ストライピング

2025年10月26日

ストライピング

英語表記: Striping

概要

ストライピングとは、複数の物理的なストレージデバイス（HDD、SSD、NVMeなど）を論理的に一つの大きなドライブとして扱い、データをブロック単位に分割して、それらのデバイスに並列に分散配置する技術です。これは、ストレージデバイス（HDD, SSD, NVMe）の性能を向上させる基本的な手法の一つであり、特に「ストレージ冗長化と保護」の文脈においては、高速化を実現するための基盤技術として位置づけられます。単体で利用する場合（RAID 0）はデータ保護機能は持ちませんが、他の冗長化技術と組み合わせることで、高速性と保護の両立を目指す際に不可欠な要素となります。

詳細解説

ストライピングの最大の目的は、ストレージシステム全体のI/O（入出力）パフォーマンスを劇的に向上させることです。これは、一つのファイルやデータセットを読み書きする際、複数のディスクが同時に動作するため、待ち時間を短縮できるからです。この技術は、RAID（Redundant Array of Independent Disks）構成の中でも、特にパフォーマンス重視の構成であるRAID 0の根幹をなしています。

動作原理と構成要素

ストライピングを実現するには、最低2台以上の物理ストレージデバイスが必要です。これらのデバイスは、RAIDコントローラやソフトウェアによって管理されます。

データ分割（ストライプ）: まず、書き込むべきデータは、一定の小さなブロック（ストライプサイズ）に分割されます。
並列書き込み: 分割されたデータブロック（A1, A2, A3, B1, B2, B3など）は、それぞれのストレージデバイスに順番に割り振られ、同時に書き込まれます。例えば、ディスク1にA1、ディスク2にA2、ディスク3にA3といった具合です。
高速I/O: 読み出しの際も同様に、複数のディスクが同時にデータを読み込むため、単一のディスクから読み出す場合に比べて、理論上はディスクの台数倍の速度が得られます。

この仕組みが「ストレージデバイス（HDD, SSD, NVMe）」の性能限界を打ち破る鍵となります。単体のSSDが非常に高速になった現代においても、大容量のデータ処理や高並列アクセスが求められる環境では、ストライピングによる並列処理のメリットは計り知れません。

データ保護の文脈におけるストライピング

ストライピングは「ストレージ冗長化と保護」というカテゴリに属しますが、ストライピング単体（RAID 0）は冗長性を持たないという点に注意が必要です。

ストライピングはパフォーマンス向上には優れていますが、もし構成しているディスクのうち1台でも故障すると、データ全体が失われてしまいます。なぜなら、データはすべてのディスクに分散して保存されており、一部のディスクが欠けると、失われたブロックを復元する手段がないからです。

したがって、「データ保護」を実現するためには、ストライピングを基本としつつ、ミラーリング（RAID 1）やパリティ（RAID 5, 6）といった、冗長性を提供する技術と組み合わせる必要があります（例：RAID 10やRAID 50など）。このように、ストライピングは「高速化」という側面からデータ保護戦略を支える、非常に重要な基礎技術なのです。

具体例・活用シーン

ストライピングは、高性能が求められる様々な環境で活用されています。

活用シーンの例

高性能な動画編集ワークステーション: 4Kや8Kといった巨大な動画ファイルをリアルタイムで編集・再生する際、単一のディスクではデータ転送速度が追いつきません。ストライピングされた複数台のSSDを利用することで、大容量データを高速に処理できます。
大規模データベースサーバ: 膨大な量のトランザクションを処理するデータベースでは、I/Oボトルネックが深刻な問題となります。ストライピングにより、複数のディスクにアクセスを分散させ、応答速度を向上させます。
ゲーミングPC: 特にロード時間の短縮が求められる場面で、RAID 0構成が利用されることがあります。

わかりやすいアナロジー：高速道路の料金所

ストライピングの動作を初心者の方にもわかりやすく説明するために、高速道路の料金所の例を考えてみましょう。これは、複数のストレージデバイスがいかに効率よく協調作業を行うかを示す、非常に良いメタファーです。

通常、データ（車）がストレージ（料金所）を通過するとき、出口が一つしかなければ、どんなに高性能な車（データ）でも、前を走る車が処理を終えるまで待たなければなりません。これが単一ディスクの限界です。

しかし、ストライピングを導入すると、複数の料金ブース（複数のディスク）が用意されます。大量の車（データ）が一度に押し寄せても、車はブースごとに割り振られ、すべてのブースで同時に処理が行われます。

「料金所を複数設置して、車の流れを止めないようにする」

この並列処理こそがストライピングの本質であり、データ処理の待ち時間を大幅に短縮し、全体の処理能力を向上させる秘密なのです。ただし、もしその料金所ブースの一つが突然閉鎖してしまった場合（ディスク故障）、そのブースを通るはずだった車（データブロック）は失われ、全体の処理が中断してしまうというリスクも、このアナロジーから理解できますね。

資格試験向けチェックポイント

ストライピングは、RAID技術を理解する上で最も基本的な要素であり、ITパスポートから応用情報技術者試験に至るまで頻出します。

| 試験レベル | 頻出ポイントと対策 |
| :— | :— |
| ITパスポート | 高速化が最大の目的であることを理解しましょう。「冗長化」の文脈で出てきても、ストライピング単体（RAID 0）にはデータ保護機能がないことを区別できるかが重要です。 |
| 基本情報技術者 | RAID 0の構成要素と特徴を問われます。データがブロック単位で複数のディスクに分散配置される仕組みや、並列アクセスによる性能向上効果を説明できるように準備してください。また、ディスク故障時のデータ損失リスク（可用性の低さ）も必ず押さえてください。 |
| 応用情報技術者 | RAID 1+0（RAID 10）やRAID 50など、他の冗長化技術と組み合わせた際の利点を理解することが求められます。ストライピングが持つパフォーマンス向上能力と、ミラーリングやパリティが持つデータ保護能力をどう組み合わせるか、という複合的な知識が問われます。 |
| 共通の注意点 | ストライピングは、あくまで「ストレージデバイス」の性能を向上させる技術であり、ネットワークやCPUの高速化技術と混同しないように注意が必要です。また、「ミラーリング」と対比して問われることが非常に多いので、両者の違い（高速化 vs 冗長化）を明確に理解しておくと良いでしょう。 |

ストライピング（RAID 0）の定義は「高速化」ですが、「データ保護」の文脈で問われた場合は、「保護機能はないが、他の技術と組み合わせて高速な保護システムを構築するための基礎となる」と答えるのがベストです。