「RAID」の解説　〜ITパスポートR5年 問63〜

RAIDとは、Redundant Arrays of Inexpensive Disks の略であり、複数のハードディスク（HDD）を組み合わせることで一つのドライブのように、認識・表示させる技術のことです。

RAIDとは？

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RAIDのメリット

複数のHDDを組み合わせたRAIDにすることでメリットがあります。あるHDDが故障したとしても、そのHDDを交換するだけですぐ元通りにデータを復旧することができます。しかも、特定のHDDが故障をしたり復旧をしていたりしている中でも、ほかのHDDは問題ないため、データには問題なくアクセスが可能です。

また、データ書き込みの高速化のメリットがあります。RAIDには、パソコンから送られてきたデータを自動で分散し、複数のHDDへ一度に書き込む機能があります。分散して一度に複数台のHDDにデータを書き込むことで、1台のHDDに順番にデータを書き込むより高速化できます。

RAIDの「冗長性」とは

耐障害性を高めるため、予備システムを準備して、システム全体を二重化することを冗長化と呼んでいます。冗長化によって、システムの安全性や信頼性を高めた状態を「冗長性がある」と表現します。

RAIDは複数台のHDDを組み合わせることで冗長化し、冗長性を確保しているといえます。ただし、RAIDにはいくつものレベルがあり、冗長性を高めれば高めるほど導入コストが高くなります。そのため、どのレベルの冗長性を求めているのかを確認しながらRAIDを選ぶことが重要です。

RAIDの種類

RAIDには、HDDへのデータの割り振り方やデータの冗長化の方法によって、さまざまなレベルがあります。RAIDレベルは、RAID 0、RAID 1、RAID 2、RAID 3、RAID 4、RAID 5など、数多く存在します。

RAID 0

RAID 0はデータを分割し、複数台のハードディスクに同時に分散して読み書きします。そのため、高速化が可能となります。なお、ストライピングとも呼ばれます。冗長性がなく耐障害性もないが、実装要素（ハードウェアおよびソフトウェア）はRAIDのそれらを転用できるため、他のRAIDモードとともに実装していることが多いです。最低2台のドライブが必要になります。

RAID 1

RAID1は複数台のハードディスクに、同時に同じ内容を書き込みます。これをミラーリングと呼ばれます。最もシンプルな方式であり、RAIDの弱点であるコントローラの故障にも対応しやすいです。最低2台のドライブが必要になります。

RAID3

RAID 3はRAID3の誤り訂正符号を排他的論理和によるパリティに変更し、演算コストを低減したものになります。最低3ドライブで構成され、1台を誤り訂正符号に割り当て、残りの複数台にデータを記録します。

ビデオ編集機器においてはアクセスの殆どがシーケンシャルアクセスであることから、現在でもRAID 3が用いられている場合があります。なお、パソコンやサーバでRAID 3を用いるメリットは存在しません。

RAID 4

RAID4はRAID3のI/O単位をブロックに拡大し、I/O効率の改善を図ったものになります。最低3台で構成されています。

RAID 5

RAID5は、水平パリティを使用して複数のハードディスクに誤り訂正符号データと共に分散させて記録することで、RAID 3、RAID 4のボトルネックを回避しています。なお、最低3ドライブが必要になります。

RAID1に比べて使用効率に優れています。また、RAID0のように複数のディスクに分散しているため読み出し性能が優れています。

書き込む場合は、パリティブロックを作成しなおすために、ディスクからの既存パリティ読み出しとパリティ演算が伴うが、I/Oプロセッサを搭載した高価格帯製品ではパリティを大容量キャッシュに保存しパリティ演算をI/Oプロセッサや専用演算機にて行う事で速度低下を回避しています。

RAID 6

RAID 6は、任意の2つのハードディスクに障害が発生してもデータが復元できるRAIDになります。冗長データを2種類作成し2つのディスクに記録することで、2重障害に対応でき、同時に2ドライブが故障しても復元できます。なお、最低4ドライブを必要となります。

1つの冗長データはRAID5と同じようにパリティ符号を用います。もう1つの冗長データは、異なるアドレスのデータからパリティを生成する方式や、異なる係数を乗算してから生成する方式など、複数の実装形態があります。

RAIDに関する問題（令和5年問63）

容量が500GバイトのHDDを2台使用して，RAID0，RAID1を構成したとき，実際に利用可能な記憶容量の組合せとして，適切なものはどれか。

出典：令和5年度  ITパスポート試験公開問題 問63

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