mdadm（エムディーエーディーエム）

2025年10月26日

mdadm（エムディーエーディーエム）

英語表記: mdadm

概要

mdadmは、Linuxオペレーティングシステム環境において、複数の物理ストレージデバイス（HDDやSSDなど）を統合し、ソフトウェアRAIDアレイを構築・管理するための標準的なコマンドラインユーティリティです。これは、ストレージ冗長化と保護を実現するソフトウェアRAIDの中核を担うツールであり、高価な専用ハードウェアRAIDコントローラを用いることなく、OSの機能を利用してデータの信頼性やアクセス速度の向上を図ります。具体的には、RAIDアレイの作成、監視、障害発生時のディスク交換やリビルドといった一連のライフサイクル管理を一手に引き受ける「司令塔」のような役割を果たしています。

詳細解説

mdadmが属する「ストレージデバイス（HDD, SSD, NVMe） → ストレージ冗長化と保護 → ソフトウェア RAID」という文脈において、その存在意義は非常に重要です。ハードウェアRAIDが専用のコントローラチップに処理を任せるのに対し、ソフトウェアRAIDはCPUの計算能力とOSのカーネル機能（Linuxでは通常mdドライバ）を利用してRAID機能を実現します。mdadmは、ユーザーがそのカーネル機能に対して指示を出すためのインターフェースなのです。

目的と動作原理

mdadmの主な目的は、データの安全性を高めること（RAID 1, 5, 6など）と、読み書き性能を向上させること（RAID 0など）を、柔軟かつ低コストで実現することにあります。

1. アレイの作成とメタデータ管理:
mdadmの最初の重要な役割は、複数の物理ディスクをまとめて一つの論理的なストレージグループ（RAIDアレイ）として定義することです。この際、mdadmは各ディスクの特定の領域に「スーパーブロック」と呼ばれるメタデータ（管理情報）を書き込みます。このスーパーブロックには、RAIDレベル（例：RAID 5）、アレイに属するディスクの数、ディスクの配置、アレイの状態などが記録されており、OSが起動した際にこれらの情報をもとにRAIDアレイを認識し、再構築（アセンブル）するために不可欠です。

2. 監視と障害対応:
ソフトウェアRAIDは常にディスク障害のリスクに晒されています。mdadmは、アレイの状態を定期的に監視（モニタリング）し、ディスクに障害が発生した際には、システム管理者に対して通知を行います。さらに、あらかじめ予備として設定されているディスク（ホットスペア）が存在する場合、mdadmは自動的に障害ディスクを切り離し、ホットスペアをアレイに組み込んでデータの復旧処理（リビルド）を開始させます。この自動的な冗長化機能こそが、ストレージ冗長化と保護の核心部分です。

3. 柔軟性:
mdadmは、特定のベンダーのハードウェアに依存しないため、異なるメーカーやモデルのHDD/SSDを組み合わせてRAIDアレイを構築できる柔軟性を持っています。これは、ハードウェアRAIDカードが故障した場合に、同じメーカーの同じモデルを探さなければならないといった制約から解放されることを意味します。ただし、性能はOSのCPU負荷に依存するため、高いI/O性能が求められる環境では、ハードウェアRAIDと比較してトレードオフが生じることも理解しておくべき点です。

このように、mdadmは単なるコマンドではなく、Linuxシステムにおけるソフトウェア RAIDの信頼性を維持し、その運用を可能にするための根幹をなす管理システムと言えるでしょう。

具体例・活用シーン

mdadmは、特にLinuxベースのサーバー環境において、データの可用性を高めるために日常的に活用されています。

活用シーンの具体例

ファイルサーバー/Webサーバーの構築: ユーザーの重要なデータやウェブサイトのコンテンツを保存する際、RAID 1（ミラーリング）やRAID 5（パリティ分散）を用いてディスク障害からデータを保護します。mdadmはこれらのRAIDアレイの作成・初期化に使用されます。
データウェアハウスやバックアップストレージ: 大容量のデータを取り扱う際、RAID 6を使用して二重のディスク障害にも耐えられる冗長性を確保します。
仮想化ホスト環境: 仮想マシンのイメージファイルなど、頻繁にアクセスされる重要なファイルを格納するストレージを、mdadmで管理されたRAIDアレイ上に配置することで、可用性を高めます。

データ保護の現場監督：メタファーによる理解

mdadmの役割を初心者の方が理解しやすいように、建築現場の「現場監督」に例えてみましょう。

データ（情報）を保存する場所を、頑丈な「データ保管庫の壁」だと考えてください。この壁を作るために、複数のレンガ職人（物理ディスク/HDD/SSD）が働いています。

設計図の作成（--create）: 現場監督（mdadm）は、まず「この壁はRAID 5の設計図（冗長性のルール）で作るぞ」と決めます。そして、どの職人がどのレンガを置くか（データのストライピングとパリティ計算）を指示します。
作業の監視（--monitor）: 現場監督は常に職人たちを見張っています。「あ、職人A（ディスク1）が倒れた（障害発生）！」と気づきます。
緊急時の対応（リビルド）: 現場監督はすぐに予備の職人（ホットスペア）を呼び出し、「職人Aの担当だった部分を、残りの職人たちの持っている情報（パリティ）を使って復元しろ！」と指示します。この復元作業が「リビルド」です。

この現場監督（mdadm）がいるおかげで、一部の職人（ディスク）が倒れても、壁（データ）全体が崩れることなく、作業が継続できるわけです。mdadmは、このストレージ冗長化と保護という重要なミッションを、OSの力を借りて実現しているのです。

資格試験向けチェックポイント

mdadmそのものが直接、ITパスポートや基本情報技術者試験で出題されることは稀ですが、「ソフトウェアRAID」に関連する概念問題や、応用情報技術者試験や高度試験、あるいはLinuC/LPICなどの専門的な試験では重要な出題テーマとなります。

| 試験レベル | 重点的に抑えるべきポイント |
| :— | :— |
| ITパスポート/基本情報技術者 | ソフトウェアRAIDの概念理解：「RAID」がデータの冗長化と信頼性向上に役立つ技術であることを理解します。特に、ソフトウェアRAIDはOSの機能を利用し、ハードウェアRAIDは専用コントローラを利用するという違いを把握しておきましょう。mdadmは、このソフトウェアRAIDを実現・管理するための「道具」であると位置づけてください。 |
| 応用情報技術者 | RAIDレベルの詳細と管理：RAID 1, 5, 6などの特性（冗長化の仕組み、必要なディスク本数、利用効率）と、それらを管理するツール（mdadm）の役割を結びつけて理解することが求められます。mdadmがメタデータ（スーパーブロック）を管理し、アレイの状態監視やリビルドを行う仕組みが問われる可能性があります。 |
| 全レベル共通 | ホットスペア（予備ディスク）の概念：mdadmはホットスペアの管理にも優れています。ディスク障害発生時に自動で切り替わるこの仕組みは、ストレージの可用性を高める上で非常に重要であり、試験でも頻出します。 |

試験対策のヒント：
mdadmはソフトウェア RAIDの文脈で必ず登場します。「もしOSレベルでRAIDを組むなら、どうやって管理するのか？」という問いに対して、「Linuxならmdadmを使う」と即答できるようにしておくと、知識の定着が進みます。また、ハードウェアRAIDと比較した際の、コスト、CPU負荷、柔軟性のトレードオフを整理しておくと、応用的な問題にも対応できるようになります。