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技術情報

ハードディスクドライブの紹介

1.概要

数年前から、制作編集システムでノンリニアシステムが紹介され、現在では広く使用されております。そのシステムを支えるストレージメディアの技術進歩もめさましく、より使いやすい商品が発売されております。 その中の代表的なメディアとして、ハードディスクドライブ(HDD)が有り此まではパソコンのデータ記録メディアとして主に使用されていましが、画像圧縮技術の進歩と共に映像の記録メディアとして使用されるようになりました。今回は、この「HDD」についてご紹介いたします。

2.「HDD」の構造

「HDD」は、図−1の構造に代表されます。
HDD本体は、挨などを防ぐ為に密閉型のケースに収納されており、その中に複数の磁気ディスクとヘッドが組み込まれております。一枚のディスクに対し、両面にヘッドが配置されディスクに読み書きしないときは、所定の位置に停止しています。密閉型のケースやヘッドを所定の位置(データが記録されていない部分)に停止 させる等の配慮は信頼性を高める為のものです。
この磁気ディスクですが、通常アルミ合金などの円盤に酸化鉄などの磁性体を塗布したものが使用されます。このディスクにデータを書き込む際は同心円状に記録され、全面の軌跡は図−2の様になります。この軌跡で、同心円のパターンをトラックと云いますが、このトラックは更に一定間隔で均−に分割されており、このエリアをセクターと云い、実際にデータを書き込む場合はこのセクター単位でアクセスすることに成ります。
次にヘッドですがディスクが停止している時はディスクに接触しており、回転しますと風圧で浮上する仕組みになっており、この状態でデータの読み書きが行われます。また、データを連続して読み書きを行う場合は、複数のディスクとヘッドを切り替えて使用します。

3.「HDD」の信頼性

「HDD」を用いた蓄積メディアは、先に記述しましたようにディスクとヘッドから構成されている関係で、データの書き込みや読み出しの際に障害が起こる可能性があり信頼性が問題とされております。この為、パソコンでは「MO」等を用いてデータを別の媒体に保存できますが膨大なデータになると簡単には処理できません。そこでディスクアレイの方式が採用され、システムとして「HDD」の信頼性を向上させており、このディスクアレイの「RAID」技術について紹介します。

 

ディスクアレイの代表的な「RAID」構造を、図−3に示します。初めに「RAID0」ですが、データを書き込む手順として、2つのHDD(1/2)を交互に使い記録する方法です。結果として、ディスクには単独のデータしか記録されておりませんので、ディスクが故障したときは全てのデータが失われることになりますので信頼性の向上には繋がりません。
しかし、複数のディスクを使うことでデータのアクセス時間が短縮できますので、この利点を 利用することが出来ます。「RAID1」も「RAID0」と同じ構成ですが、遣いはHDD(1/2)へ同じデータを書き込む方法を採用していることです。 この方式をミラーリングと呼び、−つのHDDが故障しても、もう−つのHDDで対応出来ますので記録容量は少なくなりますが信頼性は向上します。
「RAID3」は、「RAIDO」と同じようにHDD(1/2)ヘデータを書き込みますが、その際にパリティーディスクヘ補完データを同時に書き込みます。「RAIDO」の場合は、−つのHDDが故障しますとデータが失われますがパリティーディスクに補完データが記録されておりますので、このデータを使って復元することが出来ます。従いまして、ディスクは増えますが−つのHDDが故障してもデータは確保できますので、信頼性は向上致します。

 

「RAID5」は、「RAID3」から派生した方式で、「RAID3」の場合パリティーディスクが固定されているのに対し、データディスクに分散してパリティーエリヤを設けている違いがあります。この方式もパリティー機能を活用できますので信頼性は、「RAID3」と同様になります。両者の違いはデータ長が関係しており、コンピュータ等で多量のデータを扱う場合は、「RAID5」をまた、画像のストレージ用等には「RAID3」が採用されております。

 

以上が代表的な「RAID」構成で、この他にも派生的な方式が考案されておりHDDの弱点を補いつつデータの高速アクセスや信頼性の向上が図られております。特に画像データを扱う場合は、リアルタイム性を要求されますので処理スピードや信頼性は重要なファクターに成ります。

4. 「HDD」のサーバーシステム

複数のHDDを使用した記録メディアは、大型の筐体に組み込まれており、価格も高価で限られたシステムに使用されておりましたが、最近ではHDDの形状も小型になると共に低価格で大容量の商品が「サーバーシステム」として商品化されており使いやすい環境が整ったと云えます。
しかし、前項で紹介しましたようにディスクアレイには様々な方式があり使用目的に合わせた機器選択が必要になります。特に、ディスクヘ保存したデータは貴重な財産ですから安心して使用できる商品が望ましいことは云うまでもないことです。そこで、一般的な選択肢について紹介いたします。

 

選択肢としては
−1.データの記録容量
サーバーとしての容量は何時間必要か。容量が増すとHDDの使用台数が多くなりますが、将来増設できる構造が望ましいと云えます。

 

-2. サーバーの入出力数
低価格化されたと云え稼働率を考慮しますと複数の作業を同時におこなえることが望ましいと云えます。

 

-3. サーバーの信頼性
送出等に使用する場合、リアルタイム性が要求されますので信頼性が高く且つ、運用中に故障したHDDを交換できるものが望ましいと云えます。

 

−1.及び−2.は、運用を制限することで対処出来ますが、−3.項は放送事故につながりますので注意が必要です。例え、システムを二重化しましても送出中に故障しますと、切り替え時のショックが出ますので事故なります。

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