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RAID(Redundant Arrays of Inexpensive (もしくはIndependent) Disks、レイド)とは、複数台のハードディスクを組み合わせることで仮想的な1台のハードディスクとして運用する技術。ディスクアレイの代表的な実装形態で、主に信頼性の向上をねらって用いられるものである。

本記事において、装置という語句を用いるが、これはRAIDが取り付けられる機器(サーバ・ワークステーション・パソコンなど)の総称を意味する。

◆概要

1988年にカリフォルニア大学バークリー校のデイビッド・パターソン, , による論文「A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)」に於いて提唱された。これはSIGMOD Conference 1988: pp 109-116 で発表された。

この論文は、安価で低容量、価格相応の信頼性のハードディスク (Inexpensive Disk) を用い、大容量で信頼性の高いストレージ (補助記憶装置) をいかに構築すべきかを提案したものである。論文にはハードディスクの構成によって、RAID 1からRAID 5までの5種類を定義している。また、論文では提案されていないが一般にストライピングをRAID 0と表記する。

はじめに定義された6種類のうち、RAID 2はほとんど利用されず、RAID 3、RAID 4もRAID全体の中では少数派である。今日ではRAID 0、RAID 1、RAID 5、およびこれら3方式の組み合わせが用いられている。後にRAID 5を拡張したRAID 6が定義され、RAID 5より耐障害性が必要な場面で利用されている。

導入を検討するユーザにとっては、信頼性 ・ 速度 ・ 予算(ハードディスクの利用効率も含む)の内どれを重視するかを考え、実情にあわせた導入方法を選択することができる。3つを完全に満たすのは難しいが、2つを満たす現実的な方法は充分にある。

RAIDの構成によっては、一部のハードディスクが故障しても仮想ディスクは稼動できることがある。その場合、仮想ディスクを稼働させたまま故障したハードディスクを取り外して代わりのハードディスクに交換することにより装置を停止することなく運用を続けることができる。このように装置が稼働中に接続しなおして、即座に利用できる機能を「ホットスワップ(活線挿抜)」と呼ぶ。ホットスワップ機能を使用するには装置側でハードウェアとして対応していることが前提となるため、サーバ用途など24時間連続稼働が求められる装置ではホットスワップが実質的に標準装備となっている。

RAIDは、大容量データの高速処理や耐障害性の向上を必須要件とする大規模な業務用サーバやワークステーション、特定目的に製造されたコンピュータ機器等に用いられていたが、近年、小規模サーバやパソコンにも普及しつつある。

◇RAIDが一般ユーザに普及してきた要因

・ デジタルデータの重要性が高まっているため

・ HDD (ハードディスクドライブ) が大容量化し、一般ユーザにとっても故障時に失われるデータ量を無視できなくなったため

・ HDDやRAID関連製品も低価格化、RAID機能のチップセットへの内蔵(HDDさえあれば追加投資無しでRAIDが利用できる)が進んでいるため

RAIDは複数のHDDを用いて、仮想ディスクの故障する可能性を低減させる技術である。そのため、ファイルを誤消去など人為的なもの、コンピュータウィルスによるファイルの破壊、ファイルシステムの不整合など、ソフトウェア的な障害には対応できない。またHDDが同時期に複数故障する場合等、単体のHDDに比べれば非常に低いが故障の可能性を持つ。

一方でバックアップは、データを静的な状態で、一定期間、複数世代、保存するものであり、RAIDとは役割が異なる。データはRAIDとバックアップの両者を組みあわせて運用することにより、サービスの継続性を保証しつつ、高い安全性を持って保全することができる。

◆RAIDの方式

RAIDを実装する方法としては、ハードウェアで実現する方法(ハードウェア方式)とソフトウェアで実現する方法(ソフトウェア方式)がある。この2方式は明確に分類できるものではなく、中間的な方式がいくつか存在する。

◇ ハードウェア方式

ハードウェア方式は、RAIDコントローラカードを使用するものとディスクアレイユニットを用いる2方式が存在する。

 RAIDコントローラカード

この方式は、RAIDコントローラと呼ばれるカードを装置に取り付け、パリティ演算やディスクの管理などを任せるものである。一部のマザーボードにはRAIDコントローラをあらかじめ実装している製品がある。

純粋なハードウェア方式では、ホストが僅かな指示を送るだけでRAIDコントローラが具体的な処理を全て行うため、CPUの負荷が低減される。しかし、コントローラ毎に制御方法が異なるため、OS側で各RAIDコントローラカードへの対応が必要であり、専用のドライバが必要となる。

一方、RAIDコントローラカードの中には、RAID機能の大部分をソフトウェアで実現しているものもある。この場合、OS起動前にRAID機能を使用可能であるがCPUの負荷はソフトウェア方式と大差ない。このため、ソフトウェア方式に分類される。

 ディスクアレイユニット

コンピュータやOS側からは単なるSCSIやファイバーチャネルのドライブとして見えるため、特別なドライバが必要なく、CPUへの負荷が全くない。更に、ホットスワップやホットスペアはもとよりオートリカバリ機能を備えているため、運用コストをも低減することが出来る。ディスクアレイユニット内のハードディスクが故障した場合は、シリアルポートやイーサネットを通じて状態を監視ソフトに通知する機能が備わっている。また、ディスクアレイユニットの中にはデファレンシャルSCSIやファイバーチャネルを使い、2台のサーバで1台のディスクアレイユニットを共有出来るものもある。複数台のディスクアレイユニットを組み合わせて専用の制御用サーバがセットになったものもある。

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