シーケンシャル書き込みとランダム書き込みの違いを解説

シーケンシャル書き込み (Sequential Writing)について

シーケンシャル書き込みとは、ストレージ メディアにデータを連続的かつ線形に書き込むプロセスを指します。シーケンシャル書き込みを使用すると、本のページを順番に埋めていくのと同じように、ディスクの先頭からデータを書き込むことができます。

シーケンシャル書き込みは、特にパフォーマンスと効率の観点から、データがどのように管理され、保存されるかを理解するための基礎となります。シーケンシャル書き込みの特徴は次のとおりです。

• 連続したデータ ブロック：シーケンシャル書き込みでは、データは隣接するブロックに書き込まれます。たとえば、ストレージ デバイスに大きなファイルを書き込む場合、1 つの連続したストリームに書き込まれ、ファイルの各部分は前の部分の隣に保存されます。
• 効率：シーケンシャル書き込みは通常、ランダム書き込みよりも効率的です。この効率は、ハード ドライブの回転ディスクであれ、SSD (ソリッド ステート ドライブ) の電子コントローラーであれ、ストレージ デバイスの読み取り/書き込みメカニズムに必要な動きが最小限であるためです。
• パフォーマンス：シーケンシャル書き込みのパフォーマンス上の利点は、従来のハード ディスク ドライブ (HDD) で特に顕著です。シーケンシャル書き込みでは、ディスクが回転している間、書き込みヘッドが所定の位置に留まるため、異なる場所への移動 (シーク時間) とディスクが正しい位置に回転するのを待つ時間 (回転待ち時間) が最小限に抑えられます。

シーケンシャル書き込みは、ビデオ録画、トランザクション ログの記録、大容量ファイルのコピーなど、大きなファイルがストレージに書き込まれるシナリオでよく使用されます。これらの場合、大量の連続したデータ ストリームが書き込まれます。

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ランダム書き込み（Random Writing）について

連続した順序でデータを保存するシーケンシャル書き込みとは異なり、ランダム書き込みでは、ストレージ メディア上の連続していない場所にデータが書き込まれます。

ランダム書き込みでは、デバイスのセクターまたはブロック間を行ったり来たりするため、明確な開始点のない散在したデータ パターンが作成されます。

ランダム書き込みは、非線形の性質を特徴としています。データがランダムに書き込まれる場合、ストレージ デバイスは、データを書き込む必要があるディスク上の正確な位置を頻繁に見つける必要があります。この操作により、書き込みプロセスの連続性が損なわれ、レイテンシが増加し、スループットが低下します。

ランダム書き込み操作は、ハード ディスク ドライブ (HDD) とソリッド ステート ドライブ (SSD) の両方でパフォーマンスに大きく影響します。

HDDは、回転するディスクと移動する読み取り/書き込みヘッドを使用してデータを保存および取得します。ランダム書き込みの場合、読み取り/書き込みヘッドは、データを書き込むためにディスク上のさまざまな場所に継続的に移動する必要があります。この絶え間ない再配置 (シーク時間) と、ディスクが正しい位置に回転するのにかかる時間 (回転レイテンシ) が組み合わさって、大幅な遅延が発生します。

NANDフラッシュ メモリを使用するSSDは、可動部品がないため、HDDでのランダム書き込みには依然として課題があります。フラッシュ メモリでは、データをブロック単位で書き込む必要があります。データをランダムに更新または書き込む必要がある場合、SSDはブロック全体を読み取り、特定の部分を変更してから、ブロック全体をメモリに書き戻す必要があります。

ランダム書き込み操作は、次の場合に重要な役割を果たします。

• オペレーティング システム：オペレーティング システムは、システム ログ、ページング ファイル、その他の小さなデータ書き込みを処理するときに、ランダム書き込みを実行することがよくあります。
• データベース：データベースは通常、レコードとインデックスを頻繁に更新する必要があり、多数のランダム書き込み操作が伴います。
• 仮想マシン：ホスト上で複数の仮想マシンを実行すると、各仮想マシンが独自の読み取りおよび書き込み操作を実行するため、多数のランダム書き込みが発生する可能性があります。

シーケンシャル書き込みとランダム書き込みの違い

データの保存と管理の分野では、これら2種類の書き込み操作がストレージ デバイスのパフォーマンスと効率に大きく影響します。シーケンシャル書き込みとランダム書き込みを分析することは、ストレージ パフォーマンスを最適化し、さまざまなワークロードに適したストレージ テクノロジについて情報に基づいた決定を下すために不可欠です。

さまざまな側面におけるシーケンシャル書き込みとランダム書き込みの主な違いを以下にリストします。

• 速度：シーケンシャル書き込みは、データが連続的かつ直線的に書き込まれるため、通常は高速です。ランダム書き込みは、書き込みヘッド (HDD) の位置変更や読み取り、変更、書き込みサイクル (SSD) の頻繁な実行が必要なため、低速です。
• レイテンシ：シーケンシャル書き込みは、書き込みヘッド (HDD) またはコントローラー (SSD) がデータの安定したストリームを維持するため、レイテンシが低くなります。ランダム書き込みは、ストレージ メディア上のさまざまな書き込み場所を見つけるのに時間がかかるため、レイテンシが高くなります。
• HDDへの影響：シーケンシャル書き込みは効率が高く、シーク時間とスピン遅延を最小限に抑えます。ランダム書き込みは、磁気ヘッドが常に動くため効率が悪く、パフォーマンスが大幅に低下します。
• SSDへの影響：シーケンシャル書き込みは高速ですが、ランダム書き込みは読み取り、変更、書き込みプロセスのため低速ですが、可動部品がないため、シーケンシャル書き込みとランダム書き込みのパフォーマンスの差は HDD に比べて小さくなります。
• ウェア レベリング：シーケンシャル書き込みはより均等に分散される傾向があり、特定のストレージ ユニット (SSD) の摩耗を軽減します。ランダム書き込みは摩耗が不均一になる可能性があり、ストレージ ユニット (SSD) の寿命が短くなる可能性があります。

ストレージデバイスの速度を測定したい場合は、MiniTool Partition Wizard を使用できます。さまざまな強力な機能を備わっているこのソフトウェアは、ハード ドライブのデータ回復、ハード ドライブのクローン作成、FAT32のフォーマット、OSの移行など、さまざまな操作を実行できます。また、ディスクのパフォーマンスをテストするのにも役立ちます。ガイドは次のとおりです。

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ステップ1：MiniTool Partition Wizardを起動してメインインターフェースに入ります。

ステップ2：ツール バーの「ディスク ベンチマーク」をクリックします。

ステップ3：「ドライブを選択」のドロップダウンメニューからテストするドライブを選択し、パラメータを設定して「開始」をクリックします。

パラメータは次のとおりです。

• ドライブを選択：ローカルディスクまたはボリュームを選択して、パフォーマンスを測定します。注：ドライブ文字がないと、測定することができません。
• 転送サイズ：1 KBから2048 KBの範囲です。
• 全長：100 MBから4096 MBの範囲です。
• キュー番号：範囲は1〜512です。
• スレッド番号：範囲は1〜64です。
• テストモード：ここでは、順番、ランダム、順番＆ランダムという3つの選択できるモードがあります。
• クールダウン時間：次のテストを続行する前にハードドライブの温度を下げるために使用されます。

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結語

この記事では、シーケンシャル書き込みとランダム書き込みの違いについて説明し、ユーザーが適切なストレージデバイスを選択するのに役立ちます。また、MiniTool Partition Wizardの使用中に何かご不明な点やご意見がございましたら、お気軽に[email protected]までご連絡ください。