ChatGPTと議論して仕様を決めた自作NASを構築する

# 目的
　4月からChatGPTと議論して仕様を決めた自作NASを実際に構築する。
 
https://qiita.com/_PLAYER1_/items/a8c8ba64df94d7072ca6

https://qiita.com/_PLAYER1_/items/dbea412e0fa9c246677c

# 最終的な仕様
　6月に無事賞与が出て、早速自作NASのパーツを一通りそろえた。最終的な仕様は以下となった。

 |パーツ|製品名|価格|
 |-|-|-|
 |マザーボード|ASRock B550 Steel Legend|17,480円|
 |CPU|AMD Ryzen7 5700X BOX|23,443円|
 |メモリ|Crucial CT2K16G4DFRA32A DDR4 PC4-25600 16GB×2|6,980円
 |SSD|Western Digital WD Red SN700 NVMe WDS500G1R0C 500GB×3|13,280円×3|
 |HDD|Western Digital WD Red Plus WD80EFPX 8TB|30,800円
 |HDD(既存)|Western Digital  WD Red Plus WD80EFPX 8TB×3|-|
 |グラフィックボード|Palit NE63050018JE-1070F GeForce RTX3050 StormX 6GB)ドスパラ限定モデル|24,800円
 |CPUクーラー|Noctua NH-U12S|10,980円|
 |拡張カード|玄人志向 M.2 NVMe SSD→PCI Express x4接続変換ボード M.2H-PCIE|1,882円|
 |PCケース|Antec P101 Silent|13,650円
 |電源|Antec CSK550|8,480円

 　実は、4月に議論して決めたPCパーツ群から2点変更している。SSDをすべてWD Red SN700に統一したことと、メモリをNon-ECCタイプに変更したことだ。SSDはRedの高耐久性を重視した選択で、もう1つのNon-ECCメモリの変更は、4月に決めた仕様ではECCの動作が保証されないとわかったからである。そのいきさつについて、ChatGPTと議論した内容を補足する。

**注意**
　**ChatGPTの回答の正確さについては保証はできないため、今後の実践編でその正確さについて確認していく。**

# ECCメモリのRankとは何か確認する
　ある程度PCパーツを選定した後でECCメモリを購入しようとした際、製品にRank1,Rank2という気になる記載があった。4月の議論では全く触れなかった点である。このRankってなんだろう？ということで、ChatGPTに聞いてみた。

**質問**
```
ECCメモリにRank1,2があるのに気づいた。両者の違いは何か？
```
**回答**
Rank（ランク）は、動作安定性・互換性・パフォーマンス・最大容量に関わる重要な要素とのこと。定義としては「メモリモジュールに搭載されているDRAMチップの並び方と同時アクセス可能性に関わる分類」とある。

Rankの代表的な種類は以下。
|ランク名|構成|特徴|
|-|-|-|
|Single Rank（1R）|1列のDRAMチップ構成|レイテンシが低く、速度がやや速い傾向|
|Dual Rank（2R）|2列（バンク）構成|一時的に別ランクをプリフェッチできるため実効帯域が増すことも|
|Quad Rank（4R）|4列構成（主にRDIMM）|より大容量、だが互換性や発熱に注意が必要|

Rank1と2の違いは以下。
|観点|Single Rank (1R)|Dual Rank (2R)|
|-|-|-|
|安定性|高い|高い|
|パフォーマンス|低レイテンシ|高スループット（条件次第）|
|対応性|幅広い（特にRyzen）|一部環境で相性注意|
|容量拡張性|小容量が多い（例：8GB, 16GB）|中〜大容量（例：16GB, 32GB）に多い|

ちなみに、ZFS用途での差はほぼなしとのこと（I/Oボトルネックが先に来る）。

なお、この先も回答が続くが詳細は割愛する。というのも、重要な注意点が回答され、この注意点がとても気になるからだ。

注意：Ryzenや一部のチップセットでは相性問題が出ることがある。

特にRyzen + B550 / X570などでは：
- メモリ4枚構成 + Dual RankだとPOST失敗や速度低下などの報告あり
- 対策：BIOSアップデートや、メモリスロットの順番変更が必要

## ECCメモリの相性問題について確認する
 ECCメモリの相性問題について確認したい。構成予定のマザーボード型番を教えていただければ、Rankとの相性情報も確認できると回答してきたので、すでに購入した製品名をそのまま書いた。

**質問**
```
sreellegendB550
```
**回答**
　製品名をしかも微妙に間違えて書いてしまったが、ChatGPTはASRock Steel Legend B550と認識してくれ、メモリの仕様について回答した。

|項目|対応状況|
|-|-|
|ECCメモリ|対応（ただし「ECC機能の利用は非サポート」）→ 認識はされるが、訂正機能（ECC補正）は無効|
|Registered ECC（RDIMM）|非対応（UDIMMのみ）|
|Dual Rank UDIMM|動作実績あり（ただし4枚挿し時の相性注意）|
|最大容量|128GB（32GB×4）まで対応|

上記を見ると、ECCメモリ自体は対応するがECC機能の利用は非サポートとある。さらに、ECC補正が有効になるかはRyzen CPU側の制御によるとある。

この後も回答は続くが詳細は割愛。

## ECC補正とZFSの関係について確認する
ECC補正が効かない場合の、ZFSで構築するストレージの影響が気になるので、次の質問をした。

**質問**
```
ECC補正が効かないとZFSの効果が出ないのでは？
```
**回答**
まず、ZFSとECC補正の関係について説明してくれた。

1. ZFSは自前で「データ整合性チェック（CRC）」を持っている
- ディスクに書き込んだデータには チェックサム（SHA256など）を付けて管理
- 読み出し時にチェックサムと比較 → 一致しなければデータ破損（bit rot）と判定

2\. ZFSはECCメモリがなくても動作する
- 正常に運用可能。整合性検出機能はZFSが独自に行うため
- ただし、メモリ中でのビット化け（Silent Bit Error）を検出できない

次に、ECC補正なしでZFSを運用するリスクについて説明してくれた。
|項目|説明|
|-|-|
|ディスク上の破損|ZFSがチェックサムで検知・修復可能（RAID構成が前提）|
|メモリ中の破損|ECCなしだと ZFSが破損データを「正しいもの」として書き込む恐れ|
|読み込み時の破損|ECCがないと 読み出したデータが壊れても気づかない可能性あり|

より具体的なケースについても説明してくれた。
1. HDDからZFSが読み込み → メモリに展開 → メモリ中でbitが化ける
1. ZFSはチェックサム検証前に、破損データを使って再計算
1. 「正しく壊れた」データとしてチェックサムと一致してしまう
1. 破損を検出できず、Silent Data Corruption（静かなデータ崩壊）発生

ECC補正の有無による違いは以下の通り。
|目的|ECCなし|ECCあり|
|-|-|-|
|ディスク上のbit rot検出|ZFSで可|ZFSで可|
|メモリ上のbit rot検出|不可|ECCが検出＆訂正|
|Silent corruption防止|弱い|強い（ZFS + ECC = 完全性のペア）|

結論としては、**ECC補正が有効であること**がZFSと最も相性が良く（ZFSのデータ整合性保護がフルに機能する）、ECCメモリを挿していても補正機能が無効なら、ZFSの完全性保証は片手落ちとなるということだった。

しかし、直前には、RyzenについてはECC補正の有効化はモデルによると回答している。この点についても詳細を回答してくれた。

|CPU|ECC補正機能|備考|
|-|-|-|
|Ryzen 5/7/9|一部モデルで補正有効（非公式）|対応マザー + BIOS設定に依存|
|Ryzen Pro / Threadripper|ECC補正正式対応|ECC有効と明記されている|
|EPYC|ECC補正あり（正式サポート）|サーバー向けCPUとして安心|

さらに、おすすめの対処法も回答してくれた。
|状況|推奨|
|-|-|
|ECC補正が保証されない環境（例：B550 + Ryzen）|ZFSは使えるが完全性は100%でないと認識し、バックアップを重視する|
|ECC補正を確実に有効にしたい|Ryzen Pro, EPYC, ECC対応マザーに移行を検討する|
|ECCなしの構成でZFS使用中|Scrubの頻度を高め、バックアップ体制を万全にする|

まとめとして、
* ZFSはECCがなくても動作するが、「本来の整合性保証を最大限活かすにはECC補正が有効であること」が重要
* ECC機能が無効であるなら、ZFSの安全性はディスク→メモリ→ディスクの間で脆弱性を抱えた構成となる
* 長期運用・業務用途で信頼性を重視するなら、「ECC補正が有効なCPUとマザーボード」への移行が望ましい
と回答してくれた。

## ズバリ、Ryzen7 5700XとASRock B550 Steel Legendの組み合わせにおけるECC補正のサポートについて確認する
この後、ECC補正が有効になるマザーボードについても質問したが、業務用/ワークステーション用の高価なマザーボードばかり並ぶという状態で、これでは拉致があかないのでズバリの質問をした。

**質問**
```
ryzen7 5700とsteellegendB550を、組み合わせようとしている。
```
**回答**
まず、結論として、以下を回答してくれた。
|項目|評価|
|-|-|
|ECCメモリの使用|使用可能（BIOSで認識）|
|ECC補正の有効性|非公式対応／動作保証なし（機能している可能性はあるが未保証）|
|ZFSとの相性|良好（ECC補正が有効であればより安心）|
|構成の実績|ZFSやTrueNASで使っているユーザー多数（ECC補正なしでも稼働例多）|

詳細は以下の通り。
1. Ryzen 7 5700X：ECC機能「対応しているが、補正有効は非公式」
* AMDは「Ryzen CPUはECCを“サポートするが補正の有効/無効はマザーボード次第”」としている
* Ryzen 5000（5700X含む）は ECC UDIMM にハードウェア的に対応しているが、ECCの補正機能（訂正機能）が動作するかどうかは、マザーボードとBIOSの実装次第

2\. ASRock B550 Steel Legend：ECC UDIMMを認識するが補正は「非サポート」
* ASRockの公式マニュアルにも、“ECC Memory (non-ECC function)”と記載されており、ECCを「認識」はするが「補正機能は有効にしない」構成が基本
* つまり、挿して使えるけど、ECCとしての恩恵（補正）はない可能性が高い

つまるところ、ECCメモリは使えるがECC補正が聞くかは不明ということになる。ECC対応メモリは16GB2枚組だと2万円後半を超える高額な品物になるので、それでECC補正が効かないのでは無駄になってしまう。ここで、ECC対応メモリは諦めnon-ECCタイプを選ぶことに決めた。

## non-ECCメモリでNASを運用しても問題ないか確認する
はたして、本当にnon-ECCメモリでNASを運用しても問題ないかを確認すべく、次の質問をした。
**質問**
```
ECC補正が効かなければECC非対応でも運用で問題回避できそうだがどうか。ECCメモリは値段が高いという点も気になる。
```
**回答**
まず、結論として、**ECC非対応構成でもZFS NAS運用は十分可能**とし、ただし、いくつかの条件や運用上の注意点を守ることが前提になると回答してくれた。

まず、前提としてZFSの「本質的な強み」はECCに依存しないことを示した。
|項目|ZFSによる保護|ECCによる保護
|-|-|-|
|ディスク上の破損検出|ZFSのチェックサム|（対象外）|
|メモリ上のbit化け検出|（ZFS対象外）|ECCが担当|
|再構築中の破損対応|ZFSはRAID再構成時でも整合性チェック可能|なし
|誤データの自動修正|ミラー or RAIDZから再構成|なし

次に、ECCなし構成でのZFS運用について示した。

|リスク|実際の頻度|実用的な対策|
|-|-|-|
|メモリbit化け（Silent Error)|非ECCでは年に数bit程度発生の報告も（大規模環境)|定期的なZFS Scrub, rsync/rcloneによる定期バックアップ, UPSによる突然の電源断対策|
|システムクラッシュ時の整合性崩壊|ZFSが非常に強い|RAIDZ1/2など冗長構成, システムSSDにジャーナルファイルシステム（ext4/XFS）使用|

最後に、ECCなし構成で安全に運用するための6つのポイントを提示してくれた。
1. RAIDZ1またはRAID1/2で冗長構成を組む
1. Scrub（整合性チェック）を月1で自動実行
1. UPSで不意の電源断を回避
1. ZFS send/receive や rsync で外部バックアップをとる
1. ログ監視・温度監視を常時有効にする（Smartctl、Telegrafなど）
1. SLOG・L2ARC用SSDも定期的にモニタリング

最後に、「ECC補正が有効でない構成であれば、ECCメモリを無理に使うよりも、Non-ECCメモリ構成＋適切なZFS運用（Scrub・UPS・外部バックアップ）を徹底したほうが現実的でコスパも良好だと示した。

## 実際に構築
　![IMG_2636.jpeg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3748326/70eecc62-49fa-41f1-b4a0-61f47632174c.jpeg)

まだ途中だがUEFI BIOSの表示を確認する。iPad（iPadOS17以降）とHDMIキャプチャがあればiPadをモニタとして使えるので便利だ。
![IMG_2638.jpeg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3748326/96df6b97-05ae-4816-b18e-f718a95ace73.jpeg)

## 初回起動時に見慣れない画面が...
![IMG_0003.PNG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3748326/3e0ce43a-c499-46ad-a11a-6d33c988f229.png)

初回、起動したときに表示されたのがこの画面である。fTPM、BitLocker、encryptionとセキュリティに関係する単語が並んでいて、うかつにYを押せないので、ChatGPTに聞いてみた。

**回答**
このメッセージは、AMDの fTPM（ファームウェアTPM）に記録されている構成情報が変更されたか、初期化が必要になったことを意味し、通常はYを押してOKということだった。

* BitLockerやTPMベースの暗号化をしていない場合（たとえばUbuntu ZFS NASなど）: 「Y」でリセットして問題なし
* TPMを使ってWindowsでBitLockerを有効にしていたディスクを使っている: 「N」を選び、データバックアップと確認後に再起動＆「Y」に変更するほうが安全
* Ubuntu ZFS NAS環境の場合は？: Ubuntuでは通常、TPMは使っていない
* fTPMをリセットしてもNASのZFSプール・データ・構成に影響はない
* ZFS NAS用途でTPMを使わない場合: BIOS設定で fTPM を無効化（disable） にしておくと、今後このようなメッセージは出ない

ということでYを押して再起動。UEFI BIOSの表示が確認できた。
![IMG_0004.PNG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3748326/b1e14ca6-333b-4c0f-a62d-af694e8f7003.png)

BIOSのバージョンを見ると、Betaではないバージョンの中では最新だったのでこのままとする。

これでいよいよUbuntu Serverのインストールと行きたかったが、ZFS root化がそう簡単ではなさそうなので、次回に続く