【応用情報技術者試験】RAID

RAIDは、複数のドライブを組み合わせ、データの配置方法によって性能・容量・耐障害性のバランスを変える技術です。HDDだけでなくSSDにも使われます。全てのRAIDに冗長性があるわけではなく、RAID 0はドライブ故障への耐性を持ちません。

名称は一般にRedundant Array of Independent Disksと表されます。歴史的にはInexpensive Disksという表現も使われました。試験では名称だけでなく、各方式のデータ配置と容量を理解しましょう。

RAID 0・1・5・6の比較

以下は、全ドライブが同じ容量Cで、予備ドライブや管理領域などを除いた基本モデルです。RAID 1は2台のミラー構成とします。

方式	仕組み	基本的な最小台数	実効容量	耐えられるドライブ故障
RAID 0	ストライピング	2台	n×C	0台
RAID 1	ミラーリング	2台	C（2台構成）	1台（2台構成）
RAID 5	データとパリティを分散	3台	（n−1）×C	1台
RAID 6	データと2系統のパリティを分散	4台	（n−2）×C	2台

nはRAIDを構成するドライブの台数です。実際の最小台数や利用可能容量は、製品・設定・容量の表記方法なども確認します。故障許容台数は、残りのデータが正常に読めるなどの条件の下での値です。

データを分割し、複数ドライブに配置するストライピングを行います。並行アクセスによる性能向上が期待できますが、冗長な情報を持たないため、1台が故障すると通常はボリューム全体を正常に利用できなくなります。

2台のドライブに同じデータを保持するミラーリングが基本です。片方が故障しても、もう片方の正常なコピーから動作継続や再構築が可能です。2TBのドライブ2台なら、基本モデルの実効容量は2TBです。

同じ内容を複製するため、誤削除や不正な変更も複製され得ます。古い時点へ戻すバックアップとは役割が異なります。

データと復元用のパリティを各ドライブに分散して記録します。パリティ専用の1台へ全てを固定するという意味ではありません。正常な残りのデータとパリティから、故障した1台分を再構築できます。

小さな書込みではパリティ更新などの負担が発生します。計算をホストCPUで行うか、専用コントローラで行うかも実装次第なので、「必ずCPUに大きな負荷がかかる」と限定しません。

RAID 5より多い、2台分相当の容量を復元情報に使い、2台のドライブ故障に対応します。単に同じパリティを2か所にコピーするのではなく、2台分を復元できる情報を保持します。容量効率や書込み時の負担とのバランスを考えます。

2TBのドライブを4台使う場合、RAID 0は4×2＝8TB、RAID 5は（4−1）×2＝6TB、RAID 6は（4−2）×2＝4TBです。RAID 1の2台ミラーなら2TBの2台から2TBを使えます。

異なる容量のドライブを混ぜる場合は、最小容量に合わせて利用されるなどの制限があるため、単純に全ドライブの容量を足せるとは限りません。

故障したドライブを交換した後には、データを再構築するリビルドが必要です。容量や負荷により時間がかかり、その間は性能が低下したり、追加故障でデータを失う危険が増えたりします。

障害時の運用継続も、故障台数、コントローラ、接続経路、残りのデータの状態などによります。RAIDだから無停止、RAIDなら必ず書込みが速い、とは判断しません。

RAIDの冗長性は主にドライブ故障への備えです。誤削除、ランサムウェア、ソフトウェアによる破損、装置全体の故障や災害などに備えるには、別途バックアップと復元できることの確認が必要です。

同じ容量4TBのドライブを5台使ってRAID 6を構成します。基本モデルの実効容量と、許容するドライブ故障台数はそれぞれいくつでしょうか。

解答・解説を見る

実効容量12TB、2台の故障です。（5−2）×4＝12TB。管理領域や予備ドライブは含めない計算です。

方式の違いを、計算問題でも使える形にしたい方へ。

関連noteでは、RAID 0・1・5・6、ストライピング・ミラーリング・パリティ、実効容量と耐障害性、バックアップとの違いを扱っています。比較表を確認した後の復習に使えます。

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