ハードウェア RAID

ハードウェアベースのシステムは、ホストから独立するものとして RAID サブシステムを管理します。ホストからは、RAID アレイが一台のディスクにしか見えません。

ハードウェア RAID デバイスの例としては、SCSI コントローラに接続したデバイスがあり、この場合 RAID アレイは単一の SCSI ドライブのように見えます。外部 RAID システムは、すべての RAID 処理 「インテリジェンス」 を外部のディスクサブシステムの中に配置されたコントローラに移します。サブシステム全体は通常の SCSI コントローラを経由してホストと接続しているので、ホストから見ると単一のディスクのように見えます。

RAID コントローラもカード形式のもので、オペレーティングシステムに対する SCSI コントローラのような役割を果たします。ただし、ドライブとの実際の通信を自分自身で処理します。そのような場合、SCSI コントローラの場合と同様にドライブは RAID コントローラに接続されますが、ドライブは RAID コントローラの設定として追加されるので、オペレーティングシステムは違いを認識することができません。

ソフトウェア RAID

ソフトウェア RAID は、カーネルディスク (ブロックデバイス) コードの中で各種の RAID レベルを実現します。最も安価なソリューションをも提供します。高価なディスクコントローラカードやホットスワップシャーシ [1] が必要なく、ソフトウェア RAID は SCSI だけではなく安価な IDE ディスクを使用した場合でも機能します。最近の高速な CPU を使用した場合、ソフトウェア RAID の性能がハードウェア RAID をしのぐこともあります。

Linux カーネルに含まれる MD ドライバは RAID ソリューションの例であり、ハードウェアから完全に独立しています。ソフトウェアベースアレイの性能は、サーバ CPU の性能と負荷に依存します。

レベルとリニアのサポート

RAID はレベル 0、1、4、5 を提供し、リニアをサポートします。これらの RAID タイプは以下のような機能を提供します。

• レベル 0 -- RAID レベル 0 は、「ストライピング」 とも呼ばれますが、速さ指向のストライプ化されたデータマッピング技術です。つまり、アレイに書き込まれるデータはストライプへと分割され、アレイの各メンバーディスクへと書き込まれます。そうすることで、低い固有コストに対して高い I/O 性能が得られますが、冗長性は得られません。アレイの記憶容量はメンバーディスクの合計容量に等しくなります。

• レベル 1 -- RAID レベル 1、または 「ミラーリング」、は他のどの RAID の形式よりも長い間使用され続けています。レベル 1 は、アレイの各メンバーディスクに同じデータを書き込み、各ディスク上に 「鏡で写したような」 コピーを残すことによって冗長性を提供しています。ミラーリングは、その単純さと高レベルのデータの安全性を提供するために人気を保っています。レベル 1 は 2 台またはそれ以上のディスクがある場合に機能するため、読み込み時には並列アクセスを行うことで高速な転送レートが得られますが、一般には独立して動作することによって高い I/O トランザクションレートを提供します。レベル 1 は優れたデータの信頼性を提供し、読み込み中心のアプリケーションについては処理速度を向上させるものの、比較的コストが高くなります。[2]. アレイの容量は、1 台のメンバーディスクの容量に等しくなります。

• レベル 4 -- レベル 4 では[3] 1 台のディスクドライブに集められたパリティを使用することでデータを保護します。大規模ファイルの転送よりもトランザクション I/O に適しています。パリティ専用ディスクに固有のボトルネックがあるため、ライトバックキャッシングなどの技術を併用せずにレベル 4 が使用されることはめったにありません。RAID レベル 4 は、RAID パーティション構成に含まれるオプションではありますが、Red Hat Linux の RAID 構成で許されるオプションではありません。[4]. アレイ容量はメンバーディスクの合計容量から 1 台のメンバーディスクの容量を差し引いたものに等しくなります。

• レベル 5 -- 最も一般的な RAID のタイプです。アレイに属するすべてのメンバーディスクドライブ上にパリティ情報を分散することによって、RAID レベル 5 ではレベル 4 に固有の書き込みボトルネックが取り除かれています。唯一のボトルネックは、パリティの計算プロセスです。最近の CPU およびソフトウェア RAID を使用した場合、これはさほど大きなボトルネックとなりません。レベル 4 の場合と同じく、結果として処理速度には偏りがあり、読み込み速度が書き込み速度を大きく上回ります。この偏りを小さくするために、しばしばレベル 5 はライトバックキャッシングと併用されます。アレイ容量はメンバーディスクの合計容量から 1 台のメンバーディスクの容量を差し引いたものに等しくなります。

• リニア RAID -- リニア RAID は単純にドライブをグループ化して 1 台の大容量仮想ドライブを作成するものです。リニア RAID では、塊が 1 台のメンバードライブに対して逐次的に割り当てられて行き、最初のドライブが完全に埋めつくされると次のドライブに割り当てられるようになります。このようなグループ化の場合、I/O 操作がメンバードライブの間で分割されることはほとんどないので、性能上のメリットはありません。リニア RAID は冗長性も提供せず、実際に信頼性も低くなります。つまり、メンバードライブのいずれかがクラッシュすると、アレイ全体を使用することができなくなります。容量は、全メンバーディスクの合計です。