キャッシュとCDNとは？

キャッシュとCDNの意味

一度取得した結果を高速な場所に保持して再利用する仕組み。CDNは地理的に分散した配信拠点にコンテンツを複製し、利用者に近い拠点から配信することで応答時間と原サーバ負荷を下げる。

キャッシュとCDNの具体例

商品画像と静的JSをCDNへ載せ、原サーバは在庫数など変動するデータのみを返すようにする。

キャッシュとCDNは試験でどう引っ掛けられる？

キャッシュは古いデータを返す危険と表裏一体。有効期限（TTL）と失効（パージ）の設計が必須。

キャッシュとCDNと関連する用語

• 平均アクセス時間
• スケールアウト
• 結果整合性

キャッシュとCDNが出た過去問

• 容量がaMバイトでアクセス時間がxナノ秒の命令キャッシュと、容量がbMバイトでアクセス時間がyナノ秒の主記憶をもつシステムにおいて、CPUからみた、主記憶と命令…

  正解：(1-r)・x + r・y

  要点：平均アクセス時間はヒット率とミス率で重み付けした期待値

  平均アクセス時間は、キャッシュに命中した場合と外れた場合の時間を、それぞれの確率で重み付けした期待値として求める。命令がキャッシュにない確率がrなので、命中する確率は1-rであり、平均アクセス時間は (1-r)×x + r×y となる。容量aとbは確率の計算には使わない。

  出典：令和4年度 春期 システムアーキテクト試験 am2 問21（IPA）

• キャッシュメモリにおけるセットアソシアティブ方式の説明として，適切なものはどれか。

  正解：主記憶のある一つのメモリブロックを，キャッシュメモリ内の単一又は複数の配置可能なロケーションに対応付ける。

  要点：ブロックをセット内の複数位置に対応付けるのがセットアソシアティブ

  セットアソシアティブ方式は、キャッシュを複数のブロックから成るセットに区切り、主記憶の各ブロックを対応するセット内のいずれかの位置に格納する方式である。格納先を1か所に固定するダイレクトマップ方式と、どこにでも置けるフルアソシアティブ方式の中間で、競合の起きにくさと検索回路の簡潔さを両立させている。

  出典：令和7年度 春期 システムアーキテクト試験 am2 問20（IPA）

• キャッシュサーバを利用した検索処理の平均応答時間は，キャッシュサーバでヒットした場合には0.2秒，ヒットしない場合には2.2秒である。現在の平均検索応答時間は，…

  正解：1.6

  要点：平均応答時間からヒット率を逆算し半減後に再計算する

  現在のヒット率をhとすると、0.2h＋2.2(1－h)＝1.0 が成り立ち、これを解くとh＝0.6となる。3年後のヒット率はその半分の0.3なので、平均応答時間は 0.2×0.3＋2.2×0.7＝0.06＋1.54＝1.6秒となる。

  出典：令和7年度 春期 システムアーキテクト試験 am2 問22（IPA）