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HDDやSSDで大人気の「RAID」とは？　RAID 3からRAID 5の違い：変化するRAIDの仕組み【第4回】

ストレージのデータを保護し、パフォーマンスと可用性を向上させる仕組みである「RAID」には、要件に応じてさまざまな仕組みがある。そのRAIDレベルについて個々の特徴や、人気の仕組みを解説する。

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ハードディスク | RAID | ディスクストレージ | ストレージ


　「RAID」（Redundant Array of Inexpensive Disks）とは、複数台のHDDやSSDを1台のストレージとして運用する仕組みだ。データ読み書きのパフォーマンスや可用性の要件に応じて、さまざまなRAIDの種類（RAIDレベル）が定義されている。「RAID 3」から「RAID 5」までを含めて、基本的な特徴や、人気の仕組みを紹介しよう。

RAIDレベルの違いと“人気のRAID”は？

RAID 3の長所・短所、用途

　RAID 3は、データを複数のHDDに分散させて書き込む「ストライピング」と、専用HDDを使った「パリティ」（2進数の誤り検出符号）を使用する。RAIDコントローラー（RAIDを制御する装置）が生成したパリティは、データを保存しているHDDとは別の、パリティ専用のHDDに保存される。構成には最低3台の物理ディスクが必要だ。

  • 長所
    • スループット（データ転送速度）が高く、大量のデータを一括転送するのに適している。
  • 短所
    • パリティ専用のHDDを使用するため、データベースなどリクエスト（要求）が頻発するアプリケーションではパフォーマンスの低下が課題になる。
    • パリティ専用のHDDが単一障害点（障害を起こすとシステム全体が停止してしまう可能性がある部分）となる可能性がある。
  • 用途
    • 映像を配信するビデオサーバなど、長いシーケンシャル（連続した）なデータを一度に転送するアプリケーションに適している。

RAID 4の長所・短所、用途

　RAID 4は、データを固定長に分割する「ブロック」の単位でストライピングを実施する。ストライピングとは、データを複数のHDDに分散させて書き込む処理を指す。複数のHDDにまたがるストライピングされたデータから生成したパリティは、パリティ専用のHDDに保存される。そのパリティは、HDDが故障した際のデータ復旧時に必要になる。

  • 長所
    • ストライピングを実施していることから、データの読み出しが高速になりやすい。
  • 短所
    • パリティ専用のHDDを用意するので、書き込みデータのパリティがその専用HDDに集中する。それがボトルネックになって書き込みのパフォーマンスが低下する可能性がある。
  • 用途
    • RAID 5のような代替手段があるため、RAID 4はあまり使われていない。

RAID 5の長所・短所、用途

　RAID 5は、データとパリティのストライピングを実施する。ストライピングを使用する他のRAIDレベルと同様、データはRAID内の全てのHDDに分散して書き込まれる。HDDの故障時にRAIDをリビルド（再構築）するために必要なパリティも、RAID内の複数のHDDに分散して保存される。

　RAID 5は、パフォーマンスと可用性のバランスが取れており、最も使用されているRAIDレベルの一つだと言える。構成には最低3台のHDDが必要だ。

  • 長所
    • パリティとストライピングの併用により、1つのHDDがボトルネックになることを回避できる。
    • 単純なストライピングである「RAID 0」とほぼ同等の優れた読み取りパフォーマンスを実現する。
    • パリティがRAID内の複数のHDDに分散しているため、1つのHDDが故障してもストレージは機能し続ける。RAID 5では基本的に、電源を落とさずに障害が発生したHDDを交換する「ホットスワップ」ができる。
  • 短所
    • パリティ生成用の計算があるため、読み取りよりも書き込みのパフォーマンスが低下する。
    • RAIDのリビルドに要する時間が長い。リビルド中に別の物理ドライブが故障した場合、データが失われる可能性がある。
    • 他のRAIDレベルよりも高機能なRAIDコントローラーが必要になる。
  • 用途
    • 使用できるHDDの数が限られているアプリケーションサーバやファイルサーバに適している。

　次回は、「RAID 50」以降のRAIDレベルを解説する。

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