第13回 Windowsのディスク管理をマスターする（下）：仮想PCで学ぶ「体当たり」Windowsシステム管理（1/3 ページ）
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。
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には？
- 最大何台まで使ってRAID-5ボリュームを構築できるか？
- RAID-5ボリュームを構成するディスク1台に障害が発生するとどうなる？
- 障害のあるRAID-5ボリュームはどうする？
- RAID-5ボリュームを修復する
- RAID-5ボリュームを構成するディスク2台以上に障害が発生するとどうなる？
- 全ディスクに障害が発生したら？
- ディスクの署名が衝突するとどうなる？
- ディスクの署名データが衝突した場合の対処は？
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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