AHCIとRAIDの比較。 知っておくべきこと
SSD が普及したこの時代でも、私たちは前世紀に開発されたテクノロジに携わっています。
AHCI と RAID は同じ文脈で捉えられがちですが、それぞれ異なる目的を担っています。 1 台の PC を運用している場合でも、ストレージ環境全体を運用している場合でも、AHCI と RAID の問題を理解することは重要です。 それぞれは、ストレージ環境の円滑な運用に役立つ、異なる機能を含んでいます。
AHCI vs. RAID の基礎知識
AHCI は、ソフトウェア (通常は OS) が SATA デバイスと通信できるようにするストレージ インターフェイスの標準規格です。 Intel は、老朽化した Parallel ATA/Integrated Drive Electronics インターフェイスの代わりとして、2004 年に AHCI を導入しました。 たとえば、SATA は、ホットスワップ デバイス (コンピューターを再起動せずに新しいデバイスをコンピューターに接続する機能) のサポートを可能にしました。 AHCI は、Windows、Unix、および Linux OS がホットスワップを使用できるようにします。
1 台の PC を運用している場合でも、ストレージ環境全体を運用している場合でも、AHCI と RAID を理解することが重要です。 ハードディスクの NCQ (Native Command Queuing) は、ハードウェア側では SATA で、OS 側では AHCI で導入された顕著な機能です。 NCQ は、従来のシリアル コマンド キューイング、先入れ先出しのコマンド実行プロセスで動作するのではなく、SSD を含むディスクが、同時ストレージ操作を処理する方法を最適化します。 その効果は、使用するストレージの種類によって異なる。 ハードディスクの場合、NCQは、読み取りヘッドと書き込みヘッドの移動頻度を少なくすることを意味します。 リードおよびライト ヘッドの動きは、HDD のレイテンシーの最大の要因の 1 つであり、その動きを最適化することでパフォーマンスが向上します。
AHCI も、大きなファイル転送のサポート向上など SSD のメリットを提供しますが、その浅いキューの深さが、処理できる I/O 要求の数を制限しています。 SSD がコマンドキューを回避できるようにするには、回避策が必要であり、これは速度を低下させる可能性があります。 NCQ を使用しても、コマンドをキューに入れる必要があるということは、キューを形成する必要がある保留がどこかにあるということです。
キューの問題に恒久的に対処するために、SATA などの古いインターフェイスを置き換え、新しいコマンド管理機能を導入する NVMe (Nonvolatile Memory Express) 標準が開発されています。 NVMe はフラッシュ用に設計されており、古いプロトコルで最新のストレージ メディアをサポートすることから生じるデメリットを排除します。
RAID の位置づけ
RAID は 1987 年に初めて使用されました。 今日、RAID は初期のバージョンよりもはるかに高性能で、消去コーディングなどの新しいテクノロジに取って代わられつつあります。
Enterprise Strategy Group のシニアアナリスト、Scott Sinclair が RAID と消去コーディングについて語ります。RAID とはデータ保護と可用性のメカニズムで、1 台以上の HDD または SSD を失った後もシステムの動作を継続させます。 コンピュータまたはストレージ アレイが RAID をサポートしている限り、RAID ストレージ ボリュームは、複数のストレージ デバイスを持つ任意のコンピュータ上に作成することができます。 PC によっては、RAID オプションをサポートしていないものもありますし、JBOD (単なるディスクの束) として知られているストレージ アレイは RAID をサポートしていません。
最新の PC では、マザーボードの SATA ポートで RAID を有効にすると、通常 AHCI サポートも有効になります。 RAID を有効にすると、次のことが可能になります。
- 複数のストレージ デバイス（ハード ドライブおよび SSD）をインストールして、単一のボリュームとして使用する、
- デバイスの損失をサポートして冗長性を有効にする、
- ストレージ操作を単一のディスクではなく複数のデバイスに分散することによりパフォーマンスを改善する。 2 台のディスクは、ミラーリングまたは RAID 1 を有効にします。これは、データが 1 台のディスクに書き込まれるといつでも、コントローラーがその書き込みを 2 台目のディスクにコピーすることを意味します。 または、ストライピング (RAID 0) を使用して、両方のディスクに同時にデータを書き込むようにコンピュータに指示することもできます。 書き込みをミラーリングすると、パフォーマンスが低下することがありますが、ディスクの 1 つが故障してもストレージは利用可能なままです。 ストライピングは、2倍の性能容量があるため、読み取りと書き込みの両方の性能を向上させることができます。
各種RAIDレベルの説明。 他にもRAIDレベルはあり、最も一般的なのはRAID 5とRAID 6です。 どちらもパリティを使用して、デバイスの故障からデータを保護するのに役立ちます。 RAID 5 では、システムは 1 台のディスクの損失に耐えることができ、RAID 6 では、2 台のディスクが故障しても動作可能です。
AHCI 対 RAID の結論
AHCI 対 RAID について議論する際、これら 2 つの概念がストレージ環境全体の中でどこに位置付けられるかを知ることが重要です。 AHCI は、SATA デバイスの完全な機能性を保証します。 RAID は、データ保護の鍵となるミラーリングおよびストライピング機能を提供します。
これらの基本を正しく理解することは、完全に機能するストレージ環境を維持するために重要です。