基本情報技術者試験では頻出の重要なトピックであるRAIDについて、基本的な概念から覚え方のコツまでをまとめました。

1. RAIDとは

RAID (Redundant Array of Independent Disks) は、複数のハードディスクドライブ(HDD)やSSDを組み合わせて、1つの記憶装置として運用する技術です。主な目的は以下の2つです：

データの信頼性（冗長性）向上
読み書き性能の向上

2. 主なRAIDレベル

RAID 0（ストライピング）

複数のディスクに対して、データを分散して書き込む方式
特徴：読み書きの速度が向上するが、冗長性はない（1台でも故障するとデータが失われる）
ディスク利用効率：100%（ディスク容量の合計がそのまま使用可能）

RAID 1（ミラーリング）

同じデータを複数のディスクに同時に書き込む方式
特徴：1台が故障しても残りのディスクからデータを復元できる、読み込み速度の向上
ディスク利用効率：50%（2台使用した場合、容量は1台分）

RAID 5

データとパリティ（誤り訂正情報）を全てのディスクに分散して配置する方式
特徴：1台のディスク故障まで対応可能、比較的高い読み書き性能
ディスク利用効率：(n-1)/n（例：3台構成なら容量は2台分＝約67%）

RAID 6

データとパリティを2重に保持する方式
特徴：2台同時のディスク故障まで対応可能、RAID 5よりも冗長性が高い
ディスク利用効率：(n-2)/n（例：4台構成なら容量は2台分＝50%）

RAID 10（または RAID 1+0）

RAID 1（ミラーリング）とRAID 0（ストライピング）を組み合わせた方式
特徴：高い冗長性と高い性能を両立している
ディスク利用効率：50%（半分がミラーリングに使われる）

3. RAIDの覚え方のコツ

数字でイメージする

RAID 0: 「0」は「ゼロ」で「冗長性ゼロ」と覚える（壊れると「0」になる＝全部消える）
RAID 1: 「1」は「イチ」で「イチから十まで同じ」と覚える（完全コピーだから）
RAID 5: 「5」は「互い違い」の形に似ているので「データとパリティが互い違いに分散している」
RAID 6: 「6」は「5+1」でRAID 5の上位版、パリティが1つ増えたバージョン

特徴で覚える

RAID 0: 「速さ重視、安全性ゼロ」
RAID 1: 「鏡（ミラー）のように同じものを2つ作る」
RAID 5: 「バランス型（速度も安全性も中程度）」
RAID 6: 「超安全型（2台故障しても大丈夫）」
RAID 10: 「速さと安全性の両取り」（でもコストも両取り＝高い）

利用効率の覚え方

RAID 0: 100%（全てが使える）
RAID 1: 50%（半分は予備）
RAID 5: (n-1)/n（1台分がパリティ用）
RAID 6: (n-2)/n（2台分がパリティ用）
RAID 10: 50%（半分は予備）

4. パリティの基本概念

パリティとは、データの整合性を検証したり、失われたデータを復元したりするために使用される「誤り検出・訂正」のための情報です。

簡単な例で理解する

例えば、3つの数字（データ）があるとします：

5, 7, 3

ここで「排他的論理和（XOR）」を使用してパリティを計算します。XORは「ビットごとに比較して、同じ値なら0、違う値なら1」になる計算です。

5 = 101（2進数）
7 = 111（2進数）
3 = 011（2進数）

ビットごとにXOR計算すると：

1 0 1 (5)
1 1 1 (7)
0 1 1 (3)
--------- XOR
0 0 1 = 1（パリティ）

XOR演算の詳しい計算過程

上記の計算をビット単位で詳しく見ていきましょう：

1桁目（一番右のビット）:

5の1桁目: 1
7の1桁目: 1
3の1桁目: 1
XOR計算: 1⊕1 = 0（同じ値だから）、さらにその0⊕1 = 1

2桁目（真ん中のビット）:

5の2桁目: 0
7の2桁目: 1
3の2桁目: 1
XOR計算: 0⊕1 = 1、さらにその1⊕1 = 0 (同じ値)

3桁目（一番左のビット）:

5の3桁目: 1
7の3桁目: 1
3の3桁目: 0
XOR計算: 1⊕1 = 0、さらに0⊕0 = 0
または「1」が2個（偶数個）あるので結果は「0」

これを合わせると「001」（2進数）= 1（10進数）となり、これがパリティ値です。

(> XOR演算は「各桁で1の個数が奇数個なら1、偶数個なら0」という法則でも考えることができます。)

この「1」がパリティ値です。もし元のデータの1つが失われてしまった場合、残りのデータとパリティを使って復元できます。

例えば、「7」が失われたとします：

5 = 101
? = ???（失われた7）
3 = 011
1 = 001（パリティ）

XOR計算の特性を使うと、残りの値とパリティ値からXORを計算すれば、失われた値が復元できます：

101 (5) XOR 011 (3) XOR 001 (1) = 111 = 7

RAIDでのパリティの使われ方

RAID 5の場合

3台以上のディスクを使用
データとパリティ情報が全ディスクに分散配置される
1台のディスクが故障しても、残りのディスクとパリティ情報から失われたデータを再現できる

例えば4台のディスクがあるRAID 5システムでは：

ディスク1: データA, データD, データG, パリティJKL
ディスク2: データB, データE, パリティGHI, データJ
ディスク3: データC, パリティDEF, データH, データK
ディスク4: パリティABC, データF, データI, データL

ディスク2が故障したとしても、ディスク1、3、4とそれぞれのパリティ情報から、ディスク2のデータ（B、E、J）を復元できます。

RAID 6の場合

2種類のパリティ情報を持つため、2台同時に故障しても大丈夫
より高度な計算方法を使用（リード・ソロモン符号など）

パリティのイメージとしては「バックアップ用の情報」と考えると分かりやすいかもしれません。ただし通常のバックアップと違い、元データの完全コピーではなく、「復元するための情報」が圧縮された形で保存されています。

5. RAIDの選定ポイント

選定に当たっては、以下の要素を考慮します：

信頼性の要件（どの程度のディスク故障に耐えるか）
パフォーマンスの要件（読み書き速度）
コスト（必要なディスク数や利用効率）
障害復旧時間（リビルド時間）

6. 基本情報技術者試験での出題ポイント

各RAIDレベルの特徴と違い
利用効率の計算方法
特定のRAIDレベルが適している用途
冗長性と性能のトレードオフ

試験では、特定の要件に対して最適なRAIDレベルを選択する問題や、利用効率を計算する問題がよく出題されます。

まとめ

RAIDについては完全に暗記するのではなく、基本的な仕組みと特徴を理解することで記憶しやすくなります。特に、各RAIDレベルの「特徴」と「利用効率」を重点的に覚えることが、試験対策として効果的です。