29年 第1回 「データ通信」



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問1
(1)
ア:② 高水準言語
イ:⑬ オブジェクト
ウ:⑨ 言語プロセッサ
エ:⑪ インタプリタ

補足
高水準言語(高級言語):人間により理解しやすいプログラミング言語
低水準言語(低級言語):機械が理解しやすいプログラミング言語(機械語やアセンブリ言語など)

・プログラミングから実行までの流れ

conpile.png
①人間がプログラミング言語で作成したソースプログラムを、コンパイラを使ってコンパイルすると、オブジェクトモジュール(オブジェクトプログラム)が作成される。
②複数のオブジェクトモジュールやライブラリ(汎用的に使われる関数群などが格納されたファイル)をリンカ(連携編集プログラム、リンケージエディタ)で関連付けられ、ロードモジュール(実行形式プログラム)が作成される。
③ロードモジュールは、ローダによって実行される。

類題
27年第2回(設備)問2(1) プログラム言語の概要



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(2)
答え:②

解説
① 実行中のタスクが他のタスクにより中断されることは、一般に、タイムシェアリング (正:割り込み処理)といわれる。

②正しい

③ リアルタイムOSでは優先度の低いタスクを実行中に優先度の高いタスクが実行可能になると、優先度の低いタスクの処理終了を待って (正:優先度の低いタスクの処理終了を待たずに)優先度の高いタスクに切り替える。

④ セマフォは、複数のタスクがデータを共有する際に、排他制御を行うもので、ハードウェア割込み(※)を使ってタスクの状態を制御する。(※セマフォは、P操作(セマフォの獲得)とV操作(セマフォの解放)で排他制御を行い、ハードウェア割込みは使わない)

補足
・プロセスの状態遷移
process.png

①プロセスの生成
②プロセスがCPUの使用権を取得し実行状態に遷移(ディスパッチ)
③割込みにより他のプロセスにCPUの使用権が移った場合の状態遷移
④入出力待ちの状態になると待機状態に遷移
⑤入出力処理が終了すると実行可能状態に遷移
⑥プロセスの消滅

排他制御:複数の主体が同じ資源を同時に利用することがないように、ある主体が資源を利用している間、別の主体による資源の利用を制限もしくは禁止する仕組みのこと。

セマフォ:排他制御の1つ。処理が他のプロセスに使用されているときは、他のプロセスの処理が終了するまでWait状態で待つ。

・リアルタイムOSの種類
リアルタイムカーネル型:CPU、メモリの制御やタイマといった組み込みシステムにおいて最低限の機能のみを提供する。容量が小さく、非常に軽い。デバイスドライバも、アプリケーションの一つとして定義する。

汎用OS型:プロトコルスタックやファイルシステムなど、開発に便利な機能を豊富に持っている。多機能な分、容量が大きく、応答性も悪い。デバイスドライバは、OSの一部として機能する。

タイムシェアリング:CPUの利用を短い時間単位に分け、各プロセスに順番に割り当てることで複数のプロセスを並列処理させる機能。CPU資源を効率的に利用できる。



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(3)
答え:③

解説
①②④正しい

③ キャッシュのデータは、一般に、メモリ上の格納位置の識別情報などを含むキャッシュライン (正:タグ)と実際のデータの内容が含まれるタグ (正:キャッシュライン)の組合せで管理される。

補足
・キャッシュメモリ:CPU内部に存在する記憶装置。メインメモリよりも高速に動作する。CPUのアクセスの頻度が高いデータは、メインメモリではなく、キャッシュメモリに保存し処理を行うことで計算速度を高速化できる。

ライトバック方式:CPUがメモリにデータを書き込む際、キャッシュにデータを書き込み、処理の空き時間が出来てから、キャッシュからメモリにデータを書き込む方式。処理の高速化が図れるが、キャッシュとメモリの内容の整合が常にとれるわけではないので、制御が多少困難である。

ライトスルー方式:CPUがメモリにデータを書き込む際、キャッシュとメモリに同時にデータを書き込む方式。キャッシュとメモリのデータ内容が常に整合が取れているため制御は容易だが、記憶動作において、キャッシュがメモリよりも高速であるという特徴を活かせないため、キャッシュによる処理の高速化の恩恵が受けられない

類題
27年第2回(データ通信) 問1(3):キャッシュメモリ




29_1_data_1_(4).png


(4)
答え:④

解説
① ホストバスアダプタ(HBA)は、ファイバチャネルによりSANに接続してファイルI/O(※) を提供する。(※HBAは、SANに物理的に接続するためのインタフェイスカードの名称。ファイルI/Oを提供するのはあくまでもSANに接続されたストレージ本体)

② iSCSIは、ファイバチャネルをイーサネット (正:IPネットワーク)上にまで拡張したプロトコルであり、イーサネットフレーム (正:IPパケット)に直接SCSIプロトコルをカプセル化している。

③ SANを論理的に分割してサーバとストレージ間のアクセス制御を行うとともに不正アクセスを防ぐ機能は、一般に、ACL (正:ゾーニング)といわれる。

④正しい

補足
SAN(Storage Area Network):複数のコンピュータとHDなどのストレージ装置の間を結ぶネットワーク
IP-SAN:EthernetやTCP/IP、iSCSIなどを利用して構築されるSAN
FC-SAN:ファイバチャンネルを利用して、光ファイバやFCスイッチ、FCP(Fibre Channel Protocol)などを組み合わせて構築されるSAN
iSCSI:SCSIコマンドをIPでカプセル化してIPネットワークで送受信する方式
ACL(Access Control List):ルータなどのネットワーク機器において、送信元/宛先IPアドレスやプロトコルによってアクセス制御(通過の許可/拒否)をするための仕組み

類題
24年第1回(データ通信) 問1(4) SAN(Storage Area Network)



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(5)
答え:③ Cのみ正しい
解説
A:サーバベース(正:スイッチベース)の負荷分散装置は、スイッチベース (正:サーバベース)の負荷分散装置と比較して、一般に、新機能の追加や改良が困難であるが、動作は高速である。

B:負荷分散装置の使用において、IPアドレスとポートを用いた振分けの処理にURLやクッキーの情報による振分け処理を加えた場合のスループットは、IPアドレスとポートを用いた振分けのみの処理の場合のスループットと比較して、高く (正:低く)なる。(※IPアドレスやポートといったレイヤ3、4の情報による振分けは、比較的簡単な処理で行えるが、URLやクッキーの情報は、レイヤ7に位置し、振分け処理が複雑になり時間がかかる。そのためスループットは低くなる。)

C:正しい

補足
・サーバ負荷分散装置の種類
サーバベース負荷分散装置:Linuxなどの汎用OS上にソフトウェアをベースにして構成される。汎用OSで構成されるため、新機能の追加や改良が行いやすいが、負荷分散専用の装置ではないため、動作は比較的遅い。
スイッチベース負荷分散装置:負荷分散専用のハードウェアで構成される。ユーザのカスタマイズは出来ないが、専用のハードウェアで構成されるため動作は高速である。

・DSR(Direct Server Return):負荷分散装置(ロードバランサ)の負荷を軽減する技術。

DSR.png

(図の説明)
DSR非適用の場合:
スイッチから流れてきた通信は、ロードバランサに送られ(①)、振り分けられたサーバに送られる(②)。サーバに対する問い合わせへの返信は、ロードバランサを経由してスイッチに戻される(③→④)
DSR適用の場合:
①と②は、DSR非適用の場合と同じ。その後、サーバからの返信は、ロードバランサを通らずに直接スイッチに送られる(③)

DSRの利点:DSR非適用の場合、ロードバランサに行きと帰りの両方のパケットが通るため、ボトルネックになりやすい。DSRを適用すると、ロードバランサは、パケットの振り分けだけで済むため、ロードバランサにかかる負荷を軽減することができる。

類題
27年第1回(データ通信) 問1(5):サーバの負荷分散








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