ストレージ技術基礎(3) - RAIDとは

RAID (Redundant Arrays of Independent Disks)

RAIDとは

RAIDとは複数のHDDを組み合わせて、1つの仮想的な1台のHDDに見せかける技術です。複数のHDDにデータを分散することでディスク障害のときにデータの再生を可能にすることが可能する技術です。

RAID技術を使用することで以下のような信頼性とパフォーマンスなどを向上させることが可能です。

信頼性の向上
複数のディスクにデータを2重で書き込むことで、1台のディスクが壊れてもデータを再生可能
パフォーマンスの向上
データを複数のHDDに分割して、並列入出力することでパフォーマンスを向上させる
保存容量の向上
複数のHDDを仮想的に1台のHDDとして扱うことで、保存容量を向上

ソフトウェアRAIDとハードウェアRAID

RAIDにはOSや専用ソフトウェアで構成するソフトウェアRAIDと、専用のRAIDコントローラを搭載したハードウェアRAIDに分けられます。

ソフトウェアRAIDとハードウェアRAIDの違いは以下のようになります。

特徴	ソフトウェアRAID	ハードウェアRAID
方式	OSやソフトウェアで実現	専用コントローラで実現
コスト	安い	高い
負荷	負荷が高い	負荷が低い
パフォーマンス	低速	高速

ソフトウェアRAIDは、ハードウェアRAIDに比べて安価で、最近のOSには標準でRAID機能が搭載されていますので、簡単にRAIDを実現できます。ただしソフトウェアRAIDはCPUで処理するため、CPU負荷がi高くなるという欠点を持ちます。

ハードウェアRAIDは専用のコントローラでRAIDを実現するため、CPUへの影響もなく、パフォーマンスもソフトウェアRAIDよりも高速です。

RAIDタイプ

RAIDの方法によって、以下のようなタイプがあります。

タイプ	冗長性	手法
RAID0	なし	ストライピング
RAID1	あり	ミラーリング
RAID5	あり	パリティ
RAID10	あり	ストライピング＋ミラーリング
RAID6	あり	複数パリティ

RAID2/RAID3/RAID4という手法もありますが、現在ではほとんど使用されていません。

RAID0

RAID0は、複数のHDDにデータをブロック単位で分割し、分散して読み書きする手法です。分散されたデータを同時に並行してアクセスできるだめ、高速に読み書きできることが大きな特徴です。この技術をストライピングといいます。

メリット

パフォーマンスの向上
ドライブ数を増やすことでさらなるパフォーマンス向上が可能

デメリット

冗長性がない
1台のドライブが故障すると全データが失われるため、単体ドライブより故障率は高い

RAID1

RAID1は、ミラーリングともいわれ、複数台のHDDに同時に同じ内容を書き込むことで耐障害性を高めています。同じ内容を別のドライブに書き込むため、1台のドライブが故障しても、もう一方のドライブでそのためRAID1を使用するには、最低2つのドライブが必要になります。

メリット

ディスクが故障した場合でも、交換すればバックグラウンドでデータ復旧が可能
ディスクが故障しても性能が低下しない
ディスクドライブを増やすほど信頼性を上げることが可能

デメリット

複数台に同じデータを持つので、実行容量は半分以下
RAID1を構成する場合の容量は、ドライブの中での最小容量になる

RAID5

RAID5はRAID0のストライピングに加えて、単体ディスク障害にも耐えることができるようにしています。具体的には水平パリティを使用して、複数のディスクに誤り訂正符号データを生成して書き込みます。これにより、1台のディスクが壊れても、残りのデータとパリティをもとに欠落したデータを再生成することが可能になります。RAID5には最低3台のドライブが必要です。