RAID(れいど)

RAID(れいど)

  • 複数のハードディスクを1つのハードディスクとして扱い、データを分散して保存する技術。
  • もともとは、安価で低用量、価格相応の信頼性を持つハードディスクを使って、信頼性の高い補助記憶装置を構築するために開発された技術である。
  • RAIDには、RAID 0~RAID 5まである。

RAID 0:ストライピング

  • データを複数のハードディスクに分散して書き込むため、アクセスが集中せず、データの書き込み時間が短縮される。(下図参照)

    RAID0イメージ

  • 1台のハードディスクが破損するだけで、システムが停止してしまうのが欠点である。

RAID 1:ミラーリング

  • ハードディスクの故障に備えて、2台以上の複数のハードディスクに同じデータを書き込む。(下図参照)

    RAID1イメージ

  • 複数のハードディスクを接続することで耐障害性が大幅に上昇する。一方のハードディスクが破損してもつなぎかえることで復旧するので、修復時間が短い。また、前述の行為のため品質が低下しない。
  • ただし、同じデータを同時に書き込むため、破損したファイルがあっても、そのまま書き込んでしまうので注意すること。

RAID 2:ビット単位での専用誤り訂正符号ドライブ (ECC)

  • RAID 2の冗長化機構はハミング符号で、ストライプ単位は1ビットである。ハミングコードによるデータ修復が常に必要なほどHDDの信頼性は低くないので、RAID 2は実用性がなく、製品は市販されていない。(下図参照)

    RAID2イメージ

  • RAID 2の耐障害性、実装に必要なドライブ数は、訂正可能ビット数により異なるため一意に記述できない。最低で5ドライブを必要とする。
  • ただし、全RAIDレベル中最高の耐障害性を持つが、ディスクの使用効率が極めて悪く、ハミングコード計算コストが莫大である。

RAID 3:ビット/バイト単位での専用パリティドライブ

  • RAID 3はRAID 2の誤り訂正符号を排他的論理和によるパリティに変更し、演算コストを低減したものである。(下図参照)

    RAID3イメージ

  • 最低3ドライブで構成され、1台を誤り訂正符号に割り当て、残りの複数台にデータを記録する。
  • ビデオ編集機器においてはアクセスの殆どがシーケンシャルアクセスであることから、現在でもRAID 3が用いられている場合があるが、パソコンやサーバでRAID 3を用いるメリットは存在しない。
  • パリティを訂正符号として用いているためRAID 2に比較して計算コストが低く、構成ドライブ数-1個の容量が確保できるため、ディスク容量の無駄を最小限に押さえられる利点がある。
  • ビット/バイト単位でアクセスを行うためI/Oの効率が悪い。パリティドライブが書き込み処理時のボトルネックとなるのが欠点である

RAID 4:ブロック単位での専用パリティドライブ

  • RAID 4はRAID 3のI/O単位をブロックに拡大し、I/O効率の改善を図ったものである。 性能面でRAID 5に劣るRAID 4は廃れつつある。

    RAID4イメージ

  • アクセス単位がブロックになっているため、RAID 3より高速なI/Oが望めるが、パリティドライブは書き込み処理時のボトルネック(制約)になり得る。

RAID 5:パリティ付ストライピング

  • RAID 3とRAID 4の欠点であった、パリティドライブへの書き込み処理時の問題を、複数のハードディスクに分散してエラー検出・訂正を行うパリティ情報書き込むことで解決した。(下図参照)

    RAID5イメージ

  • それにより、1台のハードディスクが破損してもそれ以外のハードディスクから復旧できる。

参考文献 FOM株式会社,よくわかるマスターITパスポート試験,FOM出版,2012,p267-p268およびWikipedia


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