FromHDDtoSSD

まず、RAIDの基本的な構成の一つである、ストライピングについて見ていきます。ストライピングとは、複数のドライブに対して、決められたストライプサイズごとにデータを分散し、交互に読み書きしていく方式です。複数のドライブへ処理を分散できるため、読み書き性能の向上が期待できます。特に、連続した大きなデータを扱う場合には、単体ドライブよりも高速に処理できることがあります。しかし、その一方で、ストライピングには冗長性がありません。

RAIDは、複数のドライブを組み合わせて動作させる仕組みです。もともとはバックアップを目的としたものではなく、主な目的はシステムの稼働継続性を高めることにあります。つまり、ドライブの一部に障害が発生しても、できる限り運用を継続できるようにするための仕組みです。それでは、RAIDではどのようにデータを格納しているのでしょうか。ここから、その基本構造を見ていきます。まず重要になるのが、ストライプサイズと呼ばれる単位です。

ノートパソコンのバッテリーは、経年劣化によって膨らむことがあります。寿命を迎えて使えなくなった状態で膨らむものもあれば、まだ普通に使用できているにもかかわらず、膨らみが生じるものもあります。このあたりは、なかなか興味深い部分です。ノートパソコン側も、ある程度はバッテリーが膨らむ可能性を考慮して設計されているように見えます。実際、バッテリーが膨らんでも、すぐにキーボードや本体全体が破損するとは限りません。

内蔵ドライブが、Windows上で見えたり消えたりすることがあります。通常、SATA接続のドライブは、パソコン起動時に認識され、そのまま安定して使用されるものです。しかし、近年のWindows環境では、SATAコントローラやドライバの構成によっては、稼働中にドライブの接続状態が変化した場合でも、再認識されることがあります。いわゆるホットプラグに近い動作です。

USB接続の外付けドライブが、突然応答しなくなることがあります。いわゆる、外付けHDDや外付けSSDが急に認識されなくなる、アクセスできなくなる、コピー中に見失われる、といった状況です。このような場合、原因として多いのは、内部ドライブ側の損傷です。読み書き中に不具合が発生すると、WindowsなどのOSは、一定時間そのドライブからの応答を待ちます。しかし、決められた時間を超えても応答が返ってこない場合、OS側では「このドライブは正常に応答していない」と判断します。

データのコピー中に動作が停止する。つまり、普段のコピー操作中に、そのままフリーズして固まってしまう状況です。このようなコピー中の挙動からでも、ドライブの状態を把握できる場合があります。

不良セクタが大量に発生している場合、まず重要になるのは、それが何を原因として生じているのかを精査することです。不良セクタに至る原因は一つではありません。実際には、非常に多岐にわたります。HDDの場合、プラッタ表面の磁性体剥離が原因となっていることもあります。エラー訂正が追いつかないほど記録状態が悪化している場合もあります。また、プラッタ自体の歪みや、データを読み出す磁気ヘッド側の損傷が原因となっていることもあります。このように、不良セクタはさまざまな原因から発生します。そして実際の故障では、それらの原因が複合的に重なっていることも少なくありません。

専用の液体を循環させることで冷却する仕組みとして、水冷があります。この水冷ですが、実用面だけで見ると、半分以上は趣味の領域に近いと感じております。たしかに、冷却効果が高いと感じられる場面はあります。高負荷環境では温度を抑えやすく、見た目のインパクトもあります。しかし、その分のコスト、メンテナンスの手間、そして水漏れリスクまで考慮した場合、本当に導入すべきかどうかは慎重に判断する必要があります。

近年のHDDでは、ヘッドアンロード方式の採用により、磁気ヘッドをプラッタ外周部の退避位置へ格納する仕組みが一般的になっています。これにより、電源が切られた状態では、磁気ヘッドを退避位置に固定しておくための機構が必要になります。メーカーや機種によって構造は異なり、磁力を利用して固定するものもあれば、物理的なストッパーやロック機構によってヘッドを保持しているものもあります。このストッパーは、通常であれば電源投入時に解除され、ヘッドが動作位置へ移動できるようになります。しかし、物理的にロックする構造を持つ機種の中には、このロック機構が解除されず、ヘッドが退避位置から動けなくなることで、ドライブが動作不能に陥るケースがあります。

ドライブ検査では、各検査過程におけるドライブの挙動と、S.M.A.R.T.値の変動を詳細に確認しております。S.M.A.R.T.は、ドライブ内部で記録されている状態情報です。ただし、S.M.A.R.T.の値だけでドライブの状態を正確に判断できるわけではありません。

ドライブが故障したあとに、そのまま電源を入れ続けるとどうなるのか。その再現実験のような状態になってしまっていた事例を、実際に拝見したことがあります。画像の通り、プラッタ表面の磁性体が大きく失われてしまっています。ここまで広範囲に、しかもはっきりと磁性体が剥離している状態は、非常に深刻です。

ハードディスクには、壊れやすい時期や、故障が表面化しやすいタイミングがあります。そのため、故障してから対応するのではなく、状態が安定しているうちにバックアップを取っておくことが重要です。

データ保護を目的とした仕組みとして紹介されることも多い、RAIDというシステム。しかし、RAIDは本来、バックアップの代わりになるものではありません。RAIDの主な目的は、ドライブ故障が発生した場合でも、システムの稼働をできる限り継続させることにあります。つまり、連続稼働時間を延ばし、停止リスクを下げるための仕組みです。

外付けHDDやUSBメモリを取り外すときに使われる機能として、「安全な取り外し」があります。この機能は、接続中のドライブを安全に取り外すためのものです。特に、書き込み中のデータが残っている場合や、ファイルが使用中の場合に、データ破損を防ぐ役割があります。近年のWindowsでは、外付けドライブやUSBメモリに対して、書き込みキャッシュを標準で無効にする設定が一般的になっています。そのため、何もアクセスしていない状態であれば、そのまま取り外しても大きな問題が起きにくい設計になっています。

さて、よくある障害例を見ていきましょう。まずは、遅延書き込みエラーです。遅延書き込みエラーとは、その名の通り、書き込み処理が正常に完了できなかった場合に表示されるエラーです。では、なぜそのようなエラーが発生するのでしょうか。そこが重要になります。ドライブの故障では、一般的に、書き込みよりも読み込み側の不安定化が先に表面化することが多くあります。読み込みに時間がかかる、特定の場所で止まる、アクセスが極端に遅くなる。そのような症状から始まるケースです。