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RAID技術解説

RAIDの種類

RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks)とは、あらかじめ記憶すべきデータと障害回復のための冗長データを複数のハードディスクに分散して格納することで、万が一のハードディスクの障害時においても、サーバの連続稼動およびデータの保全を実現する技術です。

RAIDには、大きく分けてRAID0~6まであり、更にそれぞれを組み合わせた方式もあります。それぞれアクセス性能、耐障害性、有効ディスク容量の違いが異なりますので、サーバの用途に応じた選択が必要となります。
以下に、主流のRAIDパターンについて簡単に解説します。

RAID0 (ストライピング)

2台以上のハードディスクを組み合わせ、ハードディスクに対する読み書きの処理を複数のハードディスクに対して同時並行的に実行する方式です。ハードディスクの全領域を使用可能、全てのRAIDレベルでディスクアクセスが最も高速というメリットがあります。
反面、障害回復用データを保存しないため、本方式には冗長性がなく、信頼性を求められるシステムでは、RAID1と併用するのが一般的です。

【画像】RAID0の図

RAID1 (ミラーリング)

2台1組のハードディスクを用いて、同一のデータを双方に書き込むことで、一方のハードディスクが故障しても、残ったハードディスクで読み書き処理を継続可能にする方式です。
障害回復データを算出・書き込みする時間もないため、ディスク単体に近い読み書き性能を実現できるメリットがあります。
反面、同じデータを2つ持つことから、使用できるディスク容量はディスク全体の1/2となります。
比較的高速で、OSのシステムドライブやファイルサーバのデータ領域などに広く使われています。

【画像】RAID1の図

RAID5 (パリティ付きストライピング)

複数台のディスクを単一ドライブに見立て、アクセスを分散する方式で、最低3台のハードディスクが必要です。
RAID 5では、ハードディスクの故障時に記録データを修復するために、「パリティ」と呼ばれる冗長コードを、全てのハードディスクに分散して保存します。ディスクが何台でも、パリティはディスク1台分となるため、コストパフォーマンスに優れたRAIDレベルとして使われています。

【画像】RAID5の図

RAID6 (ダブルパリティ付きストライピング)

複数台のディスクを単一ドライブに見立て、アクセスを分散する方式で、最低3台もしくは4台のハードディスク*が必要です。
RAID 6では、「パリティ」がディスク2台分あるため、RAID1、RAID5よりも書き込み性能は劣りますが、ディスク1台故障した場合でも冗長性が維持され、2台同時にディスクが故障した場合でもアクセス可能です。信頼性が高いため、大容量、多数台でRAIDパックを構築する場合に推奨されるRAID方式です。

  • *:搭載するRAIDコントローラにより最小構成HDD台数が異なります。

【画像】RAID6の図

RAID10、RAID1+0

ミラーリングしたグループをストライピングしたものがRAID10になります。高速化、大容量化に対応するRAID0と高信頼性に対応したRAID1を組み合わせることにより、速度、容量、信頼性を向上しています。最低4台のハードディスクが必要です。ストライピングで束ねられた各々のミラーリンググループを「スパン」と呼び、RAID10では、同一スパンのハードディスク2台が同時に障害とならない限り、データは保全されます。
なお、ストライピンググループをミラーリングしたRAIDシステムをRAID01やRAID0+1と呼びます。

【画像】RAID10、RAID1+0の図

RAID50、RAID60

RAID5をストライピングしたものがRAID50です。1~2台のハードディスクドライブが故障してもデータを保護することができます。(2台故障の場合は組合せによる) 書き込み性能はRAID5を上回るため、ライト性能が要求されるシステムに利用されます。また、RAID6をストライピングしたものをRAID60と呼びます。

【画像】RAID50の図

RAIDシステムの運用のポイント

RAID構成により、万が一のハードディスク障害においても連続稼動を実現できますが、できるだけ早く冗長化された安全な状態に回復することも重要となります。
RAID構成に「ホットスワップ」や「ホットスペア」というストレージ技術を組み合わせることにより、障害時の迅速な復旧が可能となります。

ホットスワップ コンピュータの電源を入れたまま、ハードディスクを抜き差しできる機能です。
「活線挿抜」、「ホットプラグ」などと呼ぶこともあります。
ホットスペア RAIDを組むハードディスクとは別に、予備のハードディスクを用意することで万一の障害時に自動的に予備のハードディスクを使用してRAIDの再構築を行う機能です。

大容量HDDにてRAID構築する場合、障害復旧時に長時間のリビルドが必要です。その間冗長性が失われますので、より信頼性を高めるためにもHDD2本の障害に対応するRAID6あるいはRAID60の利用を推奨します。また、HDDの複数故障によるシステム障害の発生を低減する観点から、各ディスクグループのHDD搭載数は8台以下を目安としたRAID作成を推奨します。

ハードディスク障害時のRAIDの修復方法

  • RAID0構成の復旧方法
    ハードディスクが故障した場合、冗長性のないRAID0ではデータが失われてしまいます。RAIDを再構築するには、故障していないハードディスクのパーティションを削除して、RAIDの設定から行います。
  • RAID1構成の復旧方法
    障害ディスクを新しいディスクに交換後、サーバに添付されているユーティリティソフトを用いて、RAIDの再構築(リビルド)を行ないます。新しいハードディスクには同一のものを使用しますが、ない場合は、故障したハードディスクよりも容量の大きいものを使用します。
  • RAID5,6,50,60構成の復旧方法
    新しいハードディスクに交換後、サーバに添付されているユーティリティソフトを用いて、RAIDの再構築(リビルド)を行ないます。

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