RAIDレベル、構成などを理解する
概要
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-8625とHDD-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。
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。