テクノロジ系システム構成要素出題頻度 ★★

RAID

複数のディスクを1台のように使うRAIDを、ノートの分担書きとコピーの例えで図解。RAID0・RAID1・RAID5・RAID6の仕組みと違い、パリティによる復元、実際に使える容量の計算まで、比較問題と計算問題が解けるようになります。

この単元の用語:RAID / ストライピング / ミラーリング / パリティ / RAID0 / RAID1 / RAID5 / RAID6 / 冗長化

サーバって、ハードディスクが壊れたら大事なデータが全部消えちゃうんですか?

そうならないように、ディスクを何台か組み合わせて1台のように使う工夫があるんだ。それが RAID(レイド)。ノートを友達と分担して書いたり、コピーを取ったりするイメージだよ。

RAIDとは

RAID(レイド)は、複数のディスクを組み合わせて、1台の大きなディスクのように使う技術 です。組み合わせ方によって RAID0、RAID1、RAID5、RAID6 などの種類(レベル)があり、目的が違います。

  • 速くする(読み書きを複数台で分担する)
  • 壊れにくくする(1台が壊れてもデータを失わない = 冗長化)

RAID0とRAID1

RAID0(ストライピング) は、データを細かく分けて 複数のディスクに分散して書き込み ます。2人で1冊のノートを分担して書くと速く終わるのと同じで、読み書きが高速 になります。ただし予備の情報を持たないため、1台でも壊れるとデータを失います。

RAID1(ミラーリング) は、同じデータを2台のディスクに書き込み ます。鏡(ミラー)に映したように同じ内容を持つので、1台が壊れてももう1台で使い続けられます。そのぶん、使える容量は全体の 半分 になります。

RAID0(ストライピング) A C B D ディスク1 ディスク2 分担して書くので速い 1台壊れるとデータを失う RAID1(ミラーリング) A B A B ディスク1 ディスク2 同じ内容を2台に書く 1台壊れても大丈夫。容量は半分
RAID0はA〜Dを2台に振り分け、RAID1は同じA・Bを2台ともに書く

RAID5:パリティで復元する

RAID1は安全ですが、容量が半分になるのがもったいない。そこで登場するのが RAID5 です。データと一緒に パリティ という 復元用の情報 を書き込み、1台が壊れても残りのディスクから計算でデータを復元します。

パリティのイメージ(足し算で考える)

ディスク1に「3」、ディスク2に「5」を記録し、パリティとして合計の「8」を別のディスクに記録しておきます。

ディスク2が壊れても、8 − 3 = 5 と計算すれば、失われた「5」を復元できます。

(実際には足し算ではなく、排他的論理和(XOR)という計算を使いますが、考え方は同じです。)

RAID5では、パリティを特定の1台に集めず、すべてのディスクに分散して 書き込みます。

A1 A2 Aのパリティ B1 Bのパリティ B2 Cのパリティ C1 C2 ディスク1 ディスク2 ディスク3 オレンジ=パリティ。どの1台が壊れても、残り2台から復元できる
3台のRAID5。パリティが各ディスクに分散しているので、合計でディスク1台分がパリティに使われる

RAID5の要点は次のとおりです。

  • 最低3台 必要
  • 1台の故障 までなら復元できる(2台同時に壊れると復元できない)
  • 使える容量は (台数 − 1)台分

RAID6 は、パリティを 2種類(2重) 持つ方式です。2台が同時に故障しても 復元でき、使える容量は (台数 − 2)台分、最低4台必要です。

4つの方式を比較する

方式別名仕組み故障に耐えられる台数使える容量(n台)最低台数
RAID0ストライピング分散して書き込む0台(冗長性なし)n台分2台
RAID1ミラーリング同じデータを2台に書く1台全体の半分2台
RAID5—データ+パリティを分散1台n − 1台分3台
RAID6—データ+2重パリティを分散2台n − 2台分4台

容量2TBのディスク5台で構成したとき、使える容量は?

  • RAID0:5 × 2TB = 10TB
  • RAID5:(5 − 1)× 2TB = 8TB
  • RAID6:(5 − 2)× 2TB = 6TB

容量4TBのディスク2台をRAID1にしたとき:4TB × 2台 ÷ 2 = 4TB

RAID0 は「0(ゼロ)= 冗長性ゼロ」、RAID1 は「1台分のコピー」、RAID5・6 は「パリティで復元」。RAID6は5より1台多く壊れても大丈夫、と数字に結び付けて覚えよう。

RAIDを組んでおけば、バックアップはいらないですね!

そこは要注意! RAIDはディスクの故障には強いけど、うっかりファイルを消したり、ウイルスに壊されたりすると、その操作もそのまま全ディスクに反映されてしまう。だからバックアップは別に必要なんだ。

試験に出るポイント

  • RAID0(ストライピング):分散書き込みで高速化。冗長性なし、1台の故障でデータを失う
  • RAID1(ミラーリング):同じデータを2台に書く。使える容量は 半分
  • RAID5:パリティを分散して記録。1台の故障まで 復元でき、容量は (n − 1)台分、最低3台
  • RAID6:2重パリティ。2台の故障まで 復元でき、容量は (n − 2)台分
  • RAIDは バックアップの代わりにはならない

確認クイズ

選択肢をタップすると、すぐに正解と解説が表示されます。

Q1容量1TBのディスク4台でRAID5を構成した。実際にデータを保存できる容量はどれか。

Q22台のディスクに同じデータを書き込むことで、一方が故障してもデータを失わないようにするRAIDの方式はどれか。

Q3RAID0に関する記述として、適切なものはどれか。

Q4容量2TBのディスク6台でRAID6を構成した。実際にデータを保存できる容量はどれか。