私たちが作り出すデータは毎年劇的に増加しています。4K映画やデジタルゲームからクリエイティブなプロジェクト、日常のファイルまで、どれもが膨大なストレージ容量を占有しています。ハードディスクを単純に増設するだけでは、データが散在し、適切なセキュリティが確保できないことがよくあります。1台のディスクが故障すると、何年も前のファイルが失われる可能性があります。

ここでRAIDの出番です。複数のドライブを1つのシステムに統合することで、 RAIDはパフォーマンスと保護の両方を実現し、通常のディスクをよりスマートで信頼性の高いストレージへと変貌させます。RAIDはほとんどのNAS（ネットワーク接続ストレージ）デバイスの基本的な機能であり、異なるRAIDレベルを使用することで、集中管理されたストレージデバイスにおいて、より大きな容量、より高速な速度、そしてより強固なデータセキュリティを実現します。

このガイドでは、 RAIDとは何かを説明し、さまざまなRAIDレベルを検討し、各構成の長所と短所を強調して、適切なセットアップを選択しやすくします。

RAID とは何ですか?

RAID （Redundant Array of Independent Disks）は、複数の独立したディスクを単一のディスクグループに組み合わせることで構成されます。RAIDレベルに応じて、使用可能な容量を増やしたり、ストライピングによってパフォーマンスを向上させたり、ミラーリングやパリティによってフォールトトレランスを強化したりすることができます。

RAIDは単一の構成ではなく、様々な形式があり、それぞれに長所と短所があります。RAIDのレベルに応じて、速度の向上、データの安全性の向上、ストレージの効率化などが可能です。一般的なRAIDレベルには、RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10などがあり、パフォーマンス重視のもの、データ保護重視のもの、そしてその両方を両立させたものもあります。

RAID は、データを管理するために主に 3 つの手法を使用します。

• ストライピングでは、データが複数のディスクに分散されるため、読み取りと書き込みの速度は向上しますが、ディスク障害から保護されるわけではありません。
• ミラーリングでは、データが 2 台以上のディスクに正確にコピーされるため、ディスクに障害が発生した場合でも強力な保護が提供されますが、より多くのストレージ スペースが使用されます。
• パリティは、ディスク障害時にデータの再構築を支援する追加情報を追加し、ストレージ効率とフォールト トレランスのバランスを実現します。

ハードウェアRAID

ハードウェアRAIDは、 専用のコントローラカードを使用して複数のディスクを管理します。このコントローラは独自のプロセッサとメモリを搭載しており、コンピュータのCPUに依存せずにデータ操作を処理します。多くのエンタープライズ環境では、ミッションクリティカルなタスクにハードウェアRAIDが選択されています。これらのセットアップには、バッテリーバックアップキャッシュや高度なエラー処理などの機能が搭載されていることがよくあります。

利点：

• ホスト CPU からRAID 処理をオフロードし、システム全体の速度を向上させます。

• 特にデータベースや高 IOPS ワークロードで優れたパフォーマンスを実現します。

• ライトバック キャッシュやインスタント フェイルオーバーなどの高度な機能を提供します。

• 独立したコントローラーによりディスクの交換が容易になります。

デメリット：

• 特殊なハードウェアが必要なため、初期コストが高くなります。

• コントローラーに障害が発生した場合、交換やアップグレードは複雑になる可能性があります。

• ドライブとコンポーネントに対する厳格な互換性要件。

ハードウェア RAID は、大規模ストレージ、金融サービス、医療、データの整合性と速度が最も重要となる環境に最適です。

ソフトウェアRAID

ソフトウェアRAIDは、オペレーティングシステムを使用してディスクアレイを管理します。追加のハードウェアを必要としないため、ホームユーザーや中小企業に人気があります。Linux、Windows、macOSなど、多くのオペレーティングシステムはRAIDサポートを内蔵しています。

利点：

• コスト効率が高く、専用のハードウェアは必要ありません。

• 柔軟性が高く、さまざまなドライブの種類やサイズで動作します。

• ソフトウェアを通じて簡単に更新したり新しい機能を追加したりできます。

デメリット：

• ホスト CPU と RAM を使用するため、他のタスクの速度が低下する可能性があります。

• 負荷の高い作業時にはパフォーマンスが低下する可能性があります。

• OS の依存関係により、回復と移行が複雑になる可能性があります。

RAID 1

RAID 1はミラーリングとも呼ばれ、その主な目的はユーザーデータの可用性と回復性を最大化することです。2つのディスクに同時に同じデータを書き込むことで、片方のディスクに障害が発生した場合でも、もう一方のディスクに完全なデータが保存されているため、システムの正常な動作とデータの回復が保証され、高いレベルのデータ冗長性が実現されます。

RAID 1のもう一つの利点は、自動再構築機能です。故障したディスクを交換すると、アレイは正常なディスクから失われたデータをコピーし、新しいディスクに復元します。ただし、このプロセスには少なくとも1つのディスクが損傷していないことが必要であり、再構築によってシステムパフォーマンスが一時的に低下する可能性があります。

RAID 1（ミラーリング）の主な欠点は、ストレージ効率の低さ（実際に使用可能な容量がディスク総容量の半分しかない）、構築コストの高さ（同じデータを保存するのに2倍のディスク容量が必要）、そして書き込みパフォーマンスの向上が限られていることです。RAID 1は高いデータセキュリティを提供しますが、ストレージ効率の低さとコストの問題により適用範囲が限られており、オフサイトバックアップの重要性を代替することはできません。

多くの点で、RAID 0とRAID 1は正反対です。RAID 0は保護なしで最速のパフォーマンスを提供しますが、RAID 1は最大限の保護を提供しますが、効率は犠牲になります。速度、容量、保護のバランスを求める場合は、RAID 5やRAID 6などのより高度なRAIDレベルの方が適しているかもしれません。

RAID 5とRAID 6

RAID 5

RAID 5とRAID 6は、広く普及している2つのRAIDレベルです。RAID 5は、最低3台のハードディスクを必要とするディスク冗長アレイ技術です。分散パリティを使用し、データとパリティ情報をすべてのディスクに分散します。この設計により、専用のパリティディスクのボトルネックが解消され、パフォーマンスと耐障害性が向上します。RAID 5の利点は、1台のディスクに障害が発生した場合でも、残りのディスクのデータとパリティ情報を使用して、失われたブロックを再計算・再構築できるため、データの復元と可用性の確保が可能になることです。

RAID 5はRAID 3と非常によく似ています。RAID 3の改良版と言えるでしょう。RAID 3では、パリティ情報を保存するために専用のディスクを使用します。このアプローチは冗長性とフォールトトレランスを提供しますが、パフォーマンスのボトルネックが発生します。RAID 5では、パリティをすべてのディスクに分散することでこの問題を回避します。

RAID 5にも欠点があります。書き込みのたびにパリティ計算が必要となるため、RAID 0やRAID 10と比較して書き込みパフォーマンスが低下します。さらに、ディスク障害後の再構築には長い時間がかかり、残りのドライブに負担がかかります。そのため、復旧中に二次障害が発生するリスクが高まります。

この記事では、様々なRAID構成を紹介し、それぞれのメリットとデメリットを概説しました。RAID構成を理解することで、NASを選ぶ際により多くの情報に基づいた判断を下すことができ、データ保護と使いやすさという特定のニーズに合った構成を確実に見つけることができます。