- SHARE
- ツイート
RAIDとは複数台のHDDを組み合わせて仮想の1ボリュームとして認識させる技術です。
複数のHDDを組み合わせることで、1台のHDDで動作させるよりも高速化や冗長性を高めることが可能となります。
RAIDには数種類があり、ドライブの信頼性や速度、コストパフォーマンスを改善するのにもってこいですが、きちんとツボを押さえないと逆効果になることもしばしばです。
それぞれの長所短所を把握して自分の環境にあったRAIDを構築しましょう。
<このページの目次>
RAIDとは複数台のHDDを組み合わせて仮想の1ボリュームとして認識させる技術です。
複数のHDDを組み合わせることで、1台のHDDで動作させるよりも高速化や冗長性を高めることが可能となります。
RAIDには数種類があり、ドライブの信頼性や速度、コストパフォーマンスを改善するのにもってこいですが、きちんとツボを押さえないと逆効果になることもしばしばです。
それぞれの長所短所を把握して自分の環境にあったRAIDを構築しましょう。
<このページの目次>
RAIDとは複数台のHDDを組み合わせて仮想の1ボリュームとして認識させる技術です。
複数のHDDを組み合わせることで、1台のHDDで動作させるよりも高速化や冗長性を高めることが可能となります。
*2台のHDD、個別に使うこともできるが、1台のHDDとして動作されることもできる
RAIDには複数台のHDDと、RAIDに対応したチップセットが必要で、OSのインストールの時点でRAID用のドライバを一緒にインストールしなくてはなりません。
容量や速度、冗長性などはRAIDの種類によって大きく異なり、使っている環境に最適なRAIDを構成しないと逆効果になることも多々あります。
これらの理由から、なかなか初心者には敷居が高い技術ですが、うまく活用すれば性能を高めたり、データをより強固に保護できたりと、RAIDの利点を生かすことができればよりパソコンの利便性を高めることができます。
RAIDの基本的な注意点として「同じ容量で、同じ性能のドライブ」を組み合わせるという点を留意しておきましょう。
容量が違ったり、性能が違ってもRAIDは構成できますが、容量の少ないドライブに合わせられたり、性能が低いドライブに足を引っ張られたり、さらに相性問題が発生することもあります。
このためRAIDは原則的に同じ型番のHDDで揃え、可能であれば生産時期も同じもので揃えるのが理想となります。
まずは、RAIDに使うチップセットやRAIDカード、RAIDの種類の説明から入ります。
RAIDに対応したハードウェアには、マザーボードのチップセット、RAIDカードのコントローラなどがあります。
マザーボードのチップセットにはCPUの制御から拡張カードの接続など様々な機能が統合されていますが、その中にHDDなどを繋ぐSATAの制御もあります。
SATAの速度(規格)は何か、SATAを何ポート接続できるか、そしてどんな種類のRAIDを使用できるかといった仕様は、マザーボードのチップセットによります。
マザーボードにはチップセットの他に、さらにSATAポートを増やすために拡張チップが搭載されている場合もあります。
そういったチップでもRAID機能を持ったものがあります。
*マザーボードのSATAポート、このマザーボードの場合橙の6ポートがチップセット、紫の2ポートが拡張チップで制御されている
実際には、マザーボードの仕様表のスペックを見て、SATAのポート数やRAIDの対応を調べるといいでしょう。
RAIDカードは、SATAの拡張カードでRAID機能を持ったものです。
ピンからキリまであり、SATAの拡張カードにおまけ程度にRAID機能があるものから、専用のチップを搭載し高速な処理やチップセットでは不可能な高度な機能に対応したものまであります。
*低価格なRAIDカード、SATAが2ポートでRAID 0/1 JBODに対応している
マザーボード自体にRAID機能が無い場合や、マザーボードではできない高度な設定をしたい場合、マザーボードのポートを使いきってさらにHDDを増設する場合などにこういったRAIDカードを利用します。
この他、当然ながらRAIDには複数台のHDDが必要になります。
次項からのRAIDの種類では、種類ごとの最低限の必要台数も説明してまいります。
RAID 0は1つのデータを複数のドライブに分けて書き込むことで、高速化する技術です。
台数が増えるほど高速化が可能で、仮想化されたディスクの容量は、構成したHDDの合計容量になります。
例えば、1TBのHDDを2台でRAID 0を構成すれば、1つのデータを2台に分けて書き込み、容量は2TBのHDDとして扱われます。
1TBが4台ならば、4つに分けて書き込み、容量は4TBとなります。
わかりやすく言い換えれば「複数台のHDDを1台の大容量で高速なHDDとして扱う」という、大きな高性能化が可能です。
反対にデメリットとしては、故障に弱いという点です。
1つのデータを分けて書き込むため、RAID 0を構成しているHDDのどれか1台が故障したら、全てのデータが消えてしまいます。
RAIDを構成するドライブの台数が増えれば、その分高性能になりますが、故障の発生率は台数に比例して高くなります。
このため、大容量のドライブを構築できますが、重要なデータを入れるのには不向きとなります。
また、データが分散されてしまうため、ランダム読み出しの性能は低下してしまうというデメリットもあります。
大容量化よりも高速化に注目し、性能が必要なマシンで構成し、データのバックアップは常に忘れないようにすれば有効活用ができるでしょう。
*ストライピング、1つのデータを縞模様(ストライプ)のように分けて2つのHDDに書き込む
RAID 1は複数台のHDDに同じデータを書き込むことで、データを強固に保護することができます。
複数台のHDDに同じデータを書き込むため、容量は1台分の容量になります。
パソコンでの使用ならば、だいたい2台でミラーリングし3台以上使うことはほとんどありません。
データを保護する技術としては、単純でわかりやすく、もっとも基本的なRAIDといえます。
同じデータが複数台に書き込まれているため、HDDが1台故障しても、データは無事で、対障害性が高く、大切なデータを保護するのに向いています。
重要なデータを保存するパソコンや、小規模なサーバーでは非常に利用価値が高いといえます。
難点は容量の少なさですが、最近では、大容量のHDDが低価格化しているので、大切なデータを保護するためにはさほど痛手ではないでしょう。
以外に盲点なのが、同じ型番で同じ生産時期のHDDを2台でRAID 1を組んでいると、故障時期が重なる場合があり、2台まとめて故障したりという事態もありえます。
また、同じように、1台故障した場合、もう1台も寿命が近い可能性が高いため、手早くバックアップしましょう。
RAID 1を構築しているからといって、油断せずに、定期的にバックアップしておくことを心がけるとより強固なデータ保護をすることができます。
*ミラーリング、鏡に映したように同じデータを2台に書き込む、1台壊れてもデータはもう一台に残っている
RAID 5は3台以上のHDDにデータを分散して書き込み、さらに、データを保護するパリティデータを作成する方式です。
RAID 0の高速化にデータの保護をプラスしたイメージとなります。
容量はHDDの合計容量から1台分の容量を引いた容量になります。
1TBのHDD3台でRAID 5を構築しているなら2TB、1TBのHDD4台ならば3TBです。
台数が増えるほど、容量の使用効率が良くなり、速度も高くなります。
このため、RAIDの中でもかなりコストパフォーマンスが優れているのがRAID 5です。
マザーボードの標準機能で、RAID0/1/5に対応しているものも多いため、導入が容易なRAIDの中でもっとも効果的なRAIDともいえます。
パリティは、データのバックアップでこれも分散して各々のHDDに分散されて作成され、1台HDDが故障しても、パリティのデータを利用してパソコンを使用できる状態を保つことができます。
速度と冗長性を両立できますが、RAID 0と比べると、パリティを作成する手間から書き込み速度は遅くなり、反対に読み込み速度は速くなります。
書き込み速度はドライブの台数が増えるほど高速になります。
データの保護に関しては、HDD1台の故障に耐えることができます、台数が増えても故障に対する耐性は1台だけなので注意しましょう。
1台故障した状態の動作は、故障したHDDに入っていたデータを他のHDDに分散されいるパリティから復元しつつ読み込むことになります。
そのため、1台故障した状態では読み出し速度が低下します。
また、1台故障した状態で、もう1台故障してしまうとRAID 0と同様に全てのデータを失うことになります。
故障したHDDを交換することで復元自体は簡単ですが、復元に時間がかかり、復元している間にさらに1台故障するというケースも散見されます。
速度、容量、安全性ともにかなりバランスのいいRAID 5ですが、2台故障した場合にリスクというのも忘れないようにしましょう。
*パリティに注目、例えばHDD3が故障した場合、中に保存されているa4a6のa4はHDD2のパリティから、a6はHDD1のパリティからデータが作成される
RAID 6は、4台以上のHDDに分散してデータを書き込み、パリティを2重に作成するという、RAID 5の発展系ともいえるRAIDです。
容量は合計容量から2台分の容量を引いた容量になります。
1TBのHDD4台なら2TB、1TBが5台なら3TBになります。
長所、短所はRAID 5に準じますが、RAID 5と違いパリティを2つ作成するため、1台故障した状態でもRAID 5の通常使用と同等の信頼性を確保し、HDD2台の故障まで対応できます。
1台故障時の復旧では、RAID 5からの復元作業よりも素早く復旧でき、さらに復旧中にもう1台故障したとしてもまだデータは失われません。
RAID 6でデータが失われるのはHDDが3台同時に故障した場合になり、そこまでの事態に陥ることはきちんとHDDを管理していればそうそうありません。
難点としては、初期投資の高さが挙げられます。
マザーボードの機能ではだいたいがRAID 0/1/5までの対応で、RAID 6への対応は専用のRAIDカードが必要なります。
RAID 6に対応したRAIDカードはかなり高価で、HDDも最低4台必要と出費がかさみます。
もっとも、長期的な運用では性能と安全性の高さから管理しやすく、多少導入にコストがかかっても導入する価値は十二分にあります。
*パリティ1とパリティ2に注目、同じ内容のパリティが2つのHDDに保存されている、このため2台故障してもパリティからデータを作成できる
RAIDはRAID同士を組み合わせることでさらに冗長性を高めたり、速度と信頼性を両立することも可能です。
一般的パソコンの運用でよく使われるのがRAID 0とRAID 1を組み合わせたRAID 01(0+1)やRAID 10(1+0)です。
RAID 01では、RAID 0でストライピングした高速なHDDイメージをさらにRAID 1でミラーリングすることで冗長性も高めることができます。
*こちらがRAID 01、ストライピングしたボリュームと同じボリュームをもう1つ作成されている。
データが消えるのは、RAID 0を構築している部分が1台ずつ故障した場合
RAID 10では、RAID 1で構築した信頼性の高いミラーリングのHDDイメージをさらにRAID 0でストライピングすることで高速化できます。
*こちらがRAID 10、こちらはミラーリングしたデータを2つに分けている。
データが消えるのは、片方のRAID 1を構築している部分が両方故障した場合
最低台数は、2台×2組で4台で、容量は2組の場合だと半分の容量になります。
RAID 01とRAID 10は基本的にはどちらも同じ考え方で似ていますが、信頼性ではRAID 10の方が優れています。
RAID 5に比べると容量の使用効率は劣りますが、耐障害性では優れます。
RAID 5よりも対応しているマザーボードが多いのも利点です、RAIDカードを使わずに最低限のコストでRAIDを構築する場合に有力な選択肢となります。
RAIDではありませんが、複数台のHDDをまとめる方法としてJBODがあります。
複数台のHDDを連結させるイメージで、各HDDの容量に関係なく構築でき、合計容量も単純に構築に使用したHDDの総容量です。
500GBのHDDと1TBのHDDと2TBのHDDでJBODを構築した場合は3.5TBのHDDとしてコンピューター上からは認識されます。
*JBODでは複数のHDDを1つのボリュームにまとめる
RAIDのような複数台に同時に書き込むことはなく、1台ずつ順に使っていき、速度や信頼性はそれぞれ単独で使っている場合とほとんど変わりません。
故障した場合も、上記の例で1TBのHDDが故障した場合は1TBのHDDの中身と他のHDDに跨って保存されているデータが消えるだけで、500GBと2TBのHDDの中身にはほとんど影響がありません。
あまりパソコンの内蔵HDDでは使用せず、HDDを複数台搭載する大容量の外付けHDDや、あまりデータに信頼性を求めない場合の個人用のファイルサーバーでデータを単純に管理したい時に使用されます。
RAIDに対応していないハードウェアを利用している場合でも、Windowsの機能によって、RAID 0やJBODを利用することも可能です。
ただし、デメリットもあり、ソフトウェアで制御する都合上、CPUの使用率が上がり、メモリも消費します。
Windowsの機能に依存しているため、Windowsのトラブルが発生した際に、前項で紹介したLinuxを利用したデータの復旧が難しいという点も困りものです。
高速化を目的とするRAID 0でCPU負荷がかかりパソコンの動作が遅くなっては本末転倒といえます。
RAID 0/1/5/6とRAID 01/10の説明をしましたが、RAIDは他に RAID 2/3/4もあります。
しかし、これらは現在パソコンではほとんど使用されておらず、実用性も他のRAIDと比べると劣ります。
パソコン、もしくはサーバーやワークステーションで他に用いられるものではRAID 5とRAID 0やRAID 1を組み合わせたRAID 50やRAID 51、RAID 05、RAID 15があります。
最低台数はRAID 5が2組なので6台です、一般的なパソコンではだいたいこれくらいの台数が限界でしょう。
同様にRAID 6とRAID 0やRAID 1を組み合わせるRAID 60/61/06/16もあります。
ここまでくると個人ではかなりオーバースペックになり、コストに見合わないシステムになります。
しかし、RAID 61/16に関しては最低8台で構築し、5台までの故障に耐えるという信頼性を確保できるため、重要なデータを扱う企業では一考の価値があります。
マザーボードのチップセットを利用してのRAIDは、設定をOSのインストール前に行う必要があります。
厳密にはOSインストール後にも設定変更自体は可能ですが、手順がややこしく重要なドライバを後から変更することになるため、可能な限りインストール前に設定し、ドライバのインストールもOSインストールと一緒に行うことを推奨します。
基本的な流れとしては
1.マザーボードのBIOSでHDDモードをRAIDに設定する
2.RAIDの構築をする
3.OSインストール時にRAIDドライバーをインストールする
注意点としては、Windows XPでRAIDドライバをインストールするにはフロッピーディスクでインストールする点です。
FDDが無いパソコンもかなり多くなっているためXPユーザーは注意しましょう。
どうしてもXPでRAIDが必要であればUSB接続のFDDなどを用意してください。
また、ほとんどの場合ドライバをインストールするためのフロッピーディスクは付属されていないため、あらかじめドライバインストール用のフロッピーディスクを作成する必要があります。
RAIDの設定をする前にあらかじめ用意しておきましょう。
*フロッピーディスクの作成に使うファイルはドライバCDの中などに収められている
Windows Vista/7ではCD/DVDやUSBメモリなどからもドライバをインストールできるため問題ありません。
マザーボードのチップセットでRAIDをする場合は、OSをインストールするドライブにRAIDを用いる場合はもちろんですが、当面はOS用ドライブを1台だけで運用し、後々データ用HDDをRAID 1で構築するという場合もあらかじめRAIDドライバをインストールしておく必要があります。
マザーボードのRAIDモードにはAHCIの機能も含まれるため、ドライブの機能を最大限発揮でき、後々の拡張性まで保てるのがRAIDモードになります。
マザーボードにより、細かい設定手順は変わりますが、まずは、BIOSやUEFIの設定です。
BIOS画面は前項「Linuxを使ってのデータ復元方法」で説明したとおり、起動画面で「F2」や「Delete」キーで設定画面に入ります。
やはりメーカー毎に画面が違いますが、メニュー式のAWARD BIOSでは「Integrated Peripherals」に、タブ式のAMI BIOSでは「Advanced」タブの「Drive Configuration」メニューの中から「RAID MODE」や「SATA Controller MODE」といった項目で設定変更可能です。
いずれの場合も「IDE」(もしくは互換モード)「AHCI」「RAID」といった設定項目があり、RAIDに設定します。
*表記はメーカー毎にまちまちだが基本は同じ、RAIDに設定
RAIDに設定し、BIOS設定を保存すればBIOS設定完了です。
BIOS設定をRAIDに変更すると、RAIDの構築が可能となります。
チップセットのRAID構築はメーカーによって異なります。
起動画面でIntelのチップセットでは「Ctrl+I」で設定画面に入ることが多く、AMDチップセットやマザーボードに搭載されている拡張チップの場合も「Ctrl+α」で設定画面に入ります、実際にどのキーを押すかはマニュアルを確認しましょう。
IntelチップセットのRAID設定画面です。
この画面から「Create RAID Volume(RAIDボリュームの作成)」「Delete RAID Volume(RAIDボリュームの削除)」「Reset Disks to Non-RAID(RAIDボリュームのリセット)」が可能です。
製品によってはさらにオプションが充実していることもあります。
*RAIDの初期画面、操作はBIOSに似ており、操作に使うキーは下に表示されている
「Create RAID Volume(RAIDボリュームの作成)」では、この時点で搭載されているHDDを組み合わせてRAIDを構築することができます。
*RAIDボリュームの名称、使用するRAID、RAIDに使うドライブ、ストライプサイズ、ボリュームの容量を設定できる
ストライプサイズとは、RAID 0やRAID 5で何KBずつ分けて書き込むかということ、デフォルトで設定されている数値が最適
「Delete RAID Volume(RAIDボリュームの削除)」では、RAIDボリュームの削除ができます、ボリュームを削除した時点でボリューム内の全てのデータが消えるため注意が必要です。
*ボリュームの削除は、削除したいボリュームを選択しDeleteキーを押し、最終確認画面で「Y」キーを押す
「Reset Disks to Non-RAID(RAIDボリュームのリセット)」では、RAIDを構成するボリュームからHDDを解除することができます。
*RAIDを構成するHDDをボリュームから解除できる、操作は取り外したいHDDを選びSpaceキーを押し、最終確認で「Y」
たとえば、RAID 1を構成するHDDの片方が故障しかけているので取り替える場合などに使用します。
*RAID 1から1台解除した状態、Port0に接続されたHDDが「Non-RAID」になり、RAIDボリュームの状態が「Degraded」になっている
また、RAID 1やRAID 5など複数台で冗長性を高めるRAIDを構成するHDDが故障した場合、新しいHDDに交換して、元の状態に復元する場合にも使用します。
*冗長性を高めるRAIDの構成が崩れている場合、元の状態に復元する案内が出る、接続されているHDDの中から復元に使えるHDDを選ぶ
RAIDを構成するHDDが故障した場合は手早くこの作業を行うようにしましょう。
再三の説明になりますがRAIDドライバはOSインストール時にインストールしなくてはなりません。
そのため、ドライバはあらかじめ用意しておく必要があります。
多くの場合、XP用、Vista/7用ドライバがPC本体のメーカーやマザーボードメーカーと、Intel、AMDといったチップセットのメーカーの両方から供給されています。
メーカーで独自にチューンされている場合も多いので、本体やマザーボードのメーカーのドライバを使うようにし、それで問題があった場合はIntelやAMDから最新のドライバをダウンロードしましょう。
Windwos XPの場合はフロッピーディスクにドライバを用意し、Windows Vista/7では付属されているドライバCDがあれば問題ありません、別途ドライバを用意していた場合はUSBメモリなどからもインストール可能です。
*Vista/7ならドライバCDからインストール可能、XPのフロッピー用のドライバもこの中に入っているのであらかじめ作成を
XPでは、OSインストールディスクから起動した直後に「F6」キーを押してドライバインストールの準備をします。
F6キーを入力できる時間が短いのでインストールディスクを読み込んだらすぐにF6を押す準備をしておきましょう。
*左下に「Prese F6」とある、この表示がある間にF6を押す
F6キーを入力しておくと、次にドライバインストールのオプション画面に進みます。
フロッピーディスクをドライブに挿入して「S」を押すとドライバのインストール画面に進み、インストールすれば後は通常のWindowsインストールの手順と同じです。
*インストールするドライバの入ったフロッピーを挿入して「S」を押す
Windows Vista/7では、Windowsをインストールするドライブを選ぶ段階でドライバの読み込みが可能です。
*Vista/7ならこの画面からドライバをインストールする
CD/DVDやUSBメモリからドライバをインストールすれば、こちらも後の手順は通常のインストールと同じです。
RAIDでよくあるトラブル、正確には最近になってよく問題として浮上するようになったトラブルとして「3TBを超える容量のRAIDボリュームは正常に動作しない場合が多い」という点です。
特にOSをインストールするRAIDボリュームで3TBはかなりシビアです。
原則として、64bit OSとUEFIに対応したBIOSが必須で、さらに個々の環境によります。
そもそも、RAIDを構築していなくとも、3TB以上のHDDでのOS起動には制限があります。
OSを大容量のボリュームにインストールすることはほとんどありませんが、注意しましょう。
特に大容量のHDDでRAID 0を構成するとあっという間に3TB以上になります。
RAIDはドライブの信頼性や速度、コストパフォーマンスを改善するのにもってこいですが、きちんとツボを押さえないと逆効果になることもしばしばです。
RAIDの種類をまとめると
・RAID 0
高速化、最低2台から、信頼性は下がる
・RAID 1
冗長性向上、最低2台から、容量が少ない
・RAID 5
速度と冗長性の両立、最低3台から、単体で使うより容量は減る
・RAID 6
RAID5の発展系、RAIDカードが必要で導入にコストがかかる
・RAID 10(01)
速度と冗長性の両立、最低4台から、容量が少ない
それぞれの長所短所を把握して自分の環境にあったRAIDを構築しましょう。
現在の環境でオススメを挙げるならばデータ用ドライブにRAID 10がベターではないでしょうか、容量自体はそう容量の半分ですが、HDDの大容量、低価格化している現在ではさほど痛手ではなく、むしろ大容量化の弊害で、HDDの故障による大量のデータ喪失の方が総容量が半減するよりもよっぽど痛手といえます。
RAID 10ならば、チップセットで標準対応していることも多く、HDDの台数さえ揃えることができるのであれば気軽に導入可能です。
この他では、OSインストール時にドライバのインストールが必要で、あらかじめドライバを用意しておかなくてはならないという点です。
これらに注意して、RAIDを有効活用してください。