RAID種別：「RAID5のパリティの原理」をシミュレーターで理解しよう！ [情報基礎/コンピューター入門]

2022-01-24　 RAID

本ページではRAID種別をシミュレーターを用いて解説しています！今回は、前回解説したRAID5の「パリティ」について、その原理を解説します！

「パリティの役割」のおさらい

前回記事のおさらいです。パリティは「同じグループでディスクが故障したときに、それを補うためのもの」です。

例えば、↓のように横にグループがあり、その中にパリティ(青部分)があるとします。

このとき、他ディスクが壊れた場合(灰色部分)、、、青色のパリティがその代わりになってくれるんです！なので、↓の構成だと、4つのディスクどれか1つ壊れても大丈夫なんです。

「RAID5のパリティの原理」は奇数/偶数の管理！

パリティの原理概要

↑のようにパリティは魔法のような力があるように見えますが、実は単純です。

パリティの原理は

です。以後解説していきます！

前提：全てのディスクは01でデータを記録

これは当たり前のことですが、各ディスクは↓のように0と1でデータを記録してます。今回は3つのディスクの場合を考えます。

パリティに奇数か偶数かを記録

上のデータで、縦列ごとに↓のパリティを計算します。これは上で述べた概要の通りです。

1ディスクが壊れた時、パリティから推測可能！

↑のようにパリティを計算すると、実は故障したデータが0か1か推測が可能になります。

例えば1の数が、↓のようになったとします。

壊れる前の合計：偶数
壊れた後の合計：奇数

この場合、壊れた事で偶数→奇数となったので、「壊れたディスクのデータが1」と推測できます。0だったら、偶数のままのはずだからです。

このように考えると、↓のように1が奇数か偶数かカウントするだけで、壊れたデータが0か1か分かるんです！

そして、この「壊れる前の奇数/偶数」を記録することが、パリティの役割なのです。

計算機上、奇数/偶数のカウントはXOR回路で計算可能！

XOR回路をつなぐとパリティが計算可能

↑の奇数/偶数チェックですが、計算機上は↓のXOR回路を使えば簡単にできます。

XOR回路は↓のような出力となります(詳細はコチラの説明記事参照)。これは「1が偶数なら0、奇数なら1を返す」性質を持ちます。

なので、例えば、このXOR回路を↓のように順につなぐと、、最終的に「1が奇数個の場合は1」「1が偶数個の場合は0」を出力します。つまりこれがパリティ値となります！

最終的な値もXOR回路で計算可能

先程↓の関係でデータが推測可能と解説しました。

ここで、今までと同様に「奇数＝1,偶数＝0」として代入すると、、↓のようになります。これはXORの計算パターンに他なりません！

　
今、

なので、、、最終的に壊れたディスクの値は↓のように計算可能なんです！

例えばディスク3が壊れた場合、↓のようなXOR回路で簡単に計算可能なんです！

「パリティ値と壊れたデータの推測」シミュレーターで理解しよう！

それでは最初にシミュレーターを使って、「パリティ原理」を理解してみましょう！

パリティを各ディスクに分散したのがRAID5

これまで説明したパリティを活用したのが、前回記事で説明した「パリティ」です！

ただ、1つのディスクにパリティが固まってると、そのディスクに負荷がかかってしまいます。そこで↓のように領域ごとにパリティとなるディスクを分けるのが標準的なRAID5構成になります！

　

　
RAID5以外も、各RAID種別を↓で解説しています！

[関連記事] ディスクRAID構成

1．RAID無し構成

2．RAID0

3．RAID1

4．RAID10

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6．RAID5のパリティの原理(本記事)