QPS (Queries per second)（QPS: キューピーエス）

2025年10月17日

QPS (Queries per second)（QPS: キューピーエス）

英語表記: QPS (Queries per second)

概要

QPS（Queries per second）とは、システムやデータベースが1秒間に処理できるクエリ（問い合わせや要求）の数を表す、性能計測指標の一つです。これは、システムがどれだけの負荷に耐え、どれほどの速さで情報処理を完了できるかを示す、非常に重要な「トランザクション指標」です。QPSの値が高いほど、そのシステムは短時間により多くの要求に応えることができる、高性能であると評価されます。

詳細解説

QPSは、私たちが扱うデータ量（情報の単位：ビットやバイト）が爆発的に増加する現代において、そのデータをいかに効率よく、かつ迅速に処理できるかを測るための「計測とモニタリング指標」の中核をなす概念です。単にデータを貯めるだけでなく、そのデータを活用する能力、つまり処理速度を定量的に把握するためにQPSが用いられます。

計測指標としての位置づけ

この指標は、私たちが今学んでいる階層構造、すなわち「情報の単位」に続く「計測とモニタリング指標」の中でも、特に具体的な動作性能を示す「トランザクション指標」に分類されます。

「情報の単位（ビット, バイト, KiB, MiB）」は、データの「量」を扱いますが、QPSはデータの処理の「速さ」を扱う単位です。データ量がどんなに大きくても、QPSが低ければ、ユーザーは待たされることになります。したがって、ユーザー体験を向上させるためには、情報の量と同時に、QPSによって示される処理速度を最適化することが不可欠なのです。

QPSの目的と動作原理

QPSを計測する主な目的は、システムの処理能力（キャパシティ）を正確に把握し、将来的な負荷増大に備えるスケーラビリティの計画（キャパシティプランニング）を立てることにあります。

QPSの動作原理はシンプルです。特定の計測期間（例えば1分間）において、データベースサーバーやAPIサーバーが受け付けた要求（クエリ）のうち、エラーなく完全に処理し終えた総数をカウントし、それを計測時間（秒）で割って算出されます。

$$
QPS = \frac{\text{総処理クエリ数}}{\text{計測時間（秒）}}
$$

ここでいう「クエリ」は、広義にはシステムに対するあらゆる要求を指しますが、特にデータベースにおいては、データの検索（SELECT）、挿入（INSERT）、更新（UPDATE）、削除（DELETE）といった操作要求を指します。これらの要求が1秒間に何回処理されるかを計測することで、データベースエンジンの実力を数値化できるわけです。

QPSとレスポンスタイムの関係性

QPSは、応答時間（レスポンスタイムやレイテンシ）と密接に関連しています。一般的に、システムが安定して動作している状態では、QPSが高いほど、個々の処理にかかる時間（レスポンスタイム）は短くなります。しかし、システムが処理能力の限界を超えて過負荷状態になると、QPSは一時的に高くなった後、急激に低下し始めます。これは、処理待ちの要求が滞留し、システム全体が遅延し始める「ボトルネック」が発生したことを示します。

このように、QPSを継続的にモニタリングすることは、システムが健全な状態にあるか、あるいはパフォーマンスの限界に近づいているかを判断するための、最も信頼できる「トランザクション指標」の一つなのです。

具体例・活用シーン

QPSは、ウェブサービス、ゲームサーバー、金融取引システムなど、リアルタイムでの応答性が求められるあらゆるITインフラの設計・運用において活用されます。

活用シーン

負荷試験（ロードテスト）: システムを本番環境に投入する前に、想定される最大ユーザー数やアクセス量をシミュレーションし、その負荷に耐えられるかを確認します。このとき、「目標とするQPS」を達成できるかどうかが主要な合格基準となります。
データベース最適化: データベースのチューニング（設定変更やインデックスの追加）を行った際、その変更が実際に性能向上に寄与したかをQPSの計測によって確認します。QPSが向上すれば、チューニングは成功したと判断できます。
キャパシティプランニング: 過去のピーク時のQPSデータに基づき、将来的なユーザー増加率を予測し、必要なサーバーやリソース（CPU、メモリなど）を計画的に増強するために利用されます。

アナロジー：高速道路の料金所

QPSの概念を理解するために、高速道路の料金所の例を考えてみましょう。QPSは、この料金所が1秒間に処理できる車の台数（トランザクション）に相当します。

クエリ（問い合わせ）：料金所に入ってくる車（処理要求）。
料金所のブース（サーバー）：クエリを処理する能力を持つリソース。
QPS：1秒間に料金を支払い、ゲートを通過した車の台数。

もし料金所のブースが2つしかなければ、処理できる車の台数（QPS）には上限があります。しかし、ブースを4つに増やせば、理論上QPSは倍増します。これがサーバーをスケールアウト（増設）して処理能力を上げることに相当します。

もし、すべてのブースで料金収受に手間取り（データベースの処理が重くなり）、一台あたりの処理時間が長くなると、QPSは低下し、料金所の手前に車の渋滞（処理待ち）が発生します。この渋滞こそが、システムのパフォーマンス低下であり、ユーザー体験の悪化に直結するのです。

私たちがシステムを設計する上で目指すのは、この料金所が常にスムーズに車を流し続けられる状態、つまり高いQPSを維持することに他なりません。QPSは、この流れの速さを数値化した、とても直感的な「トランザクション指標」と言えるでしょう。

資格試験向けチェックポイント

ITパスポート、基本情報技術者、応用情報技術者などの資格試験において、QPSは「システムの性能評価」や「トランザクション処理」の文脈で頻出します。特に、計測とモニタリング指標の代表例として、他の類似指標との違いを理解しておくことが重要です。

QPSとTPSの違いの理解:
- QPS (Queries per second)：主にデータベースへの問い合わせなど、個々の要求の処理速度を指すことが多いです。
- TPS (Transactions per second)：より広義で、一連の処理（例えば、ECサイトでの「注文確定」など、複数の操作を含む）が1秒間に何件完了したかを示す指標です。多くの場合、TPSの方がビジネス上の意味合いが強い指標となりますが、データベース処理能力を問う場合はQPSが使われます。
- RPS (Requests per second)：ウェブサーバーへのリクエストなど、QPSよりもさらに広範囲な要求を指す場合に使われます。
- 試験では、これらの指標が「システムのスループット（単位時間あたりの処理量）」を表す用語としてまとめられることが多いです。
性能評価の基礎知識としての定着:
- QPSは、システムがどれだけの「スループット」を持っているかを測る指標であり、システムの「応答時間（レイテンシ）」とトレードオフの関係にあることを理解しておきましょう。スループットを上げようとすると、レイテンシが改善される傾向にありますが、限界を超えると両方とも悪化します。
ボトルネックの特定:
- QPSの計測値が目標値を下回った場合、それは「ボトルネック」が存在することを示します。ボトルネックの主な原因（CPU、メモリ、I/O速度、ネットワーク帯域など）を特定し、改善策を問う問題が出題される可能性があります。
文脈の重要性:
- QPSは、単なる「速さ」の単位ではなく、「情報の単位」で示されるデータを扱う能力を、「計測とモニタリング指標」として定量化し、「トランザクション指標」として評価するための手段である、という階層的な位置づけをしっかり記憶しておくと、応用問題にも対応しやすくなります。