スピンドルベースのアレイにおける実践的なRAIDの選択

RAIDストレージシステムに関しては、リスク、パフォーマンス、容量、トレンド、アプローチなどのトピックを探求する膨大な量の情報が溢れています。このテーマに関する資料はほぼ圧倒的なほどですが、その情報はほぼすべてのユースケースをカバーする少数の一般的で実践的なストレージアプローチに凝縮できます。私の目標は、ストレージの専門家でないITプロが実践的で、最も重要なことに、安全な方法でRAIDの意思決定にアプローチできる便利なガイドを提供することです。

このガイドの目的上、25台以下の従来のドライブ（回転プラッタードライブで、正式にはWinchesterドライブとして知られています）のストレージプロジェクトを想定します。これらのドライブは一般的にSFF（2.5インチ）またはLFF（3.5インチ）、SATAまたはSAS、コンシューマーまたはエンタープライズです。ソリッドステートドライブは特性が大きく異なり独自のガイダンスが必要なため、ここでは扱いません。おおよそ25スピンドルを超えるストレージシステムは、標準的なガイダンスから作業するのではなく、適切な計画を確保するために特定のストレージニーズをより深く掘り下げるべきです。

ここでのガイダンスは2015年の標準的なシステム向けに書かれています。過去20年間で、RAIDストレージへの一般的なアプローチは劇的に変化しており、これらの決定に影響を与える主要な要因が将来これらの推奨事項を変えるほど十分に変化することは予想されていませんが、十分に変化する可能性は非常にあります。1998年の良いRAID設計は今日では非常に劣った設計です。業界の変化率はその時以来大幅に低下しており、これらの推奨事項はおそらく非常に長い間、スピンドルベースのドライブストレージがもはや利用可能でないか少なくとも人気がなくなるまでは有効であり続けるでしょうが、すべての予測と同様に大きな変化にさらされています。

一般的に私たちが「ワン・ビッグ・アレイ」アプローチと呼ぶものを使用します。つまり、すべてのシステムパーティションとデータパーティションが作成される単一のRAIDアレイです。今日ではストレージを複数の物理アレイに分割する必要性や要望はほとんどなくなっており、一般的でない状況においてのみ行うべきです。ストレージニーズの慎重な研究と重大な分析が行われている状況においてのみ、アレイの分割を検討すべきです。アレイの分割は良い結果よりも害を引き起こす可能性がはるかに高いです。迷った場合はアレイを分割しないようにしてください。このガイドの目標は、すべてのITプロが安全で信頼性の高いストレージシステムを構築できるようにする一般的な経験則です。経験則はすべてのシナリオをカバーできるわけでも、カバーしてもいませんし、例外は常に存在します。しかしここでの考えは、現代の機材、ユースケース、ニーズを念頭に置いて設計された実績ある試みと真のアプローチで大多数のケースをカバーし、安全性を優先することです。選択が理想的でない場合でも、それでも安全です。これらの選択のどれも全く無謀ではなく、最悪の場合でも過度に保守的です。

最初に考慮すべきシナリオは、データが重要でない場合です。これは奇妙なことに聞こえるかもしれませんが、非常に重要なシナリオです。ディスクに保存されたデータが一時的なものと見なされ、保護する必要がない場合は多くあります。これは再構築可能なデータに対して一般的です。例えば、レンダリング用の作業スペース、中間計算スペース、またはキャッシュなど、データを保護するためにお金を費やすことが無駄であり、失ったデータを単純に再作成することが許容できる状況です。これはダウンタイムが問題にならず、データが静的またはほぼ静的で、ダウンタイムを減らすために費用を払うのではなく、バックアップメカニズムを通じてのみデータを保護する心配をして、アレイが失敗した場合にアレイを完全に復元するだけの場合です。これらのケースでは明らかな選択肢はRAID 0です。非常に高速で非常にシンプルで、最もコスト効果の高い容量を提供します。RAID 0の唯一の欠点は脆弱であり、ドライブ故障の場合のデータ損失に対する保護を提供しないことです。また、URE（デスクトップドライブが直面するのと同じデータ破損を引き起こす）に対する保護もありません。

なお、データにRAID 0を使用するシステムでは「ワン・ビッグ・アレイ」アプローチへの例外が一般的であることは注目に値します。アレイ損失の場合に再インストールが面倒なOSとアプリケーションデータ専用の小さなドライブアレイをRAID 1で保持し、RAID 0データアレイをそれとは別にするという非常に有力な主張があります。この方法により、システム全体をゼロから完全に再構築するのではなく、単純にデータを再作成するだけで、復旧を非常に迅速に行うことができます。

データが保護を必要としないケースを除外したと仮定して、残りのすべてのケースでは、データが非常に重要であり何らかのコストをかけて保護したいと仮定します。ライブストレージ上に存在するデータを保護することが重要であると仮定します。一般的に、ダウンタイムを避けたいためか、ディスク上のデータが静的でなくアレイ障害がデータ損失にもなるためにデータの整合性を確保したいためです。この仮定で続けましょう。

2台のディスクのアレイしかない場合、答えは非常にシンプルで、RAID 1を選択します。このサイズでは他に選択肢がないため、決定を下す必要はありません。理論上は、ドライブの数が決まってからではなく、ドライブの数とアレイのタイプの選択を一緒に行うべきで、アレイを全体的に計画すべきです。しかし2ドライブのシャーシは非常に一般的なため、ケースとして言及する価値があります。

同様に、4ドライブアレイでは唯一の本当の選択肢はRAID 10です。さらなる評価の必要はありません。単純にRAID 10を選択して続けてください。

厄介なケースは3ドライブアレイです。3台のドライブに限定されることは非常に稀です。3台のドライブに限定された一般的なシャーシはApple Xserveだけでしたが、これはしばらく前に市場から姿を消しているため、3スピンドルアレイに関する意思決定に対処する必要性は非常にありそうにないはずです。3台のドライブがある場合、ガイダンスを求めるのが最善なことが多いですが、最も一般的なアプローチは4台目のドライブを追加してRAID 10を選択するか、1台のドライブ分を超える容量が必要でない場合は3台すべてのドライブを単一のトリプルミラーRAID 1に入れることです。

他のすべてのケースでは、したがって、5台から25台のドライブを扱っています。RAID 0とRAID 1が適用されるような状況を除外したため、すべての一般的なシナリオはRAID 6とRAID 10に絞られ、これらが大多数のケースを構成しています。RAID 6とRAID 10の間での選択が私たちが直面する最大の課題となります。信頼性、パフォーマンス、容量の「ソフト」なニーズだけを見なければなりません。

RAID 6とRAID 10の間での選択は非常に難しいものではないはずです。RAID 10は、パフォーマンスと安全性が優先される状況に理想的です。RAID 10ははるかに高速な書き込みパフォーマンスを持ち、使用されるディスクタイプに関わらず安全です（低コストのコンシューマーディスクは、大きなアレイでも非常に安全である可能性があります。）RAID 10は経験則で実装すべき規模よりもはるかに大きな規模にも十分スケールします！RAID 10はすべての選択肢の中で最も安全で、高速で安全です。明らかな欠点は、RAID 10は同じディスクからより少ないストレージ容量しか提供せず、容量基準でよりコストがかかることです。RAID 10は偶数のディスクしか使用できず、ディスクはペアで追加されることに言及しておく必要があります。

RAID 6は一般的に安全で高速ですが、RAID 10ほど安全でも高速でもありません。RAID 6は特に書き込みパフォーマンスが低下するため、データベースや大規模仮想化システムのような大量の混合負荷など、書き込みが集中するワークロードには非常に不向きです。RAID 6はコスト効果が高く、RAID 10と比べて利用可能な容量に重点を置いています。予算が厳しいか、容量ニーズがパフォーマンスよりも優先される場合、RAID 6が理想的な選択です。RAID 10とRAID 6の間の安全性の違いが懸念されることはほとんどなく、例外はコンシューマークラスのドライブを使用した非常に大きなシステムです。RAID 6はRAID 10が影響を受けないコンシューマークラスのドライブに対して追加のリスクを受け、コンシューマードライブを使用した場合のおおよそ40TBを超えるような大きなRAID 6システムでは信頼性に関していくらかの懸念を引き起こす可能性があります。

特に中小企業スペースでは、アレイが4台を超えるドライブを必要とすることはほとんどないため、大多数のシステムは単純にRAID 10を使用します。アレイが大きくなる場合、やや厳しい予算とパフォーマンスへの関心が一般的に低いため、RAID 6がより一般的な選択です。RAID 6とRAID 10はどちらも、パフォーマンスや極端な信頼性が重要な場合にRAID 10が優位に立ち、コストと容量が重要な場合にRAID 6が優位に立つ、ほぼすべての使用シナリオに対して安全で効果的なソリューションです。そしてもちろん、ストレージのニーズが非常にユニークであるか非常に大きい場合（アレイ内のスピンドルが25台を超えるなど）、シナリオは非常に複雑になりやすいため、ストレージコンサルタントを活用することを忘れないでください。ストレージは特別に勤勉であることが報われる場所の一つです。なぜならあまりにも多くのことがそれに依存しており、ミスを犯すことは非常に簡単で、後から変更する柔軟性が非常に低いからです。