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RAID の 基礎知識

安定性 や 処理速度を高めるディスク構成

レイド ( Redundant Arrays of Inexpensive Disks ) は 直訳すると「 安価なディスクの冗長配置 」で、システム障害に備えて 無駄な安物ディスクを用意する構成を意味している。

現在のハードディスク ( HDD ) は  安定性 も 速度も飛躍的に向上しているが、物理ドライブの経年劣化は避けることができず、使用環境によるが 早ければ 3 年~ 5 年で 注意が必要なレベルになるため、複数台の HDD を用意して 1 台 故障しても 他の HDD がデータを保持している 環境が RAID 構成。
RAID は単一ディスクにあるリスクを複数のディスクを使用して 速度 や 信頼性を向上させるもので、障害時に備えデータを複製して保存するバックアップとは 根本的な意味合いが異なる。



RAID の種類 – RAID レベル

RAID には複数の構成 ( RAIDレベル ) があり、構成の欠点を補うために RAIDレベル を組み合わせて使用することもできる。

RAID を構成する際 容量 や 回転速度の異なるドライブを混在させると 最も低いスペックに合わせて処理が行わるため、 RAID メンバーにする HDD は 同容量で 回転率も同じドライブ の利用が効率的で、同じベンダーで同じモデルの使用が推奨 されている。
代表的な RAIDレベル
RAID 0 / RAID 1 / RAID 5 / RAID 6

RAID 0  – ストライピング

RAID 0 ( ストライピング ) は 複数のディスクにデータを分散させて 読み書きするため 高速化を図ることができる反面、耐障害性がなく 故障率は単一のディスク使用時と比較して 使用している HDD の数だけ高くなる。

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RAID 0 を構成するためには最低 2 台の HDD を必要とし、複数の HDD を 1 台のディスクのように扱うため、1 TB の HDD を 3 台使用して RAID 0 を構成した場合 サイズは 3 TB になり 単一のディスク使用時の 約 3 倍 の 書込 / 読込 速度の向上を期待できる。

RAID 0 は 構成している HDD が 1台 故障すると すべてのデータにアクセスできなくなる。

RAID 1 – ミラーリング

RAID 1 ( ミラーリング ) は 同一データを複数のディスクに書き込みを行うため 耐障害性は 高いが 高速化は得られない。

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RAID 1 を構成するためには最低 2 台の HDD を必要とし、複数の HDD に同一データを書き込むため 1 TB の HDD を 3 台使用して RAID 1 を構成した場合 サイズは 1 TB になり 書込 / 読込 速度は 単一ディスクと同じ。

容量の異なるディスクでミラーリングを構成した場合、使用可能なディスク容量は最も容量が小さいディスクサイズになる。
RAID 1 は 構成している HDD が 1台 故障しても データにアクセス可能で 故障した HDD を交換するだけで RAID を復旧できる。

RAID 5 – パリティ

RAID 5 ( パリティ ) は「 誤り検出符号 」をデータに追加し、欠損したデータを算出して 完全なデータを生成する構成。

パリティは 欠損したデータが 0 か 1 かを 逆算するために 追加される冗長数。

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RAID 5 は 元データに対して パリティを追加したデータを 分散して書き込むため 最低 3台のディスクが必要で、使用する HDD の台数が増加しても パリティ用の HDD は 1 台のため、RAID 5のサイズ容量は使用する HDD 数から 1台マイナスした 台数の合計サイズになる。

1 台の HDD が破損しても パリティからデータを復元するため 速度は低下するが データへはアクセス可能で、データを分散して書き込むため 使用する台数からマイナス 1 台 した HDD 数の RAID 0 と同じ 高速化が期待できる。
データ分散により読込は高速だが 書き込みは パリティを追加するため RAID 0 よりは遅く、パリティ演算は負荷がかかるため チップセットに集積されているRAIDコントローラーでの使用は不向き。

RAID 10 – ミラーリング + ストライピング

RAID 10 は RAID 1 を高速化するために ミラーセットを RAID 0 にした構成で 耐障害性 と 高速を両立できる。

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RAID 10 は 最低 4台の HDD が必要で ミラーセットの数が使用容量になるため、1TB の HDD 4台 で  RAID 10 を構成すると サイズは 2 TB になり 単一ディスクに比べ 約 2 倍の 書込 / 読込 速度の向上を期待できる。

RAID 10 は ミラーセットを構成する HDD が すべて故障しない限り データへのアクセスが可能。

RAID 0+1 – ストライピング+ミラーリング

RAID 0+1 は RAID 0 の アレイをミラーリングする構成。

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RAID 0+1 は 最低 4台の HDD が必要で アレイの数が使用容量になるため、1TB の HDD 4台 で  RAID 0+1 を構成すると サイズは 2 TB になり 単一ディスクに比べ 約 2 倍の 書込 / 読込 速度の向上を期待できる。

RAID 0+1 は すべてのアレイで HDD が 1 台 故障しない限り データへのアクセスが可能だが、RAID 10 と比較した場合 確率論では RAID 10 の耐障害性 が優れている。

Windows 上での RAID 設定方法

ディスク管理方式 を ダイナミックディスク に変更することで Windows から RAID を構成することができる。

Home Edition は RAID 0 のみ可能で Professional Edition は RAID 0 / RAID 1 を構成できる。
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オンボード RAID の設定方法

マザーボードのチップセットには RAID 機能を実装しているものが多く、RAID をサポートしている 場合は Windows Home でも RAID 1 や RAID 10 などを構成できる。

UEFI / BIOS からの RAID 構成は OS のインストール前に行う。
チップセットが実装している RAIDレベルはマザーボードによって異なり、RAID 10 に関しては スペック表 で RAID 10 と 記載されていても「 0 + 1 」の場合がある。

RAID モード

RAID を使用可能にするため UEFI / BIOS で RAID モード に切り替える。

UEFI / BIOS は PC 起動時に DEL キー で開くのが一般的だが PC メーカー や マザーボードによって異なるため 取説を参照。

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UEFI / BIOS を開き「 Advance 」 の「 Storage Configuration 」を選択。

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「 SATA Mode 」を「 RAID Mode 」に変更して 設定を保存。

BIOS で ポート別になっている場合は RAID を構成する SATA の Portを「 RAID 」に変更。

Intelチップセット

Intelのチップセットを搭載したマザーボードを使用している場合  SATA Mode を「 RAID Mode 」に変更すると PC 起動時に「 Intel Rapid Storage Technology – Option ROM 」の画面が表示されるようになる。

オンボード RAID は 搭載しているチップセットによって設定方法が異なり、同じチップセットでもマザーボードによってメニューの表記 や 操作が違っていることがある。

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RAID の設定画面は「 Intel Rapid Storage Technology – Option ROM 」の「 Press 」に表示されている ショートカットキーを  画面が表示されている間に押す。

RAIDメニュー呼び出しは「 Ctrl + I 」が多いが「 Ctrl + M 」の場合もある。
ショートカットキーを押すタイミングが悪ければ 起動ディスクを読みに行くため 「Ctrl + Alt + Delete 」で再起動して RAIDメニューが開くまで繰り返す。

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RAID の設定画面が開く。

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カーソルを移動して「 RAID Level 」で「Enter」キーを押すと サポートしている RAIDレベルが表示されるので 作成する RAIDレベルを選択。

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「 Disks 」の「 Select Disk 」を選択して「Enter」キーを押すと チップセット側で認識しているストレージ が表示されるので、RAIDのメンバーにする ストレージを「 SPACE 」キーで選択後 「 Save 」キーを押してメニューへ戻る。

RAIDメンバーに含まれていない ストレージは シングルディスクとして認識される。
SATA3I2-PCIeのような SATAインターフェイスカードを使用している場合 カードに接続された ストレージは認識されない。

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メニューに戻ったら RAIDレベル と 表示されているサイズが 選択した ストレージの数と合致しているか確認後 問題がなければ「 Create Volume 」を選択して「 Enter 」キー。

Strip Size は シーケンシャルアクセス ( 先頭からの読込 ) と ランダムアクセス のどちらを重視するかによって変わってくるが 32 KB か 64 KB に設定。

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「 RAID構成のメンバーとして選択した ディスクの全データが消失する 」というメッセージが表示されるので 「 Y 」を押して RAIDボリュームを作成。

設定した構成を削除する場合は RAIDメニューの「 Delete RAID Volume 」を選択後 削除するボリュームを指定。

AMD チップセット

AMDの場合も SATA Mode を「 RAID Mode 」に変更すると PC 起動時に「 RAID Option ROM 」が表示される。

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RAID Option ROM の画面が表示されている間に 「 Ctrl + F 」で RAIDメニューを呼び出す。

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新たにRAIDを構成するメニューは「 Define LD 」なので 表示されている数字を選択。

マザーボードによってメニューの仕様が異なり、メインメニューに「 Define LD 」が表示されている場合もあるが、マザーボードによっては「 Ctrl + C 」などの入力が必要。
「 Define LD 」の LD は Logical Drives ( 論理ドライブ ) の略で「Define LD」は「論理ドライブの定義」を意味している。

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RAID の理論ドライブに名前が割り当てられている場合は リストから選択し、名前の入力を求められた場合は「 LD1 」など 任意の名前を半角英数で入力する。

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「 RAID MODE 」で 使用するRAIDレベルを選択。

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メンバーにするストレージを選択して「 SPACE 」キーを押すと「 Assignments 」の項目が「 Y 」に変わる。

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設定が完了したら再確認後「 Ctrl + Y 」を押して設定を保存。

メッセージが出た後、再度「Ctrl + Y」を押すと構成したRAIDレベルのMAXサイズで割り当てが行われて設定完了する場合と、構成するRAIDの容量( Capacity )の入力を求められる場合があるので 表示されるメッセージを確認しながら操作を行う。

Marvell 88SE9128

玄人志向から販売されている Marvell 88SE9128 を搭載している SATA インターフェイスカード SATA3I2-PCIe は RAID をサポートしている。

玄人志向 Marvell社製 88SE9128搭載 SATA インターフェースカード

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RAIDを設定する際は PC 起動時に「 Ctrl + M 」を押して Marvell の BIOS を呼び出す。

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BIOSメニューが表示されたら「 HBA0:Marvell 0 」を選択して「 Enter 」キーを押すとポップアップメニューが開き「Enter」キーでウィザードを開始するので RAIDレベルを選択して設定する。

 

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