コンピューターシステム

■ 補助記憶装置。

  補助記憶装置には、
  ハードディスクやフロッピーディスク等の磁気ディスクのほか、
  MOやCD-R、DVDなどの光ディスクがあり、
  入出力装置とともに、入出力インターフェースを介して接続されている。

■ ハードディスク。

  複数個の磁気体円盤を重ねた補助記憶装置。
  円盤を回転させながら、磁気ヘッドを移動させ、
  両面からデータを読み書きする。

  (1) トラック。Track。

    1枚の磁気ディスク上で回転軸を中心とした同心円。
    陸上のトラックと同じ意味。

    ハードディスクドライブは、
    磁気ヘッドを固定した状態で磁気ディスクを回転させるが、
    このとき描かれる同心円がトラックである。

    外側のトラックが記録密度が低く、
    内側のトラックにいくほど記録密度が高くなるので、
    すべてのトラックの記憶容量は同じである。

  (2) シリンダ。Cylinder。

    ハードディスクドライブは、
    複数のディスクが幾重にも重なった構造をしているが、
    互いに同じ半径を持つトラックの集合を、
    1まとめにしてシリンダと呼ぶ。

    バウムクーヘンのようなもので、
    シリンダは、回転軸を中心とした円筒形になる。
    同じシリンダ内のデータに対しては、
    磁気ヘッドを動かすことなく、アクセスすることができる。

  (3) セクタ。Sector。

    1つのトラックを、
    回転軸から伸びる放射線によって分割した個々の領域。
    磁気ディスクの最小の記憶単位である。

    なお、フォーマット前のハードディスクにはセクタが存在しない。

  参考URL アットマークIT様
  http://www.atmarkit.co.jp/fsys/pcmainterepair/008hddbasic/hddinside.jpg
  http://www.atmarkit.co.jp/fwin2k/experiments/defragment/defrag_fig1.gif

■ ブロック化。Blocking。

  ファイルを磁気ディスクに書き込む際、
  複数の論理レコードを束ねて、1つの物理レコードとして記録することを、
  ブロック化という。

  ブロックとブロックの間には、読み落しを避けるため、一定の隙間をあける。
  これをブロック間隔(IBG:Inter Block Gap)と呼ぶ。

  【 ブロック化因数 Blocking Factor 】 

    1ブロックに含まれるレコード数のことをブロック化因数と呼ぶ。

    ブロック化因数が大きいほど、ブロック間隔の領域が相対的に少なくなるため、
    ディスク領域を有効に使用することができる。

    ただし、ブロックはトラックをまたがって収容することはできないため、
    ブロック化因数によっては、未使用領域が大きくなる。

    このトレードオフにより、最適なブロック化因数が決まる。

■ ディスクアレイ。

  複数の磁気ディスク装置を配列(アレイ)状態に並べて、
  データを複数の磁気ディスク装置間に分散させ、
  同時に並行アクセスを可能にするディスクシステム。

  アクセスの高速化が図れるほか、
  小型で安価な磁気ディスク装置の集合で大容量の装置を実現できる、
  データの二重化やエラーチェック用のディスクを持つことで高信頼性を実現できる、
  などのメリットがある。

  ディスクアレイの構成方法の規格として、RAIDがある。

■ RAID。Redundant Array of Inexpensive Disks。

  低価格なディスク装置を複数接続することで、
  大容量で信頼性・耐障害性の高いディスクシステムを実現する方法。
  レイドと読む。

  具体的なRAIDの構成には、
  データの保存の仕方や冗長データの取扱方法などにより、
  RAID0〜RAID5の6種類の分類がある。

  

  (1) RAID 0。

    データを複数のディスクに均等に分散しながら保存する、
    ストライピング方式を用いたもの。
    データの読み書きを、複数のディスクに対して同時並行して行うため、
    処理が高速化される。

    RAID0は、単純なストライピング方式であって、信頼性の向上はできない。
    もしもディスクが1台でも破損すれば、すべてのデータが失われることとなる。

  (2) RAID 1。

    同一のデータを2台のディスクに同時に保存する、ミラーリング方式を用いたもの。
    データの完全な二重化を図るため、1つのディスクが故障しても、
    もう1つのディスクからデータを読み出して、処理を継続することができる。

    RAID1は、完全なミラーリング方式であり、ディスクの使用効率が悪い。
    すなわち、使用できる実効ディスク容量は、実際のディスク容量の半分になる。

  (3) RAID 2。

    データ本体は、
    ビット単位のストライピングによって複数のディスクに分散保存を行う一方で、
    これらのデータからエラー訂正のためのハミング符号を生成し、
    専用のディスクに保存する方法。

    RAID2は、ストライピングを行うため、
    複数のディスクに並行してアクセスできるので、
    高いデータ転送速度を得ることができる。

    ただし、エラー訂正にハミング符号方式を用いるため、
    障害回復時の処理が複雑になる欠点があり、あまり使われていない。

  (4) RAID 3。

    データ本体は、
    ビット単位のストライピングによって複数のディスクに分散保存を行う一方で、
    これらのデータからエラー訂正のためのパリティ符号を作成し、
    専用のディスクに保存する方法。

    RAID3では、パリティを保持するため、
    データ更新時には、同時にパリティも書換えなければならない。
    ここに余分なディスクアクセスを伴う。これをライトペナルティと呼ぶ。

    ライト処理を多重に実行するときには、
    パリティ専用ディスクにアクセスが集中する欠点がある。
    あまり使用されていない。

  (5) RAID4。

    データ本体をブロック単位に区切って、
    ストライピングによって複数のディスクに分散保存を行う一方で、
    これらのデータからエラー訂正のためのパリティ符号を作成し、
    専用のディスクに保存する方法。

    基本的にはRAID3と同じ方式であるが、
    データの分散方法がブロック単位である点が異なる。

    実用化はされていない。

  (6) RAID5。

    データ本体をブロック単位に区切って、
    ストライピングによって複数のディスクに分散保存を行う一方で、
    これらのデータからエラー訂正のためのパリティ符号を作成し、
    これをディスクアレイ内のすべてのドライブに分散して配置する方法。

    RAID5は、RAID4と似ているが、
    パリティ情報を異なるディスクに分散配置する点が異なる。
    こうすれば、ライト処理が多発した場合でも、
    パリティ更新を高速に行うことができる。

    RAID5は、パリティ付きストライピング、分散データガーディングとも呼ぶ。
    大規模システムに適している。

以上。

2004/03/10 pm