SSD RAIDはソリッドステートドライブ（SSD）の性能を高める手法で、冗長データブロックを複数のSSDに分散することで、データ保護にも広く利用されています。
独立ディスク冗長アレイ（RAID）はデータストレージの仮想化技術で、複数の物理ストレージドライブを1つまたは複数の論理ユニットに統合し、データの冗長性と性能の最適化を実現します。
現在では、ほとんどのマザーボードにRAIDが組み込まれていますが、必須ではなく、RAIDが利用できないマザーボードにはRAIDコントローラーを接続できます。大型のRAID装置は、大量のデータとキャッシュメモリを扱う大規模ストレージエリアネットワーク（SAN）で広く使われており、ゲーミングPCやビジネスユーザーにも利用されています。
一方、SSDはハードディスクドライブ（HDD）より信頼性が高いものの、SSDには可動部品がないため、故障の可能性がなくなるわけではなく、データ損失につながることがあります。SSD RAIDは主にこのようなデータ損失を防ぐために使われ、さらに性能向上にもつながります。また、データの読み書き速度と保護が特に重要なアプリケーションでは、SSD RAIDが有用かつ効果的です。
SSD RAIDの特徴
SSD RAIDの信頼性と性能を重視したストレージソリューションには、不可欠なツールとストレージ提供の仕組みが備わっています。SSD RAIDの主な特徴を以下に示します。
高速なデータ読み書き
SSD RAIDは高速なデータの読み書きが可能なため広く推奨されており、単一のSSDを上回ります。複数のSSDで構成したRAIDアレイは、データの読み書きに大きな影響を与えます。
例えば、ストライピング方式では、1つのファイルを複数のSSDに分散し、連続したデータを複数のドライブに分けてアクセスすることで、データの読み書き速度を高めます。RAID 0は、少なくとも2台のドライブを使うストライプボリュームとして普及しており、複数のSSDの容量を合算することで容量を増やせます。
フォールトトレランス
SSD RAIDのフォールトトレランスは、多くの企業を引きつける特に魅力的な機能です。ミラーリング機能によって耐障害性が確保され、RAIDレベルはシステムデバイスで使用するSSDの台数によって決まります。
フォールトトレランスは、冗長データブロックを複数のSSDに分散してデータを保護するために一般的に使われ、バックアップや訂正の方式によってデータの完全性を守るよう構成できます。
管理ツール
SSD RAIDの管理ツールは、RAIDコントローラーの構成と管理を簡略化し、ユーザーインターフェース（UI）やコマンドラインインターフェース（CLI）から管理できるようにします。専用ソフトウェアは複数のSSDの状態を検出・監視し、コントローラーを構成できます。ただし、SSD RAID管理ツールの機能はプラットフォームによって異なる場合があります。
SSD RAIDの仕組み
SSD RAIDは、ストライピング、ミラーリング、パリティという3つの主要な概念に基づいて動作し、性能を向上させるとともに、データの安全性を高めます。
ストライピング
ストライピングでは、データをブロックに分割し、複数のストレージデバイスに分散します。データは2台以上のドライブに均等に分割されます。この手法により、1つのファイルを複数のSSDドライブに分散でき、データの読み書き速度と性能を高められます。複数のSSDに分散する際、データはさまざまな方法で分割できます。
ミラーリング
ミラーリングではデータを複製し、2台以上の別々のSSDに同時に書き込みます。別のドライブにデータをコピーしておけば、アレイ内の1台のドライブが故障してもデータを復旧できます。重要なデータに対して特に有効です。
同じデータを2台以上のドライブに書き込むことで、データ復旧を迅速かつ容易に行えます。アレイ内のドライブが1台故障した場合、RAIDコントローラーによって正常なドライブのデータを新しいSSDに複製できます。故障時には、2台目のドライブですぐにデータを利用でき、ダウンタイムなしで動作を続けられます。
パリティ
SSD RAIDでは、性能を維持しながら安全性を確保するため、複数のSSDにデータをストライピングし、パリティ計算を行います。パリティ計算機能は、ドライブ内のデータを計算して結果を別のドライブに保存することで、ドライブアレイのフォールトトレランスに利用されます。通常は、2進数で計算するか、XOR（排他的論理和）演算を実行して、1台目のSSDのビットと2台目のドライブのビットを比較し、計算結果を3台目のドライブに保存します。
ハードウェアRAIDとソフトウェアRAID
ストレージシステムはドライブ全体のレベルでRAIDを適用し、冗長性によってより細かな単位でデータを管理します。ハードウェアRAIDとソフトウェアRAIDのうち、現在の技術スタックに最適な方を使えば実現できます。
ハードウェアRAIDでは、サーバーに専用コントローラーを取り付け、マザーボード上または別のRAIDカード上で処理します。RAIDカードはシステムに論理ディスクを提供してRAIDアレイを管理します。ハードウェアRAIDでは、複数の異なるRAID構成を同時に利用でき、通常はデータアクセスが高速で、フォールトトレランスも高くなります。
一方、ソフトウェアRAIDは内部サーバー上で動作し、通常はRAIDインフラを構築・管理するためにRAIDドライバーまたはソフトウェアのインストールが必要です。RAIDコントローラーがなく、SSDをマザーボードに直接接続している場合は、オペレーティングシステムのユーティリティソフトウェアでRAID構成を制御できます。
ソフトウェアRAIDはローカルストレージに強く推奨されており、多くのオペレーティングシステムがソフトウェアRAIDを実装しています。さらに、ストレージアレイ以外に専用ハードウェアをあまり必要としないため、多くの場合、コストも低く抑えられます。
異なるRAIDレベルでSSDを利用する
SSD RAIDは複数のレベルに構成でき、性能とデータセキュリティを向上させられます。Storage Networking Industry Association（SNIA）は、RAIDレベルと関連するデータ形式を標準化しています。
RAID 0
RAID 0システムでは、すべてのSSDを1つのストレージプールにまとめて速度を向上させ、アレイ内のストレージドライブ全体にデータをブロック単位で分割します。複数のコントローラーを使えば性能をさらに高められますが、いずれかのストレージドライブが故障すると、すべてのデータを失います。RAID 0はストレージを定期的にバックアップするユーザーに適しており、データの読み書きに高い速度が必要な、重要度の低いシステムに最適です。
RAID 1
RAID 1システムは信頼性が高く、データを2台目のSSDにミラーリングします。このシステムでは、データドライブとミラードライブの両方に書き込むことで、データを同時に2重保存します。ドライブが故障した場合は、ミラードライブから復旧できます。
ただし、RAID 1は処理速度が遅く、必要なSSDの台数が2倍になります。性能よりデータセキュリティが重視される重要なストレージに適しており、小規模サーバーにも向いています。
RAID 2
RAID 2システムは、専用のハミングコードパリティを使ったビットレベルのストライピングを採用し、連続する各ビットを別々のドライブに保存します。ハミングコードパリティによる誤り訂正符号（ECC）を記録し、ビット単位で計算します。各データビットは別々のディスクに記録され、ECCコードは異なるドライブに保存されます。
それでも、RAID 2は高価で複雑なため、一般に商用システムでは使われていません。
RAID 3
RAID 3は専用パリティを使ったバイトレベルのストライピングを採用し、異なるドライブ上の連続する各バイトにデータをストライピングします。RAID 3は大量のデータ転送で高いスループットを実現しますが、小さなファイルを転送する場合でも多くの構成が必要になることがあります。
RAID 2と同様に、RAID 3では同期ストレージドライブ用の特殊なコントローラーが必要で、一般に商用システムでは使われていません。
RAID 4
RAID 4システムは専用パリティビットを使ったブロックレベルのストライピングを採用します。1つのデータブロックが要求された場合、各SSDは独立して動作し、同期を必要としません。RAID 4の主な利点は入出力（I/O）の並列性です。1回のI/O読み取り操作をすべてのデータドライブに分散する必要がなく、並列実行できるため、性能向上につながります。
現在では、RAID 4は、2つのパリティディスクを持つRAID 4の独自実装であるRAID-DPに広く置き換えられています。
RAID 5
RAID 5システムは、ストレージドライブに分散パリティを配置するブロックレベルのデータストライピングを採用した標準的な構成です。パリティの書き込みとI/O操作は、すべてのデータドライブに均等に分散されます。
さらに、RAID 5はコスト効率が高く、SSDサブシステムで普及しています。パリティデータによって安全性を高め、ストレージドライブ間でデータをインターリーブすることで速度も向上させます。ドライブが故障した場合も、後続の読み取りを分散パリティから計算できるため、データは失われません。
RAID 3と同様に、RAID 5には少なくとも3台のドライブが必要ですが、RAID 3のように専用のパリティドライブを置くのではなく、すべてのドライブにパリティを分散します。
RAID 6
RAID 6システムは、1つではなく2つの分散パリティを使ったブロックレベルのストライピングを採用し、最大2台のSSDが故障しても耐えられるフォールトトレランスを実現します。大容量ドライブや大規模アレイ、特に高可用性システムで効率的です。
RAID 6には最低4台のストレージドライブが必要で、2台のデータドライブが同時に故障しても動作を継続できます。故障したドライブは交換されますが、大容量SSDは復旧に時間がかかります。
RAID 6は、高い安全性を備え、より優れた性能と効率的なストレージを必要とするシステムに適しています。RAID 5に似ていますが、利用範囲はそれほど広くありません。複雑な技術であり、アレイの再構築には長時間かかることがあります。
ネスト型RAID
ネスト型またはハイブリッドRAIDは、場合によっては有効な解決策になります。代表的なハイブリッドRAIDには、RAID 1+0（RAID 10）とRAID 5+0（RAID 50）があります。RAID 10は、1つのアレイ内で複数のミラーリングされたSSD（RAID 1）とデータストライプ（RAID 0）を組み合わせたもので、ミラーリングされたドライブ群からストライプセットを構築します。
RAIDレベルの詳細については、RAIDレベルの解説をお読みください。
SSD RAIDの主な3つのメリット
SSD RAIDは必須とは限りませんが、システムの性能と速度、データセキュリティ、信頼性と耐久性に優れているため、データの可用性と冗長性を確保する手法として広く使われています。
性能と速度
SSD RAIDは性能面で優れています。複数のSSDで構成したSSD RAIDアレイは、性能に大きな影響を与えます。データをブロックに分割してストレージデバイス全体に分散することで、読み書き速度と全体的な性能が向上します。
SSD RAIDのシーケンシャル読み書き速度は、単一ドライブの約2倍です。SSD RAID構成は、機械式ドライブによるRAID構成より優れた性能を発揮し、専用ハードウェアRAIDコントローラーはソフトウェアベースのRAIDソリューションを上回ります。
データセキュリティ
SSD RAIDは、単一のSSDより高いデータセキュリティを実現します。単一ドライブではデータ損失のリスクがあります。SSDが損傷すると、データセット全体が失われる可能性があります。
SSD RAIDでは、RAIDアレイ内の複数のドライブにデータを保存できます。そのため、アレイ内のSSDが損傷しても、別のSSDにデータのコピーが保護されており、データを復旧できます。
信頼性と耐久性
SSD RAIDは、システム内の個々の部品が故障してもデータを利用可能な状態に保つための効果的な選択肢です。SSD RAIDはアレイ内で1台以上の故障に耐えられ、ドライブが故障した場合は交換してシステム自体を再構築できます。
SSD RAIDの耐久性により、企業はデータを保護し、単一のSSDベースシステムより高い信頼性を確保できます。
RAIDはSSDの性能にどのような影響を与えるのか？
SSDは速度と耐久性に優れているため広く普及し、ノートPC、デスクトップ、ワークステーションの性能向上に使われています。SSDをRAIDアレイにまとめて利用すると、サーバーでさらなる性能向上が得られます。そのため、SSD RAIDは、高性能I/Oが重要なサーバー上のデータセットアプリケーションに最適なソリューションです。
ストライピングでは、1つのデータファイルを複数のSSDに均等に分散するため、トランザクションファイルを高速に保存でき、全体的な性能が向上します。さらに、ミラーリングではデータファイルを複数のSSDに複製するため、アレイ内の1台のドライブが故障してもデータを復旧でき、データセキュリティが向上するとともに、データ復旧を迅速かつ容易に行えます。
RAID構成のSSDは、データトランザクション向けの高速ストレージと、ビジネスクリティカルなアプリケーション向けの冗長性を組み合わせます。SSDのデータ転送速度は、読み書きともに通常300～600 MBpsですが、SSD RAIDでは、構成やRAIDアレイ内のSSD台数に応じて、転送速度を最大1,000 MBpsまで速やかに高められます。データの読み書きを高速化し、重要なデータを扱う場合、SSD RAIDは性能を高め、データ保護を最大化します。
HDD RAIDとSSD RAID
HDD RAIDとSSD RAIDは、性能とデータセキュリティを向上させる有効な選択肢です。両者を以下で比較します。
| HDD RAID | SSD RAID | |
|---|---|---|
| 最適な用途 | 大容量・低コスト | 高い信頼性・高速性 |
| 速度 | 低速 | 高速 |
| 信頼性 | 信頼性が低く、故障する可能性が高い | 信頼性が高く、故障する可能性が低い |
| ストレージ容量 | ストレージ容量が大きい | ストレージ容量が小さい |
| データ復旧 | 複雑ではないが、時間がかかる | より複雑だが、時間がかからない |
| 性能 | 全体的な性能はSSD RAIDより低い | 全体的な性能はHDD RAIDより高い |
| 価格 | 通常、SSD RAIDより安価 | HDD RAIDと比べて比較的高価 |
SSD RAIDには価値があるのか？
SSD RAIDアレイは、さらなる性能向上や速度の改善、信頼性の向上につながります。コンピューティング速度とデータセキュリティが重要で、コストを問題としない企業や大規模システムにとって、SSD RAIDは最適なソリューションになり得ます。
SSDをRAIDで利用すべきでないのはどのようなユーザーか？
SSD RAIDは高価で、初心者レベルのユーザーや技術に詳しくないユーザーにとっては、保守が複雑になる可能性があります。
- コスト：SSDはHDDより高価で、SSD RAIDアレイの構築には複数のSSDが必要です。システムの予算が限られている企業は、追加のバックアップストレージを用意する場合を除き、SSD RAIDを利用すべきではありません。
- 保守上の問題：SSD RAIDには、デフラグによって寿命に影響が及ぶという、無視できない保守上の問題があります。初心者レベルのユーザーや技術に詳しくないユーザーにとっては、余計な負担になりかねません。専門スタッフが限られている中小企業や個人用システムでは、RAIDシステムやSSD RAIDを避けるべきです。
- 速度が必要ない場合：一般的な用途であれば、単一のSSDで十分な速度が得られます。小規模システムや個人利用では、ほとんどの場合、高速なコンピューティング速度は必須ではなく、単一のSSDで十分に対応できます。
利用可能なRAID SSDのベスト3
OWC SSD Mercury Elite Pro Dual Mini Portable RAID
OWC SSD Mercury Elite Pro Dual Miniは、性能と価格の総合評価で最も優れています。Mercury Elite Pro Dual Miniは、高性能なポータブルRAIDであり、価格、パワー、速度を兼ね備えた製品です。
ユーザーが必要に応じて設定できるRAID 0とRAID 1のモードを備えています。RAID 0モードでは、Mercury Elite Pro Dual Miniは最大989 MBpsの高速データ転送を実現し、RAID 1ではミラーリングされたディスクによってデータの冗長性を高めます。
OWCは、Mercury Elite Pro Dual Mini Portable RAID SSDを480GB、1TB、2TB、4TB、8TBの5モデルで提供しており、価格は480GBモデルの229.00米ドルからです。
デュアルドライブ、USB 3.1 Gen 2、バスパワー駆動のフォームファクターを備えているため、高い負荷がかかるアプリケーションに適しています。OWC SSD Mercury Elite Pro Dual Miniは、リッチメディアコンテンツを扱うプロフェッショナルの高度なワークフローに対応できる性能と柔軟性を備えています。
SanDisk Professional G-RAID Shuttle SSD
SanDisk Professional G-RAID Shuttle SSDは、性能を重視するユーザーや大容量を必要とするユーザーに最適です。統合型ストレージとして、ワークフローの効率化に役立つ高速ストレージパワーハウスを実現します。
RAIDアレイは各ベイに2.5インチSSDを1台ずつ搭載し、通常はRAID 5に事前設定されていますが、RAID 0、1、10、50にも対応しています。Thunderbolt 3インターフェースを使用して最大2,800 MBpsの転送速度を実現でき、USB 3.2でも利用できます。
SanDiskは、8TB、16TB、32TBの容量でG-RAID Shuttle SSDを提供しています。2つのThunderbolt 3ポートを使用して、最大5台のデバイスを組み合わせられます。
SanDisk Professional G-RAID Shuttle SSDは、大容量を求めるユーザーに最適で、RAIDの実装によって優れた信頼性を実現します。多用途で柔軟なストレージソリューションとして、最大限の性能を発揮し、マルチストリームワークフローをサポートします。
Glyph Atom RAID SSD
Glyph Atom RAID SSDは、99.95米ドル（500GB）からという手頃な価格で、ポータブルRAIDストレージソリューションを提供するよう設計されています。軽量なアルミニウムボディにより、乱雑な取り扱いからデータを保護します。
Glyph Atom RAID SSDは2基のM.2 SSDを搭載した、モバイルまたはバスパワー駆動のストレージデバイスで、外部電源を必要としません。容量は500GB、1TB、2TB、4TBの4種類ですが、接続できるポートはThunderbolt 3のみです。
Atom RAIDは性能を最大化するためRAID 0に設定されており、他のRAIDモードには再設定できません。ドライブが故障した場合の信頼性には問題があり、モニターを接続する機能もありませんが、短時間で大量のデータを転送するには最適なソリューションです。Glyph Atom RAIDは最大950MBpsの転送速度を実現する超高速モバイルRAIDで、理想的なポータブルRAIDストレージです。
SSD RAIDは必要か？
市場には便利な機能を備えたSSD RAIDの選択肢が数多くあり、ビジネスのニーズや要件、コストに基づいて検討する必要があります。SSD RAIDシステムはビジネスのデータ管理における全体的な速度と性能を向上させる一方で、高価で過度に複雑な選択肢になる可能性があり、中小企業や個人利用には適していません。