正常なRAID 5アレイ

RAID 5
冗長化によって効率よくデータを守る

RAIDとは、データ保護や利用効率のために、ソフトウェアまたはハードウェアを特定の方法で構成されたディスクの集合体のことです。RAIDとは、Redundant array of Independent Disksの略で、独立したディスクの冗長配列のことです。RAIDには様々な種類があり、冗長性や耐障害性だけでなく、読み込みや書き込みのスピードにも影響します。

80年代初頭に開発されたRAID 5は、最も一般的な耐障害性と効率のバランスがとれている構成です。RAID 5は少なくとも3台のディスクを必要とします。読み込みスピードの上昇、ディスク1台に障害が発生しても持続利用が可能です。


RAID 5 構成はどのようなものなのか?

RAID 5は、少なくとも3台のドライブを含みます。1台の仮想ハードディスクとして、パリティ(誤り訂正符号)を生成し、効率的にデータを保護します。

複数のドライブにデータを分散して書き込むRAID 0と同様に、RAID 5も複数ドライブにデータを書き込みし、保護として、データ故障が発生した際にデータ修復をするパリティを生成してドライブに書きこみます。RAID 5の構成ですと、パリティは他のストライプデータからの XOR (排他的論理和)となります。RAID5はパリティに割り当てるドライブ領域が1台分の容量となり、RAID 10 よりも安価であること、更に RAID 1よりも利用効率があり、柔軟で大きなボリュームサイズを実現できます。

正常なRAID 5アレイ

上記の例では、ドライブ4の最初のパリティは、データ1、データ2、データ3というストライプデータのXOR(排他的論理和)です。ドライブ3の2番目のストライプで見つかるパリティは、データ4、データ5、データ6というストライプデータのXOR(排他的論理和)です。


RAID 5でのパリティの役割は?

冗長性やパリティ付きのストライプがあることで、ドライブ1つの故障であったり、オフラインの場合でもシステムを再構築できます。RAIDコントローラーや、RAIDソフトウェアは、パリティを利用して欠落したデータセグメントを仮想的に再構築できます。

ドライブが一台故障したRAID 5アレイ

上記の例では、1台のドライブが故障していることがわかります。ドライブを失うとRAIDはデグレードモードになります。デグレードモードでは、RAIDコントローラーが必要に応じてOSに適切なデータを提示するため、ストライプとパリティを組み立てます。 例として、コントローラーは、データ1、3とパリティを組み合わせて、最初のストライプをData2の欠落したデータに置き換えます。2番目のストライプは、データ4、6、パリティを利用してデータ5に置き換えます。3番目のストライプは、全てのデータドライブが存在するため、パリティは必要ありません。


ホット・スペアはRAID 5でどのように機能するのか?

ホットスペア付きの正常なRAID 5アレイ

ホットスペアはRAID 5に追加できるドライブであり、故障したドライブに書き込まれていたデータの復旧を可能にします。上記の例では、ホットスペアが追加された正常なRAID 5アレイが表示されています。ホットスペアは、障害が発生しドライブが必要になるまでデータが含まれないことにご注意ください。

障害が発生した際、ホットスペアが利用可能の場合は、自動的に欠落したデータをホットスペアに再構築します。

ドライブが1台故障しているRAID 5 アレイ(ホットスペア付き)

上記の例では、ドライブ2に障害が発生しました。システムは、ホットスペアを利用し、ドライブ2からすべての欠落したデータを再構築しました。

迅速な対応がドライブに障害が発生した際の再構築において必要です。劣化モードは、残りのドライブに追加のストレスがかかり、正確に対応しなければ更なる障害が発生する可能性もあります。ホットスペアが1台以上ある場合、速やかな復旧が可能になります。


RAID5からのデータ復旧は可能か?

RAID 5からのデータ復旧は可能です。複雑で困難な場合がありますが、通常は問題なく終了します。データ消失の原因は様々であり、それぞれ復旧作業も異なります。以下いくつかの例を示します。

故障した1台のドライブでデータ復旧

ドライブが一台故障したRAID 5アレイ

アレイ1台のドライブに障害が発生した場合、パリティを利用して、欠落したデータを再構築することができます。こちらのケースですと、オントラックは、通常100%のデータ復旧が可能です。機能しないアレイを受け取った場合、アレイのドライブはクリーンルームにて画像を取ります。そして、画像を利用しアレイを仮想的に再構築します。RAIDの構築後、ファイルシステムや、ボリュームに破損が無いかスキャンを行い、仮想的に修復したデータを抽出します。故障したドライブは、パリティから欠落したデータストライプを再構築できる為、多くの場合必要ありません。

 

複数の故障したドライブからのデータ復旧

ドライブが複数故障したRAID 5アレイ

複数の故障したドライブからの復旧は、1台のドライブに障害が発生した場合と同じようなプロセスです。機能しないアレイを受け取った場合、アレイのドライブはクリーンルームで画像を取ります。多くのデータ復元を可能にするため、故障をしたそれぞれのドライブから、出来る限り画像を取ることが重要となります。

そして、画像を利用してアレイを仮想的に再構築します。例として、ストライプ1のデータ2、データ3、パリティを使用して、データ1を再構築します。2番目のストライプのパリティは、全てのデータブロックが存在するため必要ありません。3番目のストライプは、データ7、パリティとデータ8を組み合わせデータ9に置き換えます。

RAIDアレイが仮想的に構築されると、ファイルシステムやボリュームに破損が無いか、スキャンを行います。ファイルシステムの破損に加え、エンジニアによって、一貫性のないデータや古いデータの有無を調べます。この作業は、ドライブ故障からの時間経過がある場合と、片方のドライブが劣化した際に行います。 破損種類の認識、仮想的なボリュームの再構築、良好なボリューム抽出の経験があるエンジニアがこのようなケースでは必要です。


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