RAIDとは何ですか？

RAIDは、安価なディスクの冗長アレイまたは独立したディスクの冗長アレイのいずれかを表します。これは、複数の物理ドライブを単一の物理ドライブとして扱うデータストレージ仮想化ソリューションです。RAIDの目的は、使用するRAIDレベルに応じて、データの冗長性、パフォーマンスの向上、またはその両方を提供することです。

RAIDの概念

RAIDの3つの主要な概念は、「ミラーリング」、「ストライピング」、および「パリティ」です。

RAIDでは、ミラーリングは複数のディスク間でのデータの複製です。これにより、ストレージ容量が減少する代わりに、あるレベルの冗長性が可能になります。たとえば、1つのドライブに障害が発生しても、障害が発生したドライブのすべてのデータが2番目のドライブにもあるため、データが失われることはありません。この時点で、故障したドライブを交換し、既存のドライブからRAIDアレイを再構築できます。

RAIDストライピングは、複数のドライブにデータを分散させるという概念です。これにより、すべてのドライブの全容量を使用できるようになり、データが複数のドライブに同時に書き込まれたり、複数のドライブから読み取られたりするときに、パフォーマンスが向上します。これの欠点は、ドライブが失われるとアレイ全体が破損することです。

RAIDパリティは、2つのドライブの各ビット間で論理プロセスを実行し、その結果を3番目のドライブに保存するフォールトトレランスプロセスです。ドライブのいずれかに障害が発生した場合、アレイは他の2つから再構築できます。パリティは、他のRAID状態の上にのみ追加できます。

一般的なRAIDレベル

RAID 0は、ストライピングの単純な実装です。アレイには2つ以上のディスクが含まれており、それらの全体的な容量と読み取り/書き込み速度が組み合わされています。このRAIDレベルは高いパフォーマンスを提供しますが、いずれかのドライブに障害が発生するとすべてのデータが失われるリスクがあります。ドライブを追加すると、RAID 0アレイのパフォーマンスが向上しますが、これにより、ドライブの1つに障害が発生してアレイ全体が破損する可能性も高くなります。

ヒント：RAID 0は、単に複数のディスクを一緒にスパンすることとは異なります。どちらの手法でも、ドライブの全容量を使用できます。ディスクを一緒にスパンしても、データのストライピングによるパフォーマンスの向上は得られませんが、スパンされたディスクに障害が発生した場合でも、動作中のディスクに保存されたデータは保持されます。

RAID 1はミラーリングの実装であり、1つのドライブからのデータが2番目のドライブにミラーリングされます。いずれかのドライブに障害が発生しても、データは失われません。より大きなアレイでは、各ディスクにまったく同じ情報が含まれています。1つのRAID1ディスクが機能している限り、データを読み取ってアレイを再構築できます。

RAIDレベル4および5は、パフォーマンスを向上させるためにストライピングを使用しますが、ドライブの障害を許容するためにパリティも含みます。RAID 4は、単一のドライブをパリティ専用にします。これにより、すべてのパリティデータが1つのディスクにのみ書き込まれるため、書き込み速度が低下する可能性があります。RAID 5は、アレイ内のすべてのドライブにパリティデータを分散します。1つのディスクへのパリティデータの書き込みに起因するボトルネックは解消されますが、パリティ処理を実行する必要があり、RAID 0と比較してパフォーマンスが少し低下します。RAIDレベル4と5はどちらも、アレイに少なくとも3つのドライブが必要です。 1台のドライブにのみ障害が発生することを許可します。

RAID6はRAID5と同じですが、アレイ内のすべてのディスクに2つのパリティブロックを格納します。この余分なパリティは、必要なパリティ処理を2倍にするため、RAID 5よりもパフォーマンスが低下しますが、RAID 4よりは低くなります。RAID6は、アレイに少なくとも4つのドライブを必要としますが、最大2つのドライブの障害を処理できます。

RAID 0 + 1はネストされたRAIDアレイであり、最初にストライプディスクのRAID 0アレイを作成し、次にそのアレイのRAID1ミラーを作成します。これら2種類のRAIDアレイをネストすると、ミラーリングの冗長性とストライピングの速度向上の両方が実現します。この方法の欠点は、少なくとも4つのドライブが必要であり、ドライブに障害が発生すると、ミラー全体に障害が発生することです。ドライブに障害が発生すると、RAID0アレイが破損します。4ディスクのRAID0 + 1アレイでは、1つのディスクを失うと、ペアのディスクが破損し、ミラーの保護なしで他の2つのディスクが残ります。

RAID 10は、ネストされたRAIDアレイの別のタイプであり、ミラーリングされたディスクのRAID 1アレイを作成し、次にそのアレイのRAID0ストライプを作成します。この方法でアレイをネストすると、RAID 0 +1と同じ冗長性とパフォーマンスの向上も実現します。ただし、この実装では、各ミラーに少なくとも1つの作業ディスクがある限り、多くのドライブを失う可能性があります。また、ミラーリングされたドライブのセットを1つだけ再構築する必要があるため、ドライブに障害が発生した場合のアレイの再構築にかかる時間も短くなります。