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» 2011年02月03日 00時00分 UPDATE

仮想PCで学ぶ「体当たり」Windowsシステム管理:第13回 Windowsのディスク管理をマスターする(下) (1/3)

複数のディスクを組み合わせて大容量化と耐障害性を確保するRAID-5。その作成方法や障害時の対応を解説。

[打越浩幸,デジタルアドバンテージ]
仮想PCで学ぶ「体当たり」Windowsシステム管理
Windows Server Insider


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連載目次

 仮想化ソフトウェアを利用すれば、実機ではなかなかできないようなことでも簡単に行える。前回は、ストライプやミラー・ボリューム、および障害の発生したミラー・ボリュームの復旧方法などについて見てきた。今回はディスク管理編の最後として、RAID-5ボリュームについて見ていく。

RAID-5ボリュームとは?

 RAID-5ボリュームを作成する前に、まずRAID-5ボリュームについて復習しておこう。連載第12回の「パーティションやボリューム、ディスクのタイプについて」や、基礎解説「RAID基礎辞典」などでも触れているが、Windows OSの「RAID-5ボリューム」とは、3台以上のディスクを組み合わせて、耐障害性の向上や大容量化などを実現する技術である。例えば64Gbytesのディスクを3台使ってRAID-5ボリュームを作成すると、ボリュームの総容量は2台分の128Gbytesにしかならないが、ミラー・ボリュームのように耐障害性を持ち、ディスクが1台故障しても継続してアクセスできるようになる。ただし、さらにもう1台故障するとボリューム全体が使えなくなるので、その前にディスクを修理/交換する必要がある。仮想環境におけるRAID-5ボリュームの諸特性を次に示しておく。

RAID方式 RAID 1 RAID 5
Windows OSでの呼び方 ミラー・ボリューム RAID-5ボリューム
冗長機能(耐障害性)
高速化 −( −(
全体の構成ディスク数 2台のみ 3〜64台
ユーザー・データ・サイズ 1台分 n-1台分(nはディスクの全台数)
冗長データ(パリティ)サイズ 1台分 1台分
有効なデータ領域率 50% ((n-1)÷n)×100%
必要なディスク・タイプ ダイナミック・ディスク ダイナミック・ディスク
ディスクごとのパーティション・サイズ 1Mbytes〜2Tbytes(これは仮想ディスクの制限) 1Mbytes〜2Tbytes(これは仮想ディスクの制限)
実現可能なボリューム・サイズ 1Mbytes〜2Tbytes(元のパーティション・サイズと同じ) 最大62Tbytes
ファイル・システム NTFS NTFS
利用可能なOS Server系Windows OSおよびWindows 7のProfessional/Enterprise/Ultimateエディション Server系Windows OSのみ
仮想環境Windows OSにおける耐障害性ボリューム機能
Windows OSで利用可能なミラー・ボリュームとRAID-5ボリュームの仕様。ただし仮想環境では仮想ディスク(.VHDファイル)の最大サイズが2Tbytesに制限されているので、最終的なボリューム・サイズは実ディスクの場合よりも少なくなる。
ハードウェアRAIDではアクセス速度の高速化が実現できる可能性があるが、仮想環境の場合は必ずしもそうとは限らないので(特に差分ディスクやスナップショットなどを使っている場合)、高速化はあまり期待できない。

 なお、RAID-5はServer系のWindows OSでのみ利用可能なので、以下のテストはすべてWindows Server 2008 R2 Standardエディションで実行している。

RAID-5ボリュームを作成するには?

 RAID-5ボリュームの作成は、ストライプ・ボリュームの作成と同じである。どれか1つディスクを選んで右クリックし、ポップアップ・メニューからRAID-5ボリュームの作成ウィザードを起動する。

RAID-5ボリュームの作成
Windows Server OSでは複数のディスクを組み合わせるRAID-5ボリュームが利用できる。Windows 7ではこのメニュー項目は(存在するものの)グレーアウトしていて利用できない。
 (1)空きドライブを右クリックする。
 (2)3台以上の空きドライブがある場合にこのメニューが利用できる。

 ウィザードの最初の画面では必要なディスクを追加する。3台以上、32台以下のディスクが選択できるが、それぞれのディスクからはすべて同じサイズだけ確保される。最低でも3台の仮想ディスクが必要なので、仮想IDEインターフェイスしか利用できない(SCSIインターフェイスがサポートされていない)Virtual PCやWindows Virtual PCでは、テストするのはあまり簡単ではない。IDEインターフェイスでは最大で4台しかディスクが接続できないが、1台は起動用ディスク、1台はCD/DVD-ROMドライブで使用されているので、あと2台しか仮想ディスクが追加できないからだ(「仮想ディスクは最大で何台接続できる?」参照)。RAID-5のテストをするなら、SCSIインターフェイスがサポートされているVirtual Server 2005やHyper-Vを利用するのがよい。

RAID-5ボリュームのサイズ指定画面
これはWindows Server 2008 R2のRAID-5ボリューム作成ウィザードの例。32Gbytesのディスク3台で、64GbytesのRAID-5ボリュームを作成してみる。
 (1)空き領域のあるディスクがここに表示されるので、右側へ移動させる。
 (2)ディスクを選んでこれをクリックする。
 (3)RAID-5として利用するディスクの指定。最低でも3台は必要。2台ならミラー・ボリュームにする。
 (4)各ドライブからは、同じサイズだけ確保される。
 (5)準備ができたらこれをクリックしてボリュームを作成する。

 ここでは32Gbytesのディスクを3台使ってRAID-5ボリュームを作成してみた。ウィザードの実行後、しばらく「構築」作業が行われ、その後、実際に利用可能になる。構築中は状態が「再同期中」と表示される。構築とは、ディスクの冗長データ(パリティ・データ)部分を初期化するために、全ディスク領域に渡ってゼロ・データを書き込む作業のことである。ゼロ・データしか書き込まないので、サイズ可変長の仮想ディスクの場合は実際に仮想ディスク・ファイルのサイズが大きくなることはないが、時間はかかる(全部サイズ可変長の仮想ディスクを使った手元の例では、1〜2分ほどであった)。1台分は冗長データ(パリティ・データ)に利用されているので、ユーザーが利用できるボリューム・サイズは2台分、計64Gbytesになる。

RAID-5ボリュームの例
作成したRAID-5ボリュームの作成例。32Gbytesのディスク3台で、64Gbytesのボリュームを作成している。ディスクは3台あるが、冗長データのために利用されている分があるので、最終的なボリューム・サイズはディスク2台分である。データを書き込むときは2台分のデータとパリティ・データを3台のディスクに分散して書き込む。パリティのドライブは固定されていないので(全ドライブに分散して書き込まれる)、特定のドライブに負荷が集中することはない(仮想環境ではその限りではないが)。
 (1)RAID-5用ディスク1。
 (2)RAID-5用ディスク2。
 (3)RAID-5用ディスク3。
 (4)作成されるボリューム。常に3ドライブにまたがって選択される。
 (5)作成されるボリュームのサイズは、2台分の64Gbytes。

 ボリュームの状態は次のようになっている。

ボリュームのグラフ
ディスク2台分のサイズになる。RAID-5ボリュームを新規作成するだけなら、仮想ディスクにはゼロ・データしか書き込まれない。そのため、サイズ可変長の仮想ディスクの場合は、実際に仮想ディスク・ファイルのサイズが大きくなることはない。
 (1)ボリューム・サイズは64Gbytes。

最大何台まで使ってRAID-5ボリュームを構築できるか?

 上の例では、最小構成台数である3台のディスクでRAID-5ボリュームを作成したが、最大は何台まで利用可能だろうか。先の表にも記述しているし、連載第11回の「ボリュームの最大サイズはいくつまで?」でも述べているが、実際には32台までのディスクをひとまとめにしてRAID-5ボリュームを構築できる。以下は、32台のディスクを使ってRAID-5ボリュームを作成しようとしているところである

多数のディスクを使ったRAID-5ボリュームの例
システムの限界を調べるために、多数の仮想ディスクを用意して、RAID-5ボリュームを作成してみた。スパン・ボリュームの場合と同様に、やはり32台までしか利用できないようだ(ボリュームのサイズではなく、選択するディスクの台数に制限がかけられている)。
 (1)ディスク1からディスク32までの32台を選択している。
 (2)合計サイズは約64Tbytes。
 (3)33台以上選択すると、このボタンがグレー・アウトし、クリックできなくなる。

 画面の右側のディスクの台数が3〜32台のときだけ、下側の[次へ]というボタンが有効になり、それ以外の場合はクリックできなくなっている。例えば32台のディスクでRAID-5ボリュームを作成すると次のようになる。

多数のディスクを使ったRAID-5ボリューム
32台のディスクでRAID-5ボリュームを作成しているところ。これだけディスクの台数が多いと、仮想環境とはいえ、初期設定だけでも何時間もかかる。この場合は10時間ほどかかった。当然、修復の場合もこれと同等か、それ以上の時間がかかることが予想される。再同期中の表示が消えない限り、まだRAID-5ボリュームとしては利用できない。
 (1)最終的なボリュームのサイズは62Tbytes弱。ストライプ・ボリュームの場合よりも、ディスク1台分だけ少ない。
 (2)RAID-5ボリュームを構成する32台目のディスク。
 (3)33台目以降は未使用。以下は空きディスク。

 ディスク32台でストライプ・ボリュームを作成した場合と若干異なり、ディスク1台分だけボリュームのサイズが小さくなっている。パリティ容量(ディスク数)を変更したり、障害時の自動切り替え用に用意しておくといったことはできない。


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