【サーバー基礎知識】RAID？ミラーリング？ストライピング？いまいち分かりづらいハードディスクの冗長化方法をまとめ

容量拡大を重点に置いた『RAID 0』

『RAID 0』のハードディスクの最低必要台数は2台からです。

RAID0の場合、ハードディスクは複数ありますが、冗長化という意味合いでは若干違っていて、複数のハードディスクを連結させて1台のハードディスクとして認識させるだけにしています。

今よりもハードディスクの最大容量が500GBなど少ない時期に、例えば500GB＋500GB=1,000GBとして、複数台を1台として考える、容量を増やすことをメリットとした手法です。

データの保存イメージは、ある1つのデータがあったらそれを細かく分割し、元のデータより小さい単位にしてしまいます。

そして、その分割したデータを2台のハードディスクに分けて保存していきます。

イメージ的には、例えば1つのデータを6つに分けたとして、HDD No,1には1番目と2番目と3番目の分割データ、HDD No,2には4番目と5番目と6番目の分割データを保存していくという具合です。

このような複数台のハードディスクに分散させてデータを書き込むことを『ストライピング』と呼びます。

この場合、データの読み書き自体も分散できるので、高速化できるというメリットがあります。

ただその反面、複数台あるハードディスクの内どれか1台でも故障すると全データの消去と同じ意味合いになってしまいます。

これは大きなデメリットなので、RAID0を利用するのは容量アップと高速化したい時だけの利用に留まってしまいがちです。

冗長化技術の元祖『RAID 1』

『RAID 1』のハードディスクの最低必要台数は2台です。

『RAID 0』の、ハードディスクを複数台用意し、それらを1台として考える方法は同じですが、『RAID 1』はきちんとした冗長化になっています。

それは、まずRAID0とはデータの保存イメージが違い、データを分割することなくそのままのデータを扱う点です。

そして、ハードディスクを1台として考えますが、保存先は1つの場所でありつつも、実は同じデータを別のハードディスクにも保存しているというものになります。

つまり、同じデータが2台に保存されるというものです。

このおかげでRAID1の場合は、1台が壊れてももう1台に問題がなければ継続稼働が可能になるというメリットがあります。

メンテナンス的にも、1台のハードディスクが壊れた場合にはその1台を交換することで、データの保護が比較的容易です。

『RAID 1』は、その信頼性の高さからよく利用されてきたRAIDで、このRAID方法を『ミラーリング』と呼びます。

ただ、RAID1のデメリットとして、ハードディスクの容量が増えるわけでもなく高速化することもできない点があります。

復旧用データを備える『RAID 5』

『RAID5』から段々と複雑になってきます。

まず、RAID5のハードディスクの最低必要台数は3台になります。

ハードウェア的な冗長化の方法は、複数台を1台扱いにするRAID0、RAID1と変わりませんが、データの保存方法がまた変わってきます。

イメージは、RAID0のように、ある1つのデータがあったらそれを細かく分割するまでは同じで、例えば1つのデータを6つに分けたとすると、HDD No,1には1番目と2番目、HDD No,2には3番目と4番目、HDD No,3には5番目と6番目という具合でハードディスクに分散保存していきます。

もちろん、これだけではデータをただ分散させただけなので、冗長化にもなっていません。

ではどうするかというと、復旧用の『パリティデータ』というブロックデータを別で作っておくのです。

上記のように、仮に1つのデータを6つに分けたとします。

するとその時点でパリティデータも同時に作られますが、そのパリティデータには1番目＆2番目を1つのデータセット、3番目＆4番目を1つのデータセット、5番目＆6番目を1つのデータセットという組み合わせとして作られることになります。

そして、保存先のハードディスクには以下のようにデータが保存されていくわけです。

こうすることで、どれか1台のハードディスクが故障しても、残りの2台のパリティデータを利用できることになるので連続稼働が可能になります。

このRAID方法は『パリティス付きストライピング』と呼ばれ、RAIDの安全策として比較的人気が高い傾向にあります。

RAID5の進化形『RAID 6』

『RAID 6』は『RAID 5』に必要なハードディスク3台にもう1台増設して4台にし、さらに信頼性を高めたものになります。

RAID6の場合は、たとえ2台が壊れても、残りの2台で稼働が可能なので安全策としてはかなり有効な冗長化対策です。

その仕組みはRAID5と同じで、データの分散をおこないつつもパリティデータを作るという点は変わりません。

しかし、RAID5では1セットだったパリティデータのブロックを、RAID6では2セット作るところに違いがあります。

RAID5に書いたのものに付け加えると、元データの1番目＆2番目を2つのパリティデータセット、3番目＆4番目を2つのパリティデータセット、5番目＆6番目を2つのパリティデータセットとして作られることになります。

そして、そのパリティデータセットも含め、ハードディスクに分散保存させていきます。

かなりややこしいですが、以下のようなイメージです。

こうすることで、ハードディスクが仮に2つ壊れても残りの2台からデータを復旧すれば、元どおりにすることが可能になります。

この方法を『ダブルパリティ』と呼びます。

ただし、RAID6のデメリットとして、パリティデータを2セット余分に作って保存することになるので、ハードディスクの容量を圧迫することになります。

RAID0とRAID1の合わせ技『RAID 10』

『RAID 10』は『RAID6』のようにハードディスクの最低必要台数が4台です。

データを分割するのは同じですが、RAID5やRAID6のようにパリティデータを作ろうとはせず、RAID0やRAID1のように初心に戻りつつも進化させた方法になっています。

まず、4台のハードディスクがあるとしたら、RAID1のミラーリングを施して、AセットBセットのように2台ずつに分けます。

次にどちらのセットもRAID0のストライピングを施すのです。

こうすることで、ミラーリングしつつもストライピングをさせるというRAID0とRAID1の合わせ技をさせているわけです。

ミラーリングした2台のハードディスクがどちらも壊れない限り、連続稼働が可能になります。

データも分割はするものの、RAID5やRAID6と違いパリティデータを作ることはないので、容量の圧迫もなくトラブルが起こった後の復旧がしやすく、サーバー自体にも負担をかけずに済むというメリットがあります。

ただし、ミラーリングをしていることにより容量が増えるわけではないので、ハードディスクのコスト増というデメリットは免れません。