Dell™ PowerEdgeおよびブレードシャーシサーバのハードドライブのタイプ、RAID、およびRAIDコントローラについて理解する

目次:

1. ハードドライブのタイプ
2. RAIDとは
3. 利用可能なRAIDソリューション
4. 構成を理解する
   
    

ハードドライブのタイプ

Dell PERC（PowerEdge RAIDコントローラ）やその他のコントローラは、さまざまなタイプのハードドライブをサポートしています。デルの第9世代以降のサーバで使用されるものには、主に4つのタイプがあります。特定の設定制限があり、使用されているコントローラーのタイプに関する詳細を確認する必要があります。また、同じRAIDセットでタイプを混在させることはできません。SATA 1、2、または3と呼ばれる転送の違いも用意されています。3 GB/秒または6 GB/秒として表される場合もあります。最大速度を得るには、ハード ドライブ、バックプレーン、ケーブル、コントローラーのすべてが設定レートをサポートする必要があります。ほとんどの場合、性能の高い仕様は一般的な最低速度に対して下位互換性があります。例えば、6 GB/秒のハードドライブを3 GB/秒のバックプレーンに接続すると、速度は3 GB/秒となります。

 

1. シリアルATA（SATA）：SATAドライブはDell PowerEdgeサーバーのベース ハード ドライブです。シリアルATAは、古いパラレルATA（PATA）標準の置き換えとして設計されており（古い名前のIDEでと呼ばれることが多い）、古いインターフェイスと比較した場合に、ケーブルのサイズとコストの削減（40本の導線から7本の導線に削減）、ネイティブホットスワップ、高速なデータ転送率による高速なデータ転送、およびI/Oキュープロトコルによるより効率的な転送などの利点があります。コントローラのない一部のシステムで、マザーボード上のオンボードSATAの代わりに、これらのシリアルATAにケーブル接続することができます。コントローラ搭載のより小型のサーバでも、システムバックプレーンがないため、ケーブル接続も可能です。ハードドライブはホットスワップできません。
   
    
2. ニア ラインSAS：ニア ラインSASは、SASインターフェイス、ヘッド、メディアを搭載し、従来のエンタープライズ クラスのSATAドライブの回転速度を持つエンタープライズSATAドライブで、従来のSASドライブで一般的なSASインターフェイスの機能を完全に備えています。SATA上で優れたパフォーマンスと信頼性を発揮します。これは、基本的にはSATAとSASのハイブリットです。
   
    
3. シリアル接続SCSI（SAS）：SASは、エンタープライズのハード ドライブおよびテープ ドライブで使用される通信プロトコルです。SASは、古いSCSIバステクノロジ（SCSI）に取って代わる、ポイントツーポイントシリアルプロトコルです。標準のSCSIコマンドセットを使用します。SASには、このSATA接続の最上位からの余剰接続があります。これらは、電気機械的ドライブの最高レベルのパフォーマンスを備えています。
   
    
4. SSD：SSDは、データを永続的に格納するためのメモリーとして集積回路アセンブリーを使用するデータ ストレージ デバイスです。SSDテクノロジは、従来のブロック入出力（I/O）のハードディスクドライブとの互換性を持つ電子インターフェイスを使用します。SSDには、可動式の機械的コンポーネントがありません。これが、回転ディスクと移動可能な読み取り/書き込みヘッドを持つ電気機械的デバイスであるハードディスクドライブなどの、従来の磁気ディスクとの違いとなります。電気機械的ディスクと比較して、SSDは一般的に物理的ショックの影響を受けにくく、無音で、よりアクセス時間とレイテンシが短くなっています。これらの特徴により、今日の標準的なハードドライブフォームファクタの市場において、一般にはSSDドライブが最も高速なI/Oとされています。
   
    

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RAIDとは

RAIDとは複数の独立した物理ディスクによる1つのグループで、データの保存やデータへのアクセスに使用するドライブの数を増やすことでパフォーマンスを高めます。RAID ディスクのサブシステムは、I/O パフォーマンスとデータの可用性を高めます。この物理ディスクのグループは、ホストシステムからは、単一のストレージユニットまたは複数の論理ユニットとして認識されます。複数のディスクに同時にアクセスできるため、データスループットが向上します。RAID システムを使用することで、データストレージの可用性とフォールトトレランスも向上します。物理ディスクに障害が発生してデータが失われても、失われたデータをデータまたはパリティが保存されている残りの物理ディスクから再構築することで復旧が可能です。RAIDはバックアップソリューションではありません。データの保存とセキュリティを目的としたバックアップソリューションの代替とはなりません。
 

さまざまなRAIDレベル:

• RAID 0では、特にデータの冗長性を必要としない環境で大きなファイルを扱う際に、ディスクストライピングを使用して高いデータスループットを実現します。
• RAID 1ではディスクミラーリングを使用して、1台の物理ディスクに書き込まれるデータが同時に別の物理ディスクにも書き込まれます。このタイプの RAID は、大容量を必要としない代わりにデータの完全な冗長性を必要とする小型のデータベースその他のアプリケーションに適しています。
• RAID 5では、すべての物理ディスクにまたがるディスクストライピングとパリティデータ（分散パリティ）が使用され、特に小さなランダムアクセスを対象に高いデータスループットとデータの冗長性を実現します。
• RAID 6はRAID 5を拡張したもので、追加のパリティブロックを使用します。RAID 6 ではブロックレベルのストライピングが使用され、2 つのパリティブロックがすべてのメンバーディスクに分散されます。RAID 6 では、一度に 2 台のディスクに不具合が生じた場合、および 1 台のディスクの再構築中に不具合が生じた場合にも、データを保護できます。アレイが 1 つしかない場合には、RAID 6 はホットスペアディスクよりも効果的です。
• RAID 10はRAID 0とRAID 1の組み合わせで、ミラーディスクにまたがったディスクストライピングを使用します。RAID 10 では高いデータスループットとデータの完全な冗長性が実現します。RAID 10 は最大 8 つのスパンをサポートし、スパンごとに最大 32 台の物理ディスクがサポートされます。
• RAID 50は、RAID 0とRAID 5の組み合わせで、RAID 0アレイがRAID 5のエレメント全体にストライプされます。RAID 50 には、少なくとも 6 台のディスクが必要です。
• RAID 60は、RAID 0とRAID 6の組み合わせで、RAID 0アレイがRAID 6のエレメント全体にストライプされます。RAID 60 には、少なくとも 8 台のディスクが必要です。

RAID の用語
 

• RAID 0:  RAID 0では、1台の物理ディスクだけにデータを書き込む代わりに、複数台の物理ディスクにまたがってデータを書き込むことができます。RAID 0 では、各物理ディスクのストレージスペースが 64 KB のストライプにパーティション分割されます。これらのストライプは、連続して、繰り返しインタリーブされます。1 台の物理ディスク上のストライプの一部は、ストライプエレメントと呼ばれます。たとえば、RAID 0 のみを使用しているディスク 4 台のシステムでは、セグメント 1 はディスク 1 に、セグメント 2 はディスク 2 に、という具合に次々に書き込まれます。RAID 0では、複数のディスクに同時にアクセスできるためパフォーマンスが向上しますが、データの冗長性は提供されません（図1（英語のみ））。 

  
図1: RAID 0

フォールト トレランス - なし
長所 - パフォーマンスが向上し、容量の追加が可能
短所 - いずれかのドライブに障害が発生するとデータ ロスとなるため、重要なデータには使用すべきではない。


 

RAID 1

RAID 1 では、1 台のディスクに書き込まれるデータが同時に別のディスクにも書き込まれます。あるディスクに障害が発生しても、別のディスクを使用してシステムの動作を続行し、障害の発生した物理ディスクをリビルドできます。RAID 1 の主な利点は、100 パーセントのデータ冗長性を提供することです。ディスクの中身が 2 台目のディスクに完全に書き込まれるため、システムは 1 台のディスクの障害に耐えることができます。両方のディスクに常に同じデータが格納されているからです。どちらかの物理ディスクが動作ディスクとして機能します（図2（英語のみ））。

メモ: ミラーリングされた物理ディスクは、読み取りの負荷分散により、読み取りパフォーマンスを高めることができます。

 
図2：RAID 1

フォールト トレランス - ディスク エラー、1台のディスクの障害
長所 - 読み取りパフォーマンスが高く、ドライブ障害後の回復が早く、データの冗長性がある
短所 - ディスク オーバーヘッドが大きく、容量が限定される

 

RAID 5および6

パリティデータ - パリティデータが、特定のRAIDレベル内でフォールトトレランスを実現するために生成される冗長データとなります。ドライブの不具合が生じた場合、コントローラはパリティデータを使用してユーザーデータを再生できます。パリティデータは RAID 5、6、50、および 60 に存在します。パリティデータは、システム内のすべての物理ディスクに分散しています。1 台の物理ディスクに障害が発生しても、残りの物理ディスク上にあるパリティとデータからディスクを再構築できます。RAID レベル5は、以下の図のように、分散パリティをディスクストライピングと組み合わせます（図3（英語のみ）。パリティでは、1 台の物理ディスクに不具合が生じても対応できる冗長性が提供される一方で、すべての物理ディスクの内容を複製する必要はありません。  RAID6は、二重分散パリティとディスクストライピングを組み合わせています（図4（英語のみ））。このレベルのパリティでは、2 台のディスクに不具合が生じてもデータが保護される一方で、物理ディスク全体の内容を複製する必要はありません。

RAID 5

図3：RAID 5：

フォールト トレランス - ディスク エラー、1台のディスクの障害
長所 - ドライブの容量を効率的に使用でき、高い読み取りパフォーマンスと中程度または高いライト パフォーマンスが得られる
短所 - ディスク障害の影響が中程度で、パリティーを再計算するため再構築に時間がかかる


 
RAID 6
 
図4：RAID 6：

フォールト トレランス - ディスク エラー、2台のディスク障害
長所 - データの冗長性と高い読み取りパフォーマンス
短所 - デュアル パリティー計算のためライト パフォーマンス低下、パリティー専用の同一の2台のディスクのための追加コスト




 
RAID 10：  RAID 10 では、2 つ以上のミラーセットが同時に稼動する必要があります。複数のRAID 1セットは、統合されて単一のアレイを構成します。データはミラーリングされたすべてのドライブにストライピングされます。RAID 10 ではドライブそれぞれがミラーリングされているので、パリティ計算がされないことから、遅延がありません。RAID 戦略は、同じミラーペアの 2 台のドライブが故障しない限り、複数のドライブ損失に耐えられます。RAID 10ボリュームは、高いデータスループットと完全なデータの冗長性を実現します（図5（英語のみ））。


図5：RAID 10

フォールト トレランス – ディスク エラー、ミラー セット
あたり1台のディスク障害のメリット – 高い読み取りパフォーマンス、最大のRAIDグループ192ドライブ
をサポート デメリット – 最も高価


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各コントローラカードで使用可能なRAIDソリューション

各PERC(PowerEdge RAIDコントローラー カード)でサポートされているRAIDレベルは、次のKB記事に記載されています。Dell EMCシステムのPowerEdge RAIDコントローラー(PERC)タイプのリスト
 

構成を理解する

システムの購入時に、ほとんどのシステムで選択したRAIDタイプがあらかじめ構成されており、すぐに動作するようになっています。システムが構成され動作するため、このような状況では、通常お客様の作業は必要ありません。ユニットを受け取った後に変更が必要な場合は、コントローラー自体、元のRAIDタイプ、および使用しようとしているタイプに応じて、データロスなしでソフトウェアまたはコントローラー インターフェイスを介してRAIDレベルを変更できる場合があります。すべての移行がサポートされているわけではありません。移行が不可能な場合は、ハード ドライブを完全に消去し、ゼロから再作成する必要があります。

警告 – 変更を加えたり試行したりする前に、データの検証済みバックアップを作成することを強くお勧めします。障害が発生すると、データが失われる可能性があります。RAIDレベルの移行（H700/H800コントローラの例）。
      
 

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