ストライピングとは？ミラーリング・ディスクキャッシュ・スワッピングとの違い【基本情報技術者試験】

まず結論

ストライピングとは、データを複数のディスクへ分散して書き込み、並行して読み書きすることで入出力を高速化する方式です。

基本情報技術者試験では、次の切り分けが重要です。

分散して速くする
→ ストライピング

同じデータを複製して守る
→ ミラーリング

一度読んだデータを一時保存する
→ ディスクキャッシュ

主記憶の内容を補助記憶へ退避する
→ スワッピング

判断軸は、何をして性能や信頼性を高めているかです。

大きな荷物を1人だけで運ぶより、複数人で分担した方が早く運べます。

ストライピングも同じ考え方です。

大きなデータ
↓ 分割
ディスクA・ディスクB・ディスクCへ分散
↓
複数台で並行処理

1台のディスクだけがすべてを処理するのではなく、複数台が同時に読み書きするため、入出力性能を高められます。

ただし、データが複数台に分かれているため、冗長性を持たない構成では、1台の故障が全体のデータ損失につながることがあります。

ストライピングでは、データを一定の単位に分け、複数のディスクへ順番に配置します。

データ1 → ディスクA
データ2 → ディスクB
データ3 → ディスクC
データ4 → ディスクA

複数ディスクへ同時にアクセスできるため、1台ずつ順番に処理するより高速化できます。

ストライピングだけを使う代表的な方式が RAID 0 です。

RAID 0は性能を高めますが、故障に備える情報を持ちません。

RAID 0
→ 速い
→ 冗長性なし

一方、RAID 1は同じ内容を複数のディスクへ保存します。

RAID 1
→ 同じデータを複製
→ 片方が故障しても継続しやすい

RAID 5では、データと復旧用のパリティ情報を複数台へ分散します。

RAID 5
→ データを分散
＋ パリティも分散
→ 1台の故障に対応できる

科目Aでは、似た用語の目的を比較する問題として出題されやすいです。

複数ディスクへデータを分けて保存します。

異なる部分を分散
→ 複数台で並行処理
→ 高速化

同じデータを複数のディスクへ書き込みます。

同じデータを複製
→ 故障に備える
→ 信頼性向上

一度読み出したデータを高速な記憶領域へ一時保存します。

一度読み出す
↓
キャッシュへ保存
↓
次回は高速に取得

複数ディスクへデータを分散する仕組みではありません。

主記憶上のプログラムやデータを補助記憶へ一時的に退避します。

主記憶
↓ 退避
補助記憶のスワップ領域

ディスク入出力を並列化する方式ではありません。

試験では、次の順番で考えると安定します。

複数ディスクへ分散
→ ストライピング

同じ内容を複製
→ ミラーリング

一時保存して再利用
→ ディスクキャッシュ

主記憶から退避
→ スワッピング

ストライピングは、ディスク入出力を高速化したい場面で使われます。

ただし、RAID 0のように冗長性がない方式は、重要データの長期保存には向きません。

性能を優先
→ RAID 0

信頼性を優先
→ RAID 1

性能と耐障害性を両立
→ RAID 5など

なお、RAIDはバックアップそのものではありません。

誤操作やマルウェアによってデータが削除・破壊された場合、複数ディスクへ同じ変更が反映されることがあります。そのため、RAIDとは別にバックアップが必要です。

誤解	正しい理解
複数ディスクを使えばすべてミラーリング	異なる部分を分散するのがストライピング、同じ内容を複製するのがミラーリング
ストライピングは故障に強い	RAID 0には冗長性がなく、1台故障すると全体を読めない可能性がある
ディスクキャッシュも複数ディスクへ分散する	ディスクキャッシュはデータを高速な領域へ一時保存する
スワッピングはディスク間での分散書込み	主記憶の内容を補助記憶へ退避する仕組み
RAIDがあればバックアップは不要	RAIDは可用性向上の仕組みであり、別途バックアップが必要
RAID 5はミラーリング	RAID 5はストライピングと分散パリティを組み合わせる

特に、次の2つは試験で混同しやすいです。

分けて速くする
→ ストライピング

同じものを複製して守る
→ ミラーリング

また、「高速化」と書かれていても、方法を確認する必要があります。

複数台で並列化
→ ストライピング

一度読んだデータを再利用
→ ディスクキャッシュ

分けて速くするのがストライピング、同じものを複製して守るのがミラーリング。