第6章 RAID (Redundant Array of Independent Disks)

ハードウェアベースのアレイは、RAID サブシステムをホストとは別に管理します。ホストに対して、1 RAID アレイごとに 1 つのディスクを表します。

ハードウェア RAID デバイスは SCSI コントローラーに接続し、RAID アレイを 1 つの SCSI ドライブとして表示します。外部 RAID システムは、すべての RAID 処理 「インテリジェンス」 を、外部ディスクサブシステムにあるコントローラーに移動します。サブシステム全体が通常の SCSI コントローラーを介してホストに接続され、ホストには単一のディスクとして表示されます。

RAID コントローラーカードは、オペレーティングシステムへの SCSI コントローラーのように動作し、実際のドライブ通信をすべて処理します。ユーザーはドライブを RAID コントローラー（通常の SCSI コントローラーと同様）にプラグインし、RAID コントローラー設定に追加し、オペレーティングシステムで違いを認識しません。

ソフトウェア RAID では、カーネルディスク (ブロックデバイス) コード内に各種の RAID レベルを実装しています。高価ディスクコントローラーカードやホットスワップシャーシなど、最優先的な解決策を提供します。^[1] 必須ではありません。ソフトウェア RAID は、SCSI ディスクだけでなく安価な IDE ディスクでも機能します。現代の高速な CPU により、ソフトウェア RAID はハードウェア RAID を上回ります。

Linux カーネルには MD ドライバーが含まれており、RAID ソリューションは完全にハードウェアに依存しないようにすることができます。ソフトウェアベースのアレイのパフォーマンスは、サーバーの CPU パフォーマンスと負荷によって異なります。

ソフトウェア RAID の詳細は、以下の主要な機能を参照してください。

RAID レベル 0 は、多くの場合 「ストライピング」 と呼ばれ、パフォーマンス指向のストライプ化データマッピング手法です。これは、アレイに書き込まれるデータがストライプに分割され、アレイのメンバーディスク全体に書き込まれることを意味します。これにより低い固有コストで高い I/O パフォーマンスを実現できますが、冗長性は提供されません。レベル 0 アレイのストレージ容量は、ハードウェア RAID のメンバーディスクの合計容量またはソフトウェア RAID のメンバーパーティションの合計容量と等しくなります。

RAID レベル 1、または 「ミラーリング」 は、他の RAID 形式よりも長く使用されています。レベル 1 は、アレイ内の各メンバーディスクに同一データを書き込むことで冗長性を提供し、各ディスクに 「ミラーリングされた」 コピーを残します。ミラーリングは、データの可用性の単純化と高レベルにより、いまでも人気があります。レベル 1 は、読み取り時にデータ転送レートに並列アクセスを使用する可能性のある 2 つ以上のディスクで動作しますが、より一般的に I/O トランザクションレートを提供するために独立して動作します。レベル 1 は、非常に優れたデータの信頼性を提供し、読み取り集約型アプリケーションのパフォーマンスを向上させますが、比較的コストが高くなります。レベル 1 アレイのストレージ容量は、ハードウェア RAID 内のミラーリングされたハードディスクの 1 つまたはソフトウェア RAID 内のミラーリングされたパーティションの 1 つの容量と同じです。

RAID レベル 4 でパリティーを使用^[2] データを保護するため、1 つのディスクドライブで連結します。大規模なファイル転送ではなく、トランザクション I/O に適しています。専用パリティーディスクは固有のボトルネックを表すため、レベル 4 は、ライトバックキャッシュなどの付随する技術なしではほとんど使用されません。RAID レベル 4 は、一部の RAID パーティションスキームのオプションですが、Red Hat Enterprise Linux RAID インストールで許可されるオプションではありません。ハードウェア RAID レベル 4 のストレージ容量は、メンバーディスクの容量と同じで、1 つのメンバーディスクの容量を引いたものになります。ソフトウェア RAID レベル 4 のストレージ容量は、メンバーパーティションの容量と同じで、パーティションのサイズが等しい場合は、パーティションの 1 つを引いたサイズになります。

RAID レベル 5 は RAID の最も一般的なタイプです。RAID レベル 5 は、アレイのメンバーディスクドライブの一部またはすべてにパリティーを分散することにより、レベル 4 に固有の書き込みボトルネックを排除します。パリティー計算プロセスは、パフォーマンスのボトルネックのみです。最新の CPU とソフトウェア RAID では、通常は非常に大きな問題ではありません。レベル 4 と同様に、結果は非対称パフォーマンスであり、読み取りは書き込みを大幅に上回ります。レベル 5 は多くの場合、非対称を減らすためにライトバックキャッシュで使用されます。ハードウェア RAID レベル 5 のストレージ容量は、メンバーディスクの容量と同じで、1 つのメンバーディスクの容量を引いたものになります。ソフトウェア RAID レベル 5 のストレージ容量は、メンバーパーティションの容量と同じで、パーティションのサイズが等しい場合は、パーティションの 1 つを引いたサイズになります。

リニア RAID は、より大きな仮想ドライブを作成するドライブの簡易グループ化です。リニア RAID では、あるメンバードライブからチャンクが順次割り当てられます。最初のドライブが完全に満杯になったときにのみ次のドライブに移動します。これにより、メンバードライブ間の I/O 操作が分割される可能性はないため、パフォーマンスの向上は見られません。リニア RAID には冗長性がなく、実際に、信頼性は低下します。いずれかのメンバードライブに障害が発生した場合は、アレイ全体を使用することができません。容量はすべてのメンバーディスクの合計になります。