ビデオストレージ - ディスクアレイ＆RAID ：ディスクアレイシステムとは

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ディスクアレイシステムとは	RAIDとは
RAIDインターフェイス	Fiber ChannelとSAN

ディスクアレイシステムとは

ディスクアレイシステムとは、転送スピード・容量・障害からの復旧に優れた外付タイプのハードディスクユニットです。RAIDボードのようにRAIDコントローラをPC本体内に導入することがありませんので、RAIDコントローラの内蔵による本体温度の上昇を避けることが出来ます。またSCSIやファイバーチャネル(FC)で接続されますので、ターンキー本体にSCSI接続が可能であれば、ケーブル一本で接続できてしまいます。障害復旧もRAID-3やRAID-5に対応していますので、ディスクの破損によるデータの消失といった事態も回避することが可能です。

通常、RAIDボードを使用したRAIDシステムに障害が発生した場合、

① 障害の発生しているHDDを特定
② ターンキーの電源をシャットダウン
③ ケースを開け、障害が発生しているHDDを外し、新しいHDDを取り付ける
④ ターンキーを再起動し、RAIDの再構築

というややこしい作業手順が必要になりますが、ディスクアレイであれば、

① 障害が発生しているディスクはランプの点灯などでユーザに知らせる
② ユーザはターンキー、ディスクアレイの電源を止めることなく、障害の発生したディスクを
　取り替える
③ そのままRAIDの再構築を始める

と非常に簡単な操作で自動的に障害を復旧します。ユーザ様はフロントの鍵を開けるなどの簡単なセキュリティロックの解除の後、レバーを引くことによりそのままディスクの交換が可能です。

編集用のHDDでは、プロジェクトで使用するキャプチャデータの他に、カラーバーや1KHz信号やよく使用する素材データ、シリーズものを編集していたとすれば、オープニングテロップやエンディングロール、アイキャッチャーなどの使い回しのきくデータも入っているでしょう。バックアップも取っていないような状況下で、障害が起きたHDDからデータの復旧が出来ないということは、これらの作成されたデータもすべて消えて無くなります。
突然のHDDトラブルであわてる前に、予防策を採られることは重要ではないのでしょうか。

コムワークスでは、ターンキーの信頼を更に上げるためにディスクアレイシステムをお薦めいたします。
ユーザ様の仕様・ご希望に合わせ3社のディスクアレイをご用意いたしました。

HUGE Media Vault U320R	HUGE Media Vault U320RX	Acuta4

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RAIDとは

RAID（「レイド」と読む。 Redundant Arrays of Inexpensive Diskの略）とは２台以上のハードディスクドライブを使用し、見かけ上１台のHDDとして使用するシステムです。ディスクアクセスの高速化、冗長性を持たせることが可能です。ここで言う冗長性とは、RAIDを構成するＨＤＤの内１台が破損したとしても新しいHDDドライブに交換することによりデータを復旧させることが可能であることです。
RAIDはいくつかの規格があり、それぞれRAIDレベルとして数字にて表されます。【表1】

【表1】HDDの総容量とRAIDの
実効容量の計算式

レベル	データ有効容量	HDD 最低台数
RAID-0	m×n	2
RAID-1	m×n÷n	2
RAID-0+1	m×n÷n	4
RAID3,5	m×(n-1)	3

※m:１台あたりのHDD容量
※n:RAID構成内のHDD台数

40GB×8台の場合のHDD実効容量

レベル	機能・特徴	HDD総容量	データ有効容量
RAID-0	冗長性無し・転送速度が最速	320GB	320GB
RAID-1	ミラー方式・転送速度は単体のHDDに劣る	320GB	160GB
RAID-0+1	ストライピング＋ミラー・転送速度はあまりでない	320GB	160GB
RAID-3,5	パリティ方式・転送速度は中～高速	320GB	280GB

▼ストライプセット（RAID-0）
2台～32台の HDDにて構成されます。複数台のハードディスクに同時に書き込みを行うため単体のハードディスクや他のRAIDレベルに対しディスクアクセスのパフォーマンスは高速です。但し冗長性が無い構成なので、RAID0を構成するハードディスクの内１台でも破損してしまうとデータは復旧不可能となります。
Windows2000Professional、XP、MacOS Xでは標準サポートされており、比較的安価なRAIDボードも販売されています。

▼ミラーセット（RAID-1）
2台以上のHDDを使用します。複数のディスクに全く同じ情報を書き込むので、たとえ１台のHDDが破損したとしても、他のHDDでデータを復旧させることが可能な冗長性を持っています。但し、書き込みのスピードは１台のHDDより劣るのため、非圧縮を含めたすべてのノンリニア編集用には向いていません。

▼バリティ付きストライプセット
RAID-0の高速性にデータ復元用のパリティデータを含めたディスク構成。３台から３２台のディスクにて構成される。下記で述べるRAIDボードやディスクアレイシステムで実装されることが多く、単純なハードディスクの増設に比べると割高になります。また、同一RAID構成内の２台以上のHDDが損傷した場合、復元は不可能となります。パリティデータの保管方法などにより下記RAIDレベルがあります。

▼RAID-2,3,4
データ保管用ストライプセットに障害復旧用パリティドライブをつけた構成。ストライピングの方法により2から4までのレベルが割り当てられます。2ではデータ単位を64bit、3ではバイト単位、4ではディスクの固有単位にてストライピングが行われます。

▼RAID-5
パリティデータを各ドライブに分散して配置するRAID構成。ディスクの負荷分散が理想的なため、基幹業務などのストレージサーバではこのレベルで構成されることが多い。ストライピング構成と合わせメジャーなRAID構成です。

▼ホットスペア
パリティ付きストライプセット構成の場合、ホットスペア用として更に1台のHDDを追加することがある。通常ホットスペア用ディスクは使用されることはないのだが、RAID構成の中のHDDが損傷し、RAID構成に障害が発生するとコントローラが自動的にホットスペア用のディスクを使用し修復を行うので、ディスク交換の手間が自動化されメンテナンスコストが軽減される。

他にもまだRAIDのレベルは存在しますが、映像用だけで考えれば、RAID-0のストライピング構成、またはRAID 3、5で構成されている物がほとんどです。
また一般的にデータベース等のディスクアクセスと違い、ギガバイト単位のデータを高速でアクセスしなくてはならない映像用RAIDシステムの場合、RAID-0か、冗長性を考えるとRAID-3のRAIDシステムが推奨されることが多いようです。

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RAIDインターフェイス

RAIDをコントロールする場合、RAIDユーティリティソフトウェアをシステムに導入する場合と、RAIDボードと呼ばれるPCIバスのボードや、ディスクアレイシステムという外付けHDDを巨大にしたようなシステムを導入する場合があります。前者をソフトウェアRAID、後者をハードウェアRAIDと呼びます。

ソフトウェアRAIDではOSでサポートされている場合と、またアプリケーションソフトを導入することにより実装できるようになります。Windows2000Professional、Windows XP ProfessionalではOSレベルでRAID-0または1が標準でサポートされています。MacintoshのMacOSでは標準でサポートされておらず、RAID構成をかけるときはATTO社のExpress Pro-Tool等のソフトウェアを別途購入する必要があります。

これらソフトウェアRAIDを導入する一番のメリットはなんといってもコストです。Windowsユーザであればディスクを追加購入するだけで構築が可能であり、MacユーザであってもExpress RAIDをはじめとしたRAIDソフトを購入すれば、数万円程度＋ディスク代の出費でRAIDの構築が可能となります。但し、デメリットとしてはサポートされているRAIDレベルに限りがあり、ほとんどの場合、RAID-0か1までです。また、RAIDコントローラとしてCPUを使用するので、PCの負荷が非常に高くなる非圧縮ノンリニアシステムではパフォーマンスの低下が懸念されます。

ハードウェアRAIDはRAIDコントローラをPC側にではなく、拡張ボードなどに搭載されているMPUに実行させるシステムのことです。OSレベルでのRAIDがサポートされていない、Windows98ベースでのターンキー、RAID-3以上のRAID構成を行いたいMacintoshではこちらのシステムを選択する必要があります。コントローラにより、既にRAIDをかけられているため、OSからの見かけ上はソフトウェアRAIDと違い、一つのディスク装置として確認されます。

ディスクの接続方法などでいくつかの種類があります。

▼ATA（エーティーエー）RAIDボード
ATA は市販のPCに標準でサポートされている、HDDをはじめとしたディスク接続のインターフェースです。現行市販されている中でもっとも高速なのはATA-100のRAIDボードで、転送レートは100MB/secです。HDDも160GBまで発売されており、(2002年5月現在）RAIDカード自体安価にて購入できます。またATAドライブ自体が後述するSCSIドライブに対し安価に提供されているので、コストを重視されるユーザには非常に魅力的なインターフェースです。
しかし、ATAのRAIDボードを導入したとしてもディスクの最大接続数4台と接続できるHDDが少ないこと、ATAのRAIDボードは通常使用ではあまり問題は出ないのだが、メーカによっては癖のあるボードなので、映像用として使用してみると思ったほどパフォーマンスが出ないということもあります。これはデバイスドライバ、チップのファームウェアに起因する現象であると考えるが、ベンチマークで70～80MB/secの値が出ていても、実際使用してみるとDV圧縮ベースでもドロップフレームが出る場合があります。うまく稼働できたとしてもMPEG2 I-Flameか、1/2圧縮程度に押さえておいた方がいいでしょう。

▼SCSI（スカジー）RAIDボード
SCSI はコントローラをCPUにではなく周辺装置側に持たせた規格です。現在発売されている中ではU160-SCSIという160MB/secのデータ転送量を持つSCSIカード、およびRAIDカードが発売されています。32bit PCIバスタイプと64bit PCIバスタイプがあり、32bit PCIではバススピードが約133MB/sec、64bit PCIではバススピードが約266MB/secです。また、デュアルチャンネルタイプのU160-SCSIボードでは1枚のカード内に2つのチャンネルがあり、それぞれ独立して160MB/secの転送を行うことが出来ます。
更に搭載ディスク数もデュアルチャンネルの場合、最大30台の接続が可能なのであり、ディスクもATAタイプのHDDに比べ信頼性が高いです。大容量のRAIDシステムを構築するには非常に魅力あるボードですが、前述したとおり、ATAに比べると1GBあたりの単価はほぼ倍額程度で流通され、コスト的には多少見劣りがします。しかし、それにもまして非圧縮システムを構築する為の高速性と信頼性という他には代え難いメリットがあります。

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Fiber Channel と SAN
ディスクアレイの便利な方法として、ターンキーとの直接接続だけでなく、複数台のターンキーと１台のディスクアレイを共有するシステムもあります。この、ディスクアレイの共有をSAN(「サン」と読む。Storage Area Networkの略）といい、接続にはSCSIではなく、FiberChannel(ファイバーチャネル）という接続で行います。 FiberChannel(ファイバーチャネル）とは。ATAやSCSIの様なパラレルケーブルを使用せず、同軸ケーブルか光ファイバーにて接続されます。同軸ケーブルの場合、30mまでのケーブル長が可能であり、光ファイバーの場合は10kmもの長さをサポートします。転送スピードは1.0625Gbps(100MB/sec)。最近では2Gbps通信規格の製品もでてきました。一つのループ上に最大126台の機器の接続が可能です。このFiberChannelを使用し、SANを構築するわけですが、共有の方法として似たようなものがあります。Ethernetを使用したLAN環境です。 Ethernetを使用したLAN、WAN環境といえば、企業内から家庭まで誰でも気軽に導入できるだけの技術、コストとなっており、ギガビットクラスの通信規格装置もここ数年で非常に手に入りやすい価格帯となってきています。こういった共有ディスクをEthernetで共有する仕組みをNAS(「ナス」と読む。Network Attached Storageの略)といい、業務系ストレージシステムから民生レベルのストレージサーバまで幅広い普及があります。しかし、映像用に限ってみると、データ遅延保証がないこと、1本のギガビット回線を複数台のPC(ターンキー）で共有しなくてはならなくなるため、インターネットなど他の資源を使用したり複数台のターンキーから連続してデータ転送が始まると、とたんにパフォーマンスが落ちる、100BASE-TXリニアシステムの共有化としてはまだまだ使用しきれないシステムであるといえるでしょう。 SANであれば既存のネットワークと切り分けた使用方法が可能です。また専用のSCSIプロトコルによる接続のため、LANの様なオーバーヘッドが起こりにくく、高速な転送が可能です。用途としては、複数のターンキーでの共有が出来るため、キャプチャサーバと編集用ターンキー、合成用CGマシンと目的に合わせたターンキーを用意することにより編集作業の分散化、効率化が図られるという点と、１台のターンキーの調子が悪くなっても、他のターンキーで、データコピーなどのロスがなくそのまま編集作業に移れる点、素材データは１台のディスクアレイで共有することになるので、複数のプロジェクトで同じ素材を使用しなければならない場合、使い回しがかなり簡単であるといった点が上げられます。

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