RAIDの概要

    RAIDは、データストレージのパフォーマンスと信頼性を向上させるために使用される技術である。RAIDシステムは、ハードディスクまたはSSD（ソリッドステートドライブ）で、並列に動作する2つ以上のドライブで構成される。RAIDは、SoftRAIDとHardRAIDに分類される。SoftRAIDでは、メモリアーキテクチャはオペレーティングシステムによって管理される。HardRAIDでは、ディスク内にメモリを管理する専用のコントローラとプロセッサがあります。

RAIDレベル

RAIDレベルには、基本RAIDレベル（0、1、5、6）とストライピングRAIDレベル（10、50、60）があります。ストライピングRAIDアレイは、2つ以上の基本RAIDアレイを組み合わせ、特定のRAIDコントローラ上の各アレイがサポートするドライブの最大数を克服することにより、より高いパフォーマンス、容量、可用性を提供します。

RAID 0

RAID 0はデータ・ストライピングに基づいており、データ・ストリームは複数のセグメントまたはブロックに分割され、各ブロックは異なるディスクに保存される。そのため、システムがデータを読み出す必要があるときは、すべてのディスクから同時にデータを読み出し、それらを組み合わせてデータストリーム全体を再構築することができます。この方法の利点は、読み書き操作が大幅に高速化されることであり、パフォーマンスが他の考慮事項よりも優先されるシナリオに最適である。さらに、ボリューム全体の総容量は、すべての個別ディスクの容量の合計となります。

ストライピングとは？データは複数のディスクに分割され、すべてのディスクに均等に分散されるため、1つのディスクに過負荷がかかることはありません。複数のディスクから同時にデータを取得できるため、スピードとパフォーマンスが向上します。

メリット

- データは複数のドライブに分散される

- ディスク容量が完全に使用されている

- 最低2台のドライブが必要

- 高性能

デメリット

- データの冗長性をサポートしない

- フォールト・トレランスをサポートしない

- エラー検出メカニズムなし

- ディスクが1台でも故障すると、対応するアレイのデータが完全に失われます。

RAID 1

RAID 1 はデータ・ミラーリングの概念を使用しており、1 台のディスクが故障しても別のディスクを使用できるよう、データを同一のディスク・セットにミラーリングまたはクローン化する。また、異なるデータ・ブロックをすべてのディスクから同時にアクセスできるため、読み取り性能も向上します。

しかし、RAID 0とは異なり、新しいデータが書き込まれるたびにすべてのドライブを更新しなければならないため、書き込み性能は低下する。もう一つの欠点は、データを複製するスペースが無駄になり、ストレージコストが増加することである。

データ・ミラーリングとは？複数のディスクにデータをミラーリングすることは、データのコピーが異なるストレージデバイスに保存されることを意味します。

RAID 1は最も一般的に使用されているRAIDで、保存データのセキュリティを強化するために設計されています。例えば、あるファイルが1台のハードディスクに書き込まれ保存されると、そのファイルは自動的にハードディスク2、3、またはその他のディスクに保存されます。これは、システムが完全な冗長性を提供することを意味し、1台のドライブが故障しても、2台目のドライブが引き継ぐ準備ができていることを意味します。

メリット

-あるドライブから別のドライブに同じデータを書き込み、冗長性を実現するデータミラーリングを実行。

- 1台のドライブがビジー状態でも、どのドライブでも使用可能なため、読み取り速度が速い。

- ドライブが故障しても、アレイは正常に機能し続けます。

- 最低2台のドライブが必要

デメリット

- コストが高い（各ドライブにミラーリング用の追加ドライブが必要）

- すべてのドライブを更新する必要があるため、書き込み性能が低下する。

RAID 5

RAID 5は少なくとも3台のドライブを必要とし、RAID 0と同様に複数のドライブにデータをストライピングするが、ドライブにパリティを分散させる。ドライブが1台故障した場合、他のドライブに保存されているパリティ情報を使用してデータを再構築する。ダウンタイムはゼロである。読み込み速度は非常に速いが、パリティを計算する必要があるため、書き込み速度は若干遅くなる。データ・ドライブの数が限られているファイル・サーバーやアプリケーション・サーバーに最適です。

RAID 5は、パリティのためにストレージスペースの33%を失いますが（3台のドライブを使用）、それでもRAID 1よりもコスト効率の良いセットアップです。最も一般的なRAID 5構成では、4台のドライブを使用し、ストレージスペースの損失を25%に抑えます。最大16台のドライブで動作します。

RAID 5は、分散パリティによるストライピングとしても知られている：

メリット

-分散パリティによるブロック・レベル・ストライピング

-パリティはアレイ内のディスクに分散されます。

-高性能

-費用対効果

-少なくとも3台のドライブが必要

デメリット

- ディスク障害が発生した場合、使用可能なすべてのドライブからパリティを計算する必要があるため、復旧に時間がかかる場合があります。

- ドライブの同時故障を許容できない

RAID 6

RAID 6 はデュアルパリティブロックを使用して、RAID 5 よりも優れたデータ冗長性を実現し、アレイ内の最大 2 台のドライブ故障に対する耐障害性を高めます。各ディスクには2つのパリティブロックがあり、アレイ内の異なるディスクに保存されます。RAID 6 は、高可用性システムを維持するための非常に実用的なインフラストラクチャです。

RAID 6は、ほとんどのトランザクションが読み取り操作である標準的なウェブサーバーには良い選択ですが、データベースサーバーのような書き換え環境にはお勧めできません。

RAID 6は、二重分散パリティによるストライピングとしても知られている：

メリット

-DUAL分散パリティによるブロック・レベル・ストリップ

-2つのパリティ・ブロックを作成

-アレイ内で同時に2台のドライブ故障に耐えることができます。

-フォールト・トレランスと冗長性の追加

-最低4台のドライブが必要

デメリット

- コストが要因の場合もある

- デュアルパリティのためデータ書き込みに時間がかかる

レイド10（レイド1+0）

RAID 10 は、RAID 1 と RAID 0 を逆順に組み合わせたものです。ネスト」または「ハイブリッド」RAIDと呼ばれることもあり、RAID 0の高速パフォーマンスとRAID 1の冗長性の両方の長所を兼ね備えています。この構成では、複数のRAID 1ブロックが相互に接続され、RAID 0のように機能します。RAID 5や6よりも高いディスク性能と冗長性の両方が必要な場合に使用されます。

メリット

-パリティなし

-RAID 0ストライピングとRAID 1ミラーリングの実行

-ミラーリングの前にストライピングを行う

-使用可能容量は n/2 * ディスクサイズ (n = ディスクの数)

-必要なドライブ数は2の倍数であること。

-データのストライピング時の高いパフォーマンス

デメリット

- 各ドライブに追加のドライブが必要なため、コストが高い

- 半分はミラーリングに使用されるため、ディスク容量の100%は使用されない。

- 拡張性は非常に限定的

RAID 50

RAID 50は、2つ以上のRAID 5アレイで構成され、RAID 0と同様のストライプアレイを形成します。同じ数のRAID 5アレイを構成する場合と比較して、高いアクセス性能と強力なデータ保護性能を実現します。1つのRAID 5相当のアレイは「サブセット」または「サブアレイ」と呼ばれ、3つ以上のサブセットを構成することができます。

RAID50は、ファイルサーバー、データベースサーバー、仮想マシンのストレージやバックアップ、ビデオ編集、3Dアニメーションのレンダリングなど、さまざまなアプリケーションを実行するためのサーバーやアレイに実装することができる。

RAID 50は、分散パリティ付きストライピングとしても知られている：

メリット

-リビルド時間の短縮

-冗長性の向上

-アクセス性能の向上

デメリット

-6台以上のドライブが必要

-設置効率の向上

-限られた冗長性

RAID 60

RAID 60(RAID6+0と呼ばれることもある)は、複数のRAID 6セット(デュアルパリティによるストライピング)とRAID 0(ストライピング)を組み合わせたものです。デュアルパリティは、各RAID 6アレイで2台のドライブが故障することを可能にし、ストライピングは、各RAID 6アレイにドライブを追加することなく容量とパフォーマンスを向上させます。

RAID 50と同様に、RAID 60構成は8台以上のドライブを収容できるが、16台以上のドライブを使用する構成にのみ適している。RAID 60の使用可能容量は、RAIDグループ内のデータドライブの数によって50%から88%の範囲である。

上記のRAID 10とRAID 50のマルチブランチ構成はすべて、RAID 60でも利用可能です。例えば、36ドライブの場合、各ブランチが18ドライブを含むRAID 60や、各ブランチが12ドライブを含む3つのレッグを持つRAID 60を構築することができます。

RAID60はRAID50と似ているが、より冗長性が高く、特にデータのバックアップを行わないような非常に大容量のサーバー（多数のカメラを扱うビデオ監視サーバーなど）に適している。

RAID 60は、デュアル分散パリティを持つゾーン間ストライピングとしても知られる：

メリット

-グループ内の各RAID 6アレイは、2つのドライブ故障に耐えることができ、非常に安全です。

-このRAIDレベルは、大量のドライブがない限り使用されないことを考えると、非常に大規模でコスト効率に優れている。

デメリット

- 大量のドライブが必要

- パリティ計算のために多くのドライブを失うため、RAID 50より若干高価。

RAIDレベルの比較

RAIDレベルの選択は、以下の要因によって決定される：

- パフォーマンスを読む

- パフォーマンスを書く

- フォールト・トレランス

- アレイの性能低下（フォールトトレラントRAIDレベルの場合）

- 有効貯蔵容量