でも条件を満たすもの」を答えようとした可能性がある。「最低（少なくとも）」という表現は「この台数以上ならどれでもよいが、最小の台数を答えよ」という意味であり、条件を初めて達成する台数が正解となる。並列システム設計の実際では、3台以上で0.999を達成できるが、コスト最小化の観点からは3台が最適解である。現実の高可用性システム設計では障害の独立性仮定が成立しない場面も多く（地理的に分散したマルチリージョン構成・共通電源系統の分離等）、単純な数学計算を超えた設計考慮が必要となる。