RAID(レイド = Redundant Arrays of Inexpensive Disks)

RAID(レイド)

RAID(レイド)とは

RAIDレイド = Redundant Arrays of Inexpensive Disks)とは、複数のハードディスク(または SSD)を組み合わせて、仮想的に 1 台のハードディスクとして扱えるようにする技術のことです。

耐障害性や可用性の向上、ディスク読み書きの高速化、ディスク容量の増量の効果などがあります。

耐障害性を高める RAID 1 は、ホスティングレンタルサーバー)サービスでも一般的に利用されている構成です。

RAID 1 では物理サーバーのディスク構成を変更するため、ホスティングサービスの中では専用サーバーのみで利用できるオプションになります。

専用サーバーでも RAID 構成に変更できない場合もあり、必ず利用できるとは限りません。

ホスティング会社が共用サーバーVPS で利用する物理サーバーは、RAID 1 が採用されていることが多く、ホスティング会社のウェブサイトで、仕様として RAID 利用の有無が記載されている場合があります。

RAID を実現する方式

RAID はハードウェア(RAID コントローラー)、またはソフトウェアによって実現されます。

ハードウェアを用いる方式では、ディスクに問題がなくても RAID コントローラーの故障によって復旧できなくなってしまうこともあります。

ディスクごとに RAID コントローラーを割り当てる方法もありますが、そこまで信頼性を重視するなら 物理サーバーの台数を増やす方が現実的です。

ホスティングサービスでは、通常は RAID コントローラーの方式は選べないので、そのようなリスクがあるということだけ覚えておけばよいでしょう。

RAID(レイド)の種類とそれぞれのメリット・デメリット

RAID には様々な方式があり、種類によってメリット・デメリットは様々です。

RAID 0(ストライピング)

RAID 0(ストライピング)では 2 台以上のディスクにデータを分散して書き込み、ディスクへのデータの読み書きを高速化できます。

ただし耐障害性がなく 1 台のハードディスクが壊れただけでデータが復旧できなくなるため、一般的にレンタルサーバーサービスでは利用されません。

RAID 0

RAID 0 は読み書きは速いが耐障害性はない

RAID 1(ミラーリング)

RAID 1(ミラーリング)では 2 台以上のディスクに同じデータを書き込みます。

1 台のディスクが故障しても他のディスクにデータが残る、耐障害性の高い構成です。

ディスクが増えるほど耐障害性は向上します。

可用性や耐障害性が重要なレンタルサーバーにおいては RAID 1 がもっとも一般的なディスク構成といえるでしょう。

同じ内容を複数のディスクに保存するため、容量効率は悪くなります。

RAID 1

RAID 1 は耐障害性のある構成

RAID 01(0 + 1)と RAID 10(1 + 0)

RAID 0 と RAID 1 のメリットを合わせ持つのが RAID 01(0 + 1) と RAID 10(1 + 0) です。

RAID 01 ではストライピングされた領域をミラーリング、RAID 10 ではミラーリングした領域をストライピングします。

RAID 01 はペアになっているディスクの片方ずつが同時に故障すると復旧できません(ペアのディスク 2 台の同時故障なら復旧可能)。

RAID 01

RAID 01(0 + 1)ではストライピングされた領域をミラーリング

一方 RAID 10 はペアになっているディスクの片方ずつが同時に故障しても復旧可能です(ペアのディスク 2 台の同時故障は問題なし)。

そのためディスクの台数が増えるほど、RAID 10 の方が耐障害性が高くなります。

RAID 10

RAID 10ではミラーリングした領域をストライピング

いずれの RAID 構成も、最低 4 台以上のハードディスクが必要です。

RAID 5

RAID 5 ではパリティと呼ばれる冗長コードを生成して、ディスクに書き込みを行います。

最低 3 台以上のハードディスクが必要になる RAID 5 は、いずれか 1 台のハードディスクが故障しても残りのデータとパリティから復旧できますが、2 台以上のディスクが故障するとデータは復旧できません。

例えば 4 台構成の RAID 5 の場合、ディスク 3 台分は実データが保存でき、1 台までなら、どのディスクが故障してもデータが復旧できるなど、ディスクの容量効率がよく、耐障害性もあります。

データが複数のディスクに分散しているため読み出しの性能は高くなりますが、書き込むときはパリティの作成・更新をともなうことが速度低下につながることが短所です。

部分的にデータの書き込みを行った状態で、ディスククラッシュや停電などによってディスクが停止した場合、検出困難な不整合(書き込みホール)が発生することがあります。

RAID 5

RAID 5ではパリティを生成、データの読み出しは速いが書き込みは遅い

RAID 6

RAID 6 は RAID 5 と同様にパリティを生成しますが、2 種類のパリティを 2 台のディスクに書き込むことで 2 台までのディスク故障に耐えられます。

RAID 5 と同じ長所を持ちつつ、耐障害性を高めたのが RAID 6 で、最低 4 台以上のディスクが必要です。

パリティの作成・更新にともなって書き込み速度が低下するのは RAID 5 と同じ。

3 台 以上のディスクが故障するとデータは復旧できません。

RAID 5 と同じく、書き込みホールの問題があります。

RAID 6

RAID 6では複数のパリティを生成してRAID 5よりも耐障害性が高い

その他の RAID 構成

他には RAID 2、RAID 3、RAID 4 などの構成がありますが、いずれも技術的な制約があり、ホスティングサービスでの採用事例はほとんどないと考えられます。

RAID を補助するハードウェアの機能

ホットスワップやホットスペアなど RAID を補う機能が物理サーバーに搭載されている場合があります。

ホットスワップ/ホットプラグ

ホットスワップ(ホットプラグ)に対応している物理サーバーは、サーバーの電源を停止せずにディスク交換が可能です。

RAID 構成で 1 台のディスクが故障して交換が必要になった場合、ホットスワップできなければ、物理サーバーの電源を切ってディスク交換する必要があり、ダウンタイム(サーバーが使えない時間)が生じます。

ホットスワップに対応していれば、サーバーを稼働させたままディスク交換ができ、サーバーを停止する必要がありません。

厳密には、ホットスワップは通電状態で部品を交換する行為、ホットプラグはそのような対応が可能であることを指すといわれていますが、双方が同じ意味で使われることもあります。

ホットスワップ(ホットプラグ)

ホットスワップ対応なら物理サーバーの稼働を止めずにディスク交換可能

ホットスペア

ホットスペア対応の物理サーバーは予備ディスクを通電状態で待機させることができ、1 台のディスクが故障すると自動で予備ディスクに切り替わって RAID 構成を再構築します。

ホットスペア

ホットスペアなら稼働中のディスクが故障すると自動で予備に切り替わる

RAID はバックアップとは異なる

例えば RAID 1 ではメインディスクと同じ内容を他のディスクに保存します。

他のディスクに同じデータが保存されるならバックアップは不要と考える人がいますが、これは間違いです。

メインのデータがウイルスに感染したり、誤ってデータを削除したりした場合、他のディスクには同じ状態のデータが保存されてしまい、復元できません。

別の場所に数日分のデータをバックアップしておけば、そのような場合も元に戻せます。

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