シーク (シーク) とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

シーク (シーク) の読み方

日本語表記

シーク (シーク)

英語表記

seek (シーク)

シーク (シーク) の意味や用語解説

シークは、コンピュータの記憶装置において、目的のデータが格納されている物理的な位置まで読み書きヘッドやポインタを移動させる動作全般を指す。この動作は、データを読み出したり書き込んだりする前に必ず発生するものであり、記憶装置の性能、特にランダムアクセス性能を大きく左右する重要な要素となる。特にハードディスクドライブ（HDD）のような機械的な動作を伴う装置で顕著にその影響が現れる。 詳細に説明すると、シークの具体的な動作は記憶装置の種類によって異なる。最も古典的で理解しやすい例がHDDにおけるシークである。HDDは高速で回転する円盤状のプラッタと、その表面にデータを読み書きするヘッドから構成されている。データはプラッタ上に同心円状に配置されたトラックと呼ばれる領域に記録されており、各トラックはさらにセクタと呼ばれる小さな単位に分割されている。コンピュータが特定のデータを要求すると、まずそのデータがどのトラック、どのセクタに格納されているかを把握する。シーク動作とは、この「目的のトラック」までヘッドを移動させることを指す。ヘッドは、アクチュエータと呼ばれる部品によってプラッタの半径方向に沿って物理的に移動し、目的のトラックの真上に位置するように調整される。この物理的な移動には時間がかかり、これがHDDのデータアクセス速度を制限する主要な要因の一つとなる。シークの方向は内周から外周、あるいは外周から内周へとヘッドが移動する形になる。 一方、ソリッドステートドライブ（SSD）のような半導体記憶装置では、物理的なヘッドの移動は存在しない。SSDはNAND型フラッシュメモリを記憶媒体としており、電気的な信号によってデータを読み書きする。このため、SSDにおけるシーク動作は、目的のデータが格納されているメモリアドレスを特定し、その位置へ電気的にアクセスする処理に相当する。HDDのようにヘッドが移動する時間や、プラッタが回転して目的のセクタがヘッドの下に来るのを待つ時間（回転待ち時間またはレイテンシ）がないため、SSDのシークタイムはHDDと比較して圧倒的に短い。これにより、SSDは非常に高速なランダムアクセス性能を実現している。また、テープストレージのようなシーケンシャルアクセスに特化した記憶装置では、シークはテープが巻き戻しや早送りされて、目的のデータが記録されている物理的な位置まで移動する動作を指す。この場合、目的のデータがテープのどの位置にあるかによってシークに要する時間は大きく変動する。 シークに要する時間を「シークタイム」と呼ぶ。シークタイムは、記憶装置の性能を示す重要な指標の一つであり、一般的にはミリ秒（ms）単位で表現される。HDDの場合、シークタイムはヘッドの移動距離に比例し、またヘッドを駆動するメカニズムの性能にも依存する。平均シークタイムは、ディスク上の任意の位置から任意の位置へヘッドを移動させた場合の平均時間を示し、ディスクの性能比較によく用いられる。例えば、5〜15msといった値が一般的である。これに対し、SSDのシークタイムは0.1ms以下、あるいはそれ以下のオーダーであり、HDDとは比較にならないほどの高速性を誇る。シークタイムは、ディスクI/Oのレイテンシ（遅延）の大部分を占めることが多く、特にランダムな位置にあるデータに頻繁にアクセスするような処理では、シークタイムがシステム全体のボトルネックとなりやすい。 データアクセスの遅延要因はシークタイムだけでなく、回転待ち時間（レイテンシ）とデータ転送時間も含まれる。HDDの場合、ヘッドが目的のトラックに到達した後も、目的のセクタがヘッドの下に到達するまでプラッタの回転を待つ必要があり、これが回転待ち時間である。データ転送時間は、実際にデータを読み書きするのにかかる時間で、これはデータの量と転送速度に依存する。これらの要因のうち、シークタイムは特にランダムアクセスにおいて最も大きな遅延要因となることが多い。そのため、データベースシステムや仮想化環境など、多数の細かいデータにランダムにアクセスするような用途では、シークタイムの短いSSDが劇的な性能向上をもたらす主要な理由となっている。 シーク性能は、コンピュータシステムの全体的な応答性や処理能力に直接的な影響を与える。例えば、オペレーティングシステムが多数の小さなファイルを頻繁に開いたり閉じたりする場合、データベースがインデックスを使って不連続なデータブロックを読み書きする場合、あるいは仮想マシンがストレージ上の仮想ディスクにアクセスする場合など、シーク動作が頻繁に発生する場面は多岐にわたる。これらのシナリオにおいて、シークタイムが長いと、I/O処理が滞り、CPUがI/Oの完了を待つ時間が増加し、結果としてシステム全体のパフォーマンスが低下する。 シーク性能を向上させるための対策としては、いくつかの方法がある。一つは、ディスクの断片化を解消するデフラグメンテーションである。データがディスク上に連続して記録されていれば、ヘッドの移動距離が短くなり、シーク回数も減るため、結果的にシークタイムを短縮できる。また、RAID（Redundant Array of Independent Disks）構成を利用することで、複数のディスクにデータを分散させたり、同時にアクセスしたりすることで、見かけ上のシーク性能やI/Oスループットを向上させることが可能となる。特にRAID 0（ストライピング）は、データを複数のディスクに分割して並行して読み書きすることで、I/O性能を高める効果が期待できる。しかし、最も根本的かつ効果的な対策は、HDDからSSDへの移行である。SSDは機械的な動作が不要なため、原理的にシークタイムが極めて短く、従来のHDDが抱えていたシーク性能の問題を大幅に解消する。これにより、システム全体のボトルネックがストレージI/Oから他の要素へと移ることが多く、特にI/Oバウンドなアプリケーションにおいて顕著な性能向上が見られる。シークという概念を理解することは、記憶装置の特性を把握し、システム性能のボトルネックを特定し、適切なストレージ選択や最適化戦略を立てる上で非常に重要となる。