前提条件

・本体にHDDが3台以上搭載されている。
・FreeNAS 0.7.1 stable (AMD64)がインストールされている。
新世代のRAID「RAID-Z」で高速ストレージを構築しよう(1)と、PRIMERGY TX100とFreeNASで、超かんたん格安静音ファイルサーバを構築しようの記事を、あわせてご覧ください。

注意点

・FreeNASのZFSは多くの本番環境で運用されていますが、記事執筆時点では、基本的に「実験的」リリースです。自己責任でご利用ください。
（FreeBSD 8.0ベースのFreeNASでは、ZFSがv13となり、プロダクションレベルに達しています）

構築手順

1)ZFS storage pool deviceでディスクをマウント

　メニューの[ディスク]→[マネージメント]から、ディスクを追加。
　マウント時にファイルシステム事前フォーマットを「ZFS storage pool device」にしておく。

2)仮想デバイスを作成

ここからは、メニューの ディスク→ZFS を開いて作業します。
[プール]タブの[仮想デバイス]を選択

名前：仮想デバイスの識別名称を入力
タイプ：（RAID-Zは「シングルパリティRAID-5」。RAID-Z2は「ダブルパリティRAID-5」を選択）
デバイス：RAID構築するディスクを選択します（3台以上）

3)仮想デバイスをプールする

[プール]タブの[マネジメント]を選択

名前：プール名
仮想デバイス：先ほど作成した仮想デバイス

こうなればOkです。
サイズがRAID構築に利用したディスクを単純に合計したぶん（つまり、パリティの容量を考慮しない）表示されています。

4)ファイルシステムの作成

[データセット]タブの[データセット]を選択

名前：データセット名（マウント名称になります）
プール：先ほど作成したプール名称
圧縮：通常はOFFで利用します。
ディスク領域が少ない場合は"gzip-9"等と指定するとディスク圧縮機能が働きますが、パフォーマンスが低下します。圧縮率は9段階で指定可能。

こうなればOkです。

iSCSIの設定

iSCSIの初期設定

メニューの、[サービス] ＞ [iSCSIターゲット] を選択。

デフォルトのままで、右上「有効」のチェックを入れ「保存して再起動」をクリックします。

iSCSIターゲットの設定

[ターゲット]タブの[エクステント]　右下の + をクリック。

エクステント名：iSCSIエクステントの識別名称
タイプ：ここでは「ファイル」を指定します
パス：ディスクイメージのパスを指定します
ファイルサイズ：このiSCSIエクステントに割り当てるディスク領域を指定します
※ここの容量を2TB以上に設定すると、Windows 2000/XP/2003(nonSP)等でマウントできません。これらのOSで利用する場合は、2TB未満の容量を指定してください。

[ターゲット]タブの[ターゲット]　右下の + をクリック。
エクステントの設定
基本的にデフォルト設定のままで「保存」をクリック。

これでiSCSIの構築は完了です。
Windowsマシン等からマウントして利用することができるようになりました。Microsoft iSCSI Software Initiatorを利用すれば、このiSCSIボリュームをマウントできます。
（パフォーマンスを発揮するには、専用iSCSIカードの導入をおすすめします）

VMWare ESXiにiSCSIディスクをマウントする

ここからは、VMWare vSphere Clientでの作業になります。

VMWare vSphere Clientを起動したら、[構成]タブ の [ハードウェア] → [ストレージアダプタ]をクリック。そして、iSCSIソフトウェア・アダプタを選択して「プロパティ」をクリック

[構成...]をクリック

[有効]にチェックを入れ、OKボタンをクリックしてウィンドウを閉じる。
その後[動的検出]タブの[追加]をクリック

構築済みのFreeNASサーバのIPアドレスを入力

「ホストバスアダプタを再スキャンすることをお勧めします」というダイアログが出るので、「はい」をクリック。

iSCSIターゲットが表示されます。

[ストレージ]の[ストレージの追加]をクリック。

ディスク/LUNを選択。

先ほど構築したiSCSIターゲットを選択

ディスクが検出されるので、そのまま「次へ」をクリック

データストア名を入力

デフォルトのまま「次へ」をクリック

「終了」をクリック

これで、仮想マシンにiSCSIディスクを指定可能になりました。

　サーバ本体のHDDには限りがあります。いくら大容量のメモリと高速CPUを搭載していても、ストレージに限界がくれば、新しい仮想マシンを作成することはできません。
　そのような場合でも、このようにiSCSIで外部ストレージを接続すれば、ストレージ問題を解決することができます。

　iSCSIストレージは難しくありません！RAID5で高いパフォーマンスを発揮しようとすると、どうしてもRAIDカードなどのコストがかかってしまいますが、それもFreeNAS + RAID-Zを使えば解決です。
　当店にご相談いただければ、このようなソリューションに最適なサーバをご提案させていただきます。
　仮想サーバとストレージは、ottoserverにご相談ください！

FreeNASの導入にオススメなサーバ

HP ProLiant MicroServer

ファイルサーバに最適な、静音・小型・低価格サーバ！
CPU は非力ですが、そのぶん省電力で、ファイルサーバなら必要充分です。
節電サーバとしてもおすすめ。

HP ProLiant ML110 G6

クアッドコア Xeon 搭載のエントリーサーバ。扱いやすい人気機種です。

　現在、ストレージシステムで広く利用されているRAID-5には、以下の欠点があります。

・「RAID5書き込みホール」問題

→データとパリティの間で不整合が起きた状態。サイレントクラッシュと呼ばれる障害が発生し、データが破壊されてしまいます。
（※ただし、これはバッテリバックアップつきキャッシュ搭載のハードウェアRAIDカードを使用することで、防ぐことができます）

・パフォーマンス

　パリティの計算が必要なので、特にソフトウェアRAIDの場合は書き込み速度が低下します
（※ただし、ハードウェアRAIDカードを搭載することで、ある程度高速に処理することができます）

　これらの問題を解決するのが、新世代のRAID「RAID-Z」です。

RAID-Zの特徴

　RAID-Zには、以下の特徴があります。

・ストライプ全体への書き込み

　RAID-5と違い、常にストライプ全体へデータを書き込みます。
　ZFSのコピーオンライトと組み合わせることで、「RAID5書き込みホール」問題を回避することが可能です。

・高速

　RAID-Zは、リードモディファイライトを行いません。
　RAID-5ではリードモディファイライトが必須なため、HDDを1回余分に回す必要があります。RAID-Zではこれを行わないため、パフォーマンスが上がっています。
　実際にベンチマークを取り、パフォーマンスを測定してみました。

RAID5の場合


RAID-Z (メモリ8GB)の場合

（参考）メモリ1GBの場合


（参考）メモリ512MBの場合

iSCSI接続での書き込み速度ベンチマーク
	Seq/Read	Seq/Write	Random (512k)	Random (4k)	Random (4k/QD32)
RAID5	58.03	22.30	18.42	0.699	0.278
RAID-Z 8GB RAM	91.99	62.47	43.44	4.206	0.753
RAID-Z 1GB RAM	81.12	44.49	23.96	0.811	0.419
RAID-Z 512MB RAM	68.35	16.76	9.187	0.652	0.366

メモリ8GBの場合は読み書きがすべて大きく高速化されています。
512MBの場合は逆に速度が落ちてしまいました。RAID-ZはZFSを使用するため、大容量のメモリが必要です。
（ちなみに、一般的には「最低2GBのメモリが必要」と言われているようです）

---

RAID-Zの導入には、以下の環境が必要です。

・ZFS対応のOS

　Solaris10,Open Solaris,FreeBSD,FreeNASなど。

・大容量メモリ

　最低512MB以上のメモリがないと、カーネルパニックを起こしてしまい、使用できません。旧型サーバで利用する場合には注意が必要です。
　ZFS自体が高速CPUと大容量メモリの搭載を前提に設計されたファイルシステムですので、メモリ容量が少ないと性能を発揮しません。
　当店で検証を行った場合、512MBの場合はソフトウェアRAID-5と同等の書き込み速度。1GBで約2倍、8GBで約3倍でした。大容量メモリを搭載することで、より高いパフォーマンスを発揮することができます。

64bit OS

　必須ではありませんが、ZFSコードの多くが64bitで書かれているため、32bit OSでRAID-Zを運用すると、パフォーマンスが大きく低下します。そのため、64bit OSでの運用を強く推奨します。
また32bit OSでは扱えるメモリに限りがあるため、大容量メモリを搭載してZFSのパフォーマンスを引き出すことができません。
　FreeNASもx64(amd64)版がありますので、こちらの利用をおすすめします。
　仮想環境で運用する場合は、VTテクロノジ対応のサーバが必要です。

高速なCPU

　ZFS/RAID-Zは、CPUへの負荷が高めです。

　テスト環境のPentium Dual Core E5200/2.5GHzでも50%を大きく超え、75%にせまる勢いでCPUを使用しています。
　ファイルサーバとはいえ、あまりに非力なCPUだと、パフォーマンスを発揮できません。

今回の記事を簡単にまとめると、以下のようになります。

・RAID-Zは、RAID5を改良したもの。
・RAID5よりも高速で、信頼性も高い。
・比較的高いスペックが必要。

　次回は、VMWareにFreeNASで構築したRAID-ZストレージをiSCSIで接続し、iSCSIストレージに仮想マシンをインストールします。

FreeNASの導入にオススメなサーバ

hp ProLiant MicroServer

ファイルサーバに最適な、静音・小型・低価格サーバ！
CPU は非力ですが、そのぶん省電力で、ファイルサーバなら必要充分です。
節電サーバとしてもおすすめ。

　HDDの低価格化に伴い、2TBを超える大容量ストレージの構築を希望するお客様が増えています。
　現在一般的に利用されているパーティションテーブルはMBRですが、MBRで表現可能なセクタは4,294,967,296までという制限があります。
　4,294,967,296セクタ x 512バイト = 2,199,023,255,552バイト＝2テラバイトとなるため、MBRでは2TBまでのパーティションしか扱えません。

　2TBを超えるパーティションを扱うためには、OSとRAIDカードがGPT（GUIDパーティションテーブル）に対応している必要があります。
　たとえばRAIDカードでは、当店にて取り扱いのある ARC-1680iX や、富士通PRIMERGY RX300/S3内蔵RAIDカード などが対応しています。

以下のOSでは、GPTは使えません。

・Windows 2000
・Windows XP 32bit
・Windows Server 2003 (SPなし)

以下のOSでは、データドライブにのみGPTが使えます（GPTディスクからOSは起動できません）

・Windows XP 64bit
・Windows Vista 32bit
・Windows Vista 64bit (SPなし)
・Windows 7 32bit
・Windows Home Server
・Windows Server 2003 (SP1以上)
・Windows Server 2008 32bit
・Linux（※ディストリビューションにより対応状況は異なります）

以下のOSでは、データドライブ／起動ドライブともにGPTが使えます

・Windows Vista 64bit (SP1以上)
・Windows 7 64bit
・Windows Server 2008 64bit
・Windows Server 2008 R2
・Linux（※ディストリビューションにより対応状況は異なります）

　以上が大容量ストレージの利用における注意点となります。
　せっかく大容量ハードディスクをそろえても、OSとハードウェアが対応していければご利用いただけません。
　当店であれば、大容量ストレージの動作確認済みモデルを取りそろえておりますので、お気軽にご相談ください。

中古 Fujitsu PRIMERGY RX300 S3 ストレージモデル

2TB HDD 6台でRAID5構築＆動作確認を行い、安心してご利用いただける大容量ストレージモデルです。

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Intel製組み込み向けデュアルコアCPUと、大容量4GBキャッシュを搭載したハイエンドRAIDカード！

準備
まず、本体に HDD を取り付けます。
以下は PRIMERGY TX100 S1 に、実際に取り付ける様子です。お使いになるサーバ本体により手順は異なります。



ここにハードディスクを取り付けます。TX100 S1 は、4 台まで搭載可能です。
緑色のハードディスクマウンタを取り外してから……




ゴムの突起をハードディスクのネジ穴に差し込みます。




マウンタを取り付けた図です。このゴム製のマウンタが、HDDの騒音を吸収し、本体の静音化に一役買っています。




マウンタを取り付けた状態で、シャーシへ取り付けます。
ここまでできたら、本体の電源をONにします。




今回はソフトウェアRAIDを使用するので、BIOS画面でPRIMERGY TX100 S1の内蔵RAID機能(MegaRAID SATA)はOFFにします。

FreeNASコンソールでの初期設定
FreeNASのCDをドライブにセットし、再起動します。




起動に成功すると、ディスクから FreeBSDが起動します（FreeNASはFreeBSDベースです）。




このように、コンソールメニューが表示されます。
まだ何も押さないでください。




ここで本体USB端子にUSBメモリを接続すると、このように表示され、自動的に認識されます。
このまま「9」を押して、USBメモリに FreeNASをインストールします。




1"Install 'embedded' OS on HDD/Flash/USB を選択




内容を確認して「OK」を選択



FreeNASのディスクが入っているドライブを選択 (今回は acd0 HL-DT-ST DVD-ROM GDRH20N/0J02）




インストール先のメディアを選択。今回はUSBメモリにインストールするので、da0 1882MB ＜USB Reader 0001＞ を選択




インストール完了。FreeNASのディスクを抜いてから、再起動します。




再起動時にFreeNASが起動しない場合、BIOSのBoot Priority Orderで、USBメモリの起動優先順位を上げておきます。
USB メモリから起動したら、ネットワークの設定を行います。




2) Set LAN IP Addressを選択。




DHCPを使う場合は [Yes]を選択しますが、今回は手動で設定するので[No]を選択。

IPアドレスを入力。

FreeNAS リモートでの設定

FreeNASのIPアドレスを Webブラウザから打ち込み接続。その際、ユーザ名をadmin / パスワードを freenas （※初期パスワード）にします。




このように起動しました。……が、まだ英語のままですので、初期設定をします。System ＞ General を選択します。




・WebGUI / Languageを Japanese
・WebGUI / Protocolを HTTPS
・Time/Time zoneを Asia/Tokyo
　に設定して Saveをクリックします。
　WebGUIへの接続をSSLにしたので、SSLを使って再接続します。（https://192.168.8.130/ など）

　つぎに、初期パスワードのままでは危険なので、パスワードを変更します。
　System ＞ General を選択後、パスワード タブをクリックします




古いパスワード (freenas)と、新しいパスワードを入力し「保存」をクリックします。

RAID 構築
ハードディスクをRAID構築用にフォーマットします。




メニューから、ディスク ＞ フォーマット を選択




ディスク :に取り付けたディスクを選択
ファイルシステム : に Software RAIDを選択
ディスクフォーマット をクリック
同様に、RAID構築に使用する台数ぶんのHDDをSoftware RAIDでフォーマットします。
準備ができたので、RAIDを構築します。




メニューから、ディスク ＞ ソフトウェアRAID を選択




今回はRAID5を構築するので、 RAID5 タブをクリック




RAID名 に このRAIDボリュームの認識名を入力
プロバイダに RAID構築を行うディスクを選択
「RAIDの作成と初期化」をチェックしたら、「追加」をクリックします。
RAID5なので、RAID構築のために3台以上のディスクが必要です。



「変更の適用」をクリック& lt; br>



RAID5の構築が始まります。通常は数時間、ディスクによっては10時間程度かかることもあります。
ステータス表示が「COMPLETE」になれば、RAID構築完了です。




メニューの 診断＞ログ を選択すれば、RAIDの構築状況が確認できます。おおよそですが、RAID構築の残り時間も表示されます。

ディスクをマウント用にフォーマット

メニューから、ディスク＞フォーマット を選択




フォーマットするディスク、ファイルシステム（今回はUFS / Unix File System を選択）、ボリュームラベルを入力して「ディスクフォーマット」をクリック




フォーマットまでしばらく時間がかかります。一番下までスクロールさせて「完了！」と表示されていれば完了です。

ディスクのマウント
メニューから、 ディスク＞マウントポイント を選択




・ディスク に、さきほどフォーマットしたボリューム
・Partition type に、 GPT partition
・Partition number に、 1
・ファイルシステムに、 UFS
・マウントポイント名に、このディスクをマウントするための認識名を入力後、画面下の [ 保存 ] をクリック




[変更の保存]をクリックすれば、 FreeNASにRAIDボリュームがマウントされます。

SMB の開始

右上の 有効 チェックボックスに チェックを入れます。
認証は ローカルユーザを選択（FreeNASに設定したユーザ名とパスワードでログイン。認証を使用しない場合は「匿名」を選択）
NetBIOS 名に、ホスト名を入力（たとえば freenasと指定すれば、Windowsから \\freenas\ で接続可能になる）
ワークグループ名に、freenasを設置するワークグループ名を入力
SMBのパフォーマンスを向上させるため、「Large read/write」の「大きな読み書きを有効にします」にチェック
[保存して再起動]をクリック。
つぎに [共有]タブをクリックして、右下の [ + ] をクリック




名前 に、共有フォルダの認識名称を入力
コメント に、説明を入力
パス に、共有するフォルダを入力 ( 右側の ... を押して選択 )
[追加]をクリック




 [変更の適用]をクリックすると、設定完了です。

ユーザの作成
メニューから、アクセス＞ユーザとグループ を選択




右下の + をクリック




  名前、フルネーム、パスワードを入力。
のちほどSSHで接続する場合は、シェルを bash、cshなどから選択（nologin以外にする）。
ユーザIDとプライマリグループは、初期値のまま
 [追加]をクリック




[変更の適用]をクリック
これで設定は完了です。
Windowsエクスプローラから、 \\freenas\ など （さきほど指定したNetBIOS名を指定）と入力して接続します。
さきほど作成したユーザ名とパスワードを入力し、ログインできれば成功です。

ベンチマークを測定
PRIMERGY TX100 2台を接続し、ベンチマークを測定してみました。

RAID5らしく書き込みは遅いですが、Readが50MB/secを超え、必要十分な速度が出ています。

FreeNASの導入にオススメなサーバ

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