組建NAS 磁碟腦袋不再卡卡，RAID 模式全方位分析 - T客邦

RAID 0 講求效能的極大化，使用者設定數顆實體硬碟在磁碟陣列中，欲寫入、讀取此硬碟陣列的資料，就會分成數份同時寫入、讀取。

理論上來說，RAID 0 磁碟 ... 登入 註冊 新聞評測處理器主機板顯示卡記憶體儲存機殼/電源網通電腦/周邊遊戲/電競活動專區業界動態 零組件儲存網通電腦/周邊遊戲/電競軟體技術研究 關於電腦王| 隱私權政策 著作權聲明| 廣告合作 ADVERTISEMENT 不論是什麼原因而購買了 NAS 這項產品，大部分的使用者都很難逃過「該選哪種 RAID 模式」這一關。

心懷「聽說選 RAID0 比較快可是很危險？」、「為什麼 RAID1 會讓可用空間減半？」、「相傳 RAID5在重建時很容易崩解？」等困惑嗎？讓我們來一解你心中對RAID疑惑。

……RAID為RedundantArrayofIndependentDisks（獨立硬碟冗餘陣列、容錯式磁碟陣列）的縮寫，主要就是藉由1群實體硬碟的不同組合方式，達到更高的效能或是資料安全性。

RAID在電腦上已經行之有年，翻翻主機板的使用說明書，不難找到晶片組支援RAID的資訊，只不過一般使用者很少啟用這項功能，消費性機殼產品設計也不容易讓使用者替換掉損壞的硬碟。

直到近幾年NAS這項產品的需求大開，存取效能也逐漸拉到50～60MB/s以上，加上傳統機械硬碟逐漸受到SSD的夾擊，硬碟廠商需要另外開拓市場，於是乎和NAS幾乎形影不離的RAID，才又得到大家關愛的眼神。

因為NAS的主要工作就是儲存資料，而NAS中常見的資料儲存媒體即為硬碟，硬碟儲存空間該如何分配又會產生不同的效能和安全性，因此當使用者新建立1台NAS系統時，一定會遇到設定精靈詢問想用何種RAID方式。

當然現在廠商設計都很不錯，能夠根據使用者放入的硬碟數量自動選擇RAID模式，不過除了下一步、下一步的無腦點選外，身為人還是要有點自我意識，了解何種RAID模式才是最適合自己的使用情境。

RAID0： 優點：使用n顆硬碟，即可擁有將近n倍的讀寫效能。

缺點：資料安全性較低，同組陣列中任一硬碟發生問題就會造成資料遺失。

硬碟數量：最少2個。

RAID0講求效能的極大化，使用者設定數顆實體硬碟在磁碟陣列中，欲寫入、讀取此硬碟陣列的資料，就會分成數份同時寫入、讀取。

理論上來說，RAID0磁碟陣列中有幾顆實體硬碟，讀取、寫入效能就呈現倍數成長。

若是磁碟陣列中的硬碟存取效能不一，則以最低效能硬碟的存取能力作為基準估算。

因為將資料拆分寫入硬碟的策略，使得RAID0能夠使用到所有硬碟加總起來的容量。

如果是在各個實體硬碟容量不同的情況，則能夠依照最小容量的那顆硬碟為標準建立RAID0，其它較大容量硬碟的多餘空間，則依磁碟陣列控制器的不同，而有不同的結果；較低階的控制器可能無法使用這部分的空間，高階的控制器則可做另外的規劃，例如做為單一的儲存空間使用或是組合成其它的RAID組態。

此外最近採用PCIe為連接介面的消費型SSD，也經常使用RAID0作為內部儲存空間的組合方式，因為SSD內部的快閃記憶體控制器原本就擁有較多層、較複雜的糾錯演算法，加上快閃記憶體和傳統硬碟的每儲存單位售價還是存在著一定距離，採用其它RAID模式會讓售價提升不少，以至於產生這樣的結果。

▲RAID0。

RAID1： 優點：安全性依照陣列裡的實體硬碟數量倍數成長。

缺點：空間利用率是所有RAID中最沒有效率的。

硬碟數量：最少2個。

在RAID0追求效能極端的彼岸，存在著強調資料安全性的RAID1，RAID1的資料儲存方式恰好與RAID0相反，欲寫入硬碟的資料被複製成與硬碟相同數量的份數，分別寫入陣列中的各顆硬碟。

如此一來每個硬碟內都擁有著同份資料的不同拷貝，只要陣列中的其中1顆硬碟還可使用，資料就不會遺失，可忍受n-1顆硬碟同時損毀（n為陣列中實體硬碟的個數）。

效能部分則分為寫入和讀取2種不同狀況，寫入時因為須將資料複製多份寫入各顆硬碟，寫入效能與單顆硬碟差不多；讀取時則能夠同時從各顆硬碟同時讀取資料的不同部分，所以能夠和RAID0相提並論，約是單顆硬碟讀取效能乘上陣列中的硬碟個數，不過也有以單顆硬碟讀取的設計。

陣列可使用容量是RAID1最大的缺點，由於各實體硬碟中的資料幾乎是以鏡像的方式儲存，因此無論陣列中放入了多少顆硬碟，可用容量都是以最小的那顆硬碟為主；同RAID0，如果陣列中有著硬碟容量不一的情形，大硬碟的剩餘容量能否可利用端看控制器的設計，之後的RAID模式也是如此，將不再贅述。

▲RAID1。

RAID5： 優點：兼顧空間利用率與安全性。

缺點：需要額外的運算資源，僅能忍受1個硬碟損毀。

硬碟數量：至少3個。

RAID5使用了和RAID0、RAID1較為不同的策略，相較RAID0將資料拆分以及RAID1的資料複製，RAID5則是將資料運算過後的糾錯檢查碼儲存起來，使用奇偶校驗碼、也就是XOR運算。

詳細實作方式為，將資料分成n-1份（n為磁碟陣列中的實體硬碟個數），分開寫入至各顆硬碟中。

剩餘的那個空間，就會將分成n-1份的資料進行XOR運算後寫入；需注意的是資料與校驗碼是以交錯的方式放在各顆硬碟上，而不是有顆硬碟專門儲存校驗碼。

由於RAID5多了XOR運算，所以效能的評估比較複雜，如果運算效能相當充足，存取效能可以接近於採用n-1顆硬碟的RAID0；如果XOR運算效能不足，則存取效能將會無限下探。

加強效能的方式，以軟體∕韌體、驅動程式方式搭建的磁碟陣列來說，就是加強處理器的運算效能，如果是硬體獨立運算方式的RAID擴充卡∕擴充晶片，就是依照晶片上的XOR運算引擎為主。

此外還可開啟「寫入快取」的功能，先將資料寫入快取記憶體（電腦的系統記憶體、陣列卡上的DRAM模組等）中，之後再慢慢運算寫入硬碟中，在作業系統端來看就是已經寫入硬碟了。

但是資料先行寫入斷電後就會消失的DRAM，所以開啟寫入快取有著一層風險，萬一資料尚未完整寫入硬碟時斷電，則資料就會損毀。

因此在部分硬體式的RAID擴充卡，還會有額外的電池模組可安裝，就是為了在意外斷電的情況下還能盡量保留DRAM內的資料，或者是直接寫入RAID卡上的非揮發性快閃記憶體之中。

還有個原因能夠影響RAID5的存取效能，就是磁碟陣列中的實體硬碟數量，因為硬碟數量越多，每組奇偶校驗碼所對應的資料量就越多，運算過程就更為複雜。

安全性部分則是能夠容許任何1顆實體硬碟損毀，無論磁碟陣列中有著多少顆硬碟都是如此。

因此RAID5磁碟陣列中要放入多少顆實體硬碟，可以依照偏向安全性、效能、空間利用率來抉擇。

假設各顆硬碟故障率都相同，越多顆硬碟，安全性越低（陣列中硬碟出錯機率升高）、效能越低（需要運算量增大）、空間利用率越高（奇偶校驗碼所需容量提攤至更多硬碟上）；越少顆硬碟，安全性越高、效能越高、空間利用率越低。

▲RAID5，注意校驗資訊是以交錯的方式分散在不同實體硬碟中。

  （下一頁還有：RAID6與骨灰RAID模式介紹） 上一頁12下一頁 標籤：零組件,知識百科,電腦王,教學,raid,技術研究,內接儲存 使用Facebook留言 我要推 1.  司馬雲（發表於2015年2月10日09:48） 引用回覆檢舉 為什麼我怎麼算，raid50跟05最多都能容許4顆硬碟壞掉?而最少是3顆raid50是(data1data2xor)(data1data2xor)所以在最極端的情況下，可以容許data1、data2跟xor各死一顆，再加上剩下的任意一顆，所以有4顆raid05則是(data1data1)(data2data2)(xorxor)這也是一樣，data1、data2跟xor各死一顆，再加上剩下的任意一顆請問這樣的推論有錯嗎? 我要推 2.  小明（發表於2015年2月10日10:42） 引用回覆檢舉 raid05是(data1data2)(data3data4)(xor1xor2)呦你寫的看起來應該是raid15 我要推 3.  司馬雲（發表於2015年2月10日16:44） 引用回覆檢舉 原來是我搞錯raid1了@@可是我還是想不透為什麼raid05是只能容許一顆硬碟損壞。

raid50為(dataA1dataB1xor1)(dataA2dataB2xor2)資料被分為兩組由於每組可以各壞一顆，所以是多最多兩顆而raid05為(dataA1dataB1)(dataA2dataB2)(xor1xor2)資料被分為三組，最多可以壞掉其中一組所以一樣是最多兩顆啊 我要推 4.  小明（發表於2015年2月11日00:48） 引用回覆檢舉 我覺得你這邊說的raid05沒有錯，是可以容許壞掉其中一組才對~另外raid50那邊，應該是可以容許兩組raid5各壞一顆才對，寫最多兩顆感覺不是很精準(因為其中一組raid5壞兩顆，raid50也是整組壞光光) 我要推 5.  users（發表於2015年2月16日21:08） 引用回覆檢舉 應該是電腦王的解釋有點問題，當然也可能是目前的技術可以做到也不一定。

就個人所知沒有05、06、15這類模式，所謂01應該也不存在，因為這幾種組合至多是理論或者概念上的成立但是不實際，也就是說沒有0X、2X、3X、4X、X4、X3、X2、X5、X6、X7、X1等模式，只有0、1、5、10、50、60被廠商實作而已。

JBOD不屬於RAID的範疇，應該主要是由第三方磁碟控制晶片廠商們所發展出來的功能罷了。

所以不管是RAID控制器還是NAS附加的RAID功能在設定選擇上目前應該最多就這六種(0、1、5、10、50、60)，視產品位階、等級、價格帶和推出的時間會有所不同。

0模式不具RAID意義(強化儲存於磁碟上的資料的存在安全性)只是一種功能，其餘1~6模式才是有意義的，而它們與0模式組合的結果其實是延伸性的應用。

簡單說：RAID0至少要兩個磁碟，只要壞任何一個就完蛋。

RAID1至少要兩個磁碟並且總磁碟數必須為偶數，但能忍受在同一時間壞任何一個。

RAID5至少要三個磁碟，理論上可以忍受在同一時間壞任何一個。

RAID6至少要四個磁碟，理論上可以忍受在同一時間壞任何兩個。

RAID50至少要六個磁碟，理論上可以忍受在同一時間壞任何屬於同一模式5組成中任何一個。

→勉強算可以壞兩個。

RAID60至少要八個磁碟，理論上可以忍受在同一時間壞任何屬於同一模式6組成中任何兩個。

→勉強算可以壞四個。

大致上就這樣，再解釋下去就沒完沒了了...囧rz 我要推 6.  users（發表於2015年2月16日22:28） 引用回覆檢舉 補充：模式01、05在純RAID控制器時期(其中高階的獨立控制器產品有具有網路介面的機種可以算是NAS的老祖或前身)有過廠商實作。

並且05很少見因為不實際(比01更不實用)，在當時01還算有實用價值。

至於RAID10其實也不實際，只不過因為NAS的4-bay低檔產品只能以此方案達成儲存安全性以便提升產品價格、位階，稍好一點的產品應當都有模式5可以選用。

RAID10至少要四個磁碟並且總磁碟數必須為4的倍數，同一時間允許故障的磁碟數不太固定，至少和RAID1的最基本組合一樣是一個；其實RAID1的非基本組合(總數兩個磁碟以上)在理論上的同一時間能忍受的磁碟故障數量就已經不太固定了。

簡單講以多數使用者或者實際情況來說若非控制器不提供模式5或者以上(6、50、60)的功能，兩個磁碟以上不會選RAID1；四個磁碟以上沒人去設定成RAID10的，因為這兩類組態設定的資料可用容量都最多只有磁碟總數的一半而已。

╮(╯_╰)╭ 我要推 7.  users（發表於2015年2月16日22:43） 引用回覆檢舉 再補充：RAID3在純RAID控制器時期也曾有廠商實作過，因為比0、1、10模式而言有可用容量較大的優點；但在RAID5被大量實作後就慢慢消失了(可以算是被取代掉)。

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