RAID​の​概要

概要

RAID(Redundant Array of Inexpensive Disks)​は、​Redundant Array of Independent Drives​として​も​知​ら​れ​て​おり、​複数​の​ハード​ドライブ​で​の​データ​分割​または​複製​を​行う​大​容量​記憶​方式​の​一般​用語​です。​RAID​モード​に​は、​非常​に​広い​帯域​幅​の​アプリケーション​で​データ​を​ハード​ドライブ​に​転送​できる​よう​に​する​もの​も​あれ​ば、​冗長性を持たせて、​ハード​ドライブ​障害​が​データ​損失​の​原因​に​なら​ない​よう​に​する​もの​も​あり​ます。​この​技術​資料​では、​RAID​の​仕組み、​異なる​RAID​モード、​および​ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ​が​提供​する​RAID​ソリューション​の​一部​を​ご​紹介​し​ます。

内容

異なる​RAID​構成

データ​スト​リー​ミン​グ​の​ボトルネック​の​1​つ​は、​実際​の​ハード​ドライブ​の​読み取り/​書き込み​速度​です。 データ​が​ハード​ドライブ​に​書き​込​ま​れる​時、​ディスク​ヘッド​の​動作、​および​ハード​ドライブ​の​バス​速度​によって、​データ​の​物理​ディスク​へ​の​転送​レート​が​制限​さ​れ​ます。​これ​が​1​つ​の​ハード​ドライブ​システム​の​転送​レート​を​主に​制限​し​て​いる​要因​です。​RAID​アレイ​は、​ハードウェア​や​ソフトウェア​を​使用​し​て​透過​的​に​多数​の​ハードディスク​を​1​つ​の​論理​ユニット​に​組み込み​ます。​この​アレイ​は​ユーザ​や​OS​側​から​は​1​つ​の​ドライブ​に​見え​ます。

 

異なる​RAID​レベル

RAID 0:​パリティ​なし​の​ストライピング​(2​つ​以上​の​ディスク​が​必要) – データ​が​複数​の​ディスク​間​で​フラグメント​に​均等​に​分割​さ​れ​ます。​RAID​アレイ​の​最高​読み取り/​書き込み​レート​は、​理論​的​に​は​個々​の​ドライブ​の​読み取り/​書き込み​レート​に​アレイ​内​の​ドライブ​の​数​を​かけ​た​もの​と​同じ​です。​これ​は、​データが均等に分割され、​全て​の​ディスク​に対して​同時に​書き込み/​読み取り​さ​れる​ため​です。 これ​は​最速​の​RAID​構成​ですが、​どれ​か​1​つ​の​ドライブ​に​障害​が​発生​すると、​アレイ​全体​が​破損​し、​データ​は​復元​でき​ま​せん。

               

RAID 1:ミラー​リング​(偶数​個​で、​2​つ​以上​の​ディスク​が​必要) – 冗長​性​のみ​に​焦点​を​絞り​ます。​データ​は​RAID​アレイ​の​全​ドライブ​間​で​ミラー​リング​さ​れ​ます。​RAID 1​として​構成​さ​れ​た​アレイ​の​読み取り/​書き込み​性能​は、​個々​の​ドライブ​の​読み取り/​書き込み​性能​と​同じ​です。​ただ、​ドライブ​が​機能​し​て​いる​限り​は​アレイ​は​動作​を​継続​する​ため、​この​アレイ​に​は​高い​信頼​性​が​ある​と​いえ​ます。

 

RAID 5:分散​パリティ​を​持つ​ストライピング​(3​つ​以上​の​ディスク​が​必要) – パリティ​情報​は​ドライブ​に​保存​さ​れる​ので、​1​つ​の​ディスク​に​障害​が​発生​し​て​も​アレイ​は​復元​でき​ます。​この​パリティ​情報​は​全て​の​ディスク​を​介​し​て​巡回​さ​れ​ます。​性能​の​向上​の​度合い​は、​RAID 0​を​やや​下回り​ます​が、​障害​保護​の​向上​の​度合い​は、​RAID 5​の​ほうが​RAID 0​を​上回​って​最適​と​いえ​ます。

RAID 6:​分散​ダブル​パリティ。​RAID 5​と​同様、​データ​と​パリティ​の​ブロック​を​RAID 5​の​よう​に​ドライブ​の​アレイ​全体​に​ストライピング​し​ます。​ただし、​データ​の​各​セット​につき​2​つ​の​パリティ​情報​を​作成​し​ます。​RAID 6​は​複数​の​ドライブ​障害​に​耐える​こと​が​でき​ます。   

 

 

RAID 1+0(RAID 10​とも​呼ばれる)

RAID​レベル​は​組み合わせる​こと​で、​冗長​性​を​持​た​せ​ながら​性能​を​向上​させる​こと​が​でき​ます。​RAID 1+0​は​まず​データ​を​ミラー​リング​し​て​から​ストライピング​し​ます。​これ​によって​性能​は​向上​し、​耐故障​性​が​高まり​ます。

RAID 0+1(RAID 01):

RAID 01​は​RAID 10​と​似​てい​ます​が、​RAID​レベル​は​逆転​し​ます。​RAID 01​は​まず​データ​を​ストライピング​し​て​から​ミラー​リング​し​ます。​性能​の​向上​の​度合い​は​RAID 0​と​同様​で、​冗長​性​が​高まり​ます。

次​の​表​は​異なる​RAID​構成​を​まとめ​た​もの​です。

RAID​モード ドライブ​の​最低数 説明 メリット デメリット
0 2​ドライブ データストライピング 最高​速度 1​つ​の​ドライブ​に​障害​が​発生​すると​データ​が​損失​する
1 2​ドライブ ディスク​ミラー​リング 最も​優​れ​た​信頼性 読み取り/​書き込み​性能​は​向上​しない
5 3​ドライブ ブロック​レベル​データ​スト​ライ​ピン​グ​と​分散​パリティ 高速、​高い​信頼​性、​高性能​と​信頼​性​の​トレードオフ 書き込み​速度​が​RAID 0​より​遅い
6 4​ドライブ ブロック​レベル​データ​スト​ライ​ピン​グ​と​分散​ダブル​パリティ 複数​の​ドライブ​障害​に​耐える​こと​が​可能 書き込み​速度​が​RAID 5​より​遅い
1+0 4​ドライブ ミラー​リング​と​ストライピング​の​組み合わせ 高速、​高い​信頼性 高​コスト、​最低​4​つ​の​ドライブ​が​必要

 

サンプリング​の​ベンチマーク

次​の​表​では、​あらゆる​ハード​ドライブ​と​RAID​アレイ​の​最高​書き込み/​読み取り​レート​を​比較​し​てい​ます。​全て​の​RAID​アレイ​は​RAID 0​として​構成​さ​れ​ま​した。​ピーク​(Peak)​の​マーク​が​ある​番号​は、​一定​時間​しか​維持​でき​ない​ピーク​レート​を​示し​てい​ます。

 

ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ​の​RAID​ソリューション

ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ​は、​PXI Express​システム​向け​に、​4​ドライブのHDD-8263、​4​ドライブのNI 8260、​および​12​ドライブのHDD-8625HDD-8264 RAID​ソリューション​を​提供​し​てい​ます。HDD-8263は、​RAID​レベル​0、​1、​5、​および​1+0​として​構成​でき​ます。​200 MB/​秒​の​連続​スループット​と​1 TB​の​容量​を​備え​てい​ます。NI 8260は、​RAID 0​および​JBOD​として​構成​でき​ます。​ハード​ドライブ​使用​時​で、​200 MB/​秒​の​連続​スループット​と​1 TB​の​容量​を​備え​てい​ます。NI 8260は、​ソリッドステート​ドライブ​の​もの​も​あり​ます。HDD-8264は、​RAID​レベル​0​として​構成​でき​ます。​600 MB/​秒​の​ピーク​スループット​と​3 TB​の​容量​を​備え​てい​ます。HDD-8625は、​RAID​レベル​0、​1、​1+0、​5、​および​6​として​構成​でき​ます。​750 MB/​秒​の​連続​ピーク​スループット​と、​6 TB​または​12 TB​の​ストレージ​容量​を​備え​てい​ます。​ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ​の​RAID​ドライブ​は​全て、​19​インチ​幅​ラック​に​収まる​よう​に​設計​さ​れ​て​おり、​HDD-8263​が​1U、​HDD-8264/5​が​2U​の​高​さ​に​なり​ます。​NI 8260​は​3U​の​ため、​PXI Express​シャー​シ​の​3​スロット​を​使用​する​よう​に​設計​さ​れ​てい​ます。

ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ​は、​200 MB/​秒​の​連続​スループット​を​備えたNI 8352およびNI 8353 4​ドライブ​RAID​ラック​マウント​コントローラ​も​提供​し​てい​ます。​これらの​デュアル​および​ク​アッ​ド​コア​ラック​マウント​コントローラ​に​は​あらかじめ​高速​アプリケーション​向け​の​RAID 0(ストライピング)​が​構成​さ​れ​てい​ます。​また、​冗長​性​と​データ​の​整合性​に​適​した​RAID 1(ミラー​リング)​に​再​構成​する​こと​も​でき​ます。

NI RAID​ソリューション​および​ラック​マウント​コントローラ​は​エンタープライズ​クラス​の​ハード​ドライブ​を​使用​する​ため、​高性能​と​データ​整合性​が​実現​し​ます。

まとめ

効率​の​よい​大​容量​記憶​方式​で​ある​RAID​は、​転送​速度​を​向上​により​ストリーミング・​アプリケーション​で​の​利用​を​可能​にし、​冗長​性​を​向上​し​て​データ​の​安全​性​を​確保​し​ます。​RAID 0​は​高速​データ​転送​が​必要​な​アプリケーション​に​最適​です。​RAID 5、​RAID 1+0、​および​RAID 0+1​は、​高速​転送​と​冗長​性​の​組み合わせ​が​必要​な​アプリケーション​に​適​し​てい​ます。​RAID 1​は、​速度は重視せず、​高い​データ​整合性​が​必要​な​アプリケーション​に​最適​です。