[知識/開箱] 如何挑選適合的NAS 硬碟及RAID 種類

硬碟是電腦上使用旋轉碟片為構造的「非揮發性儲存裝置」，電腦數位化的 ... 10、RAID 6 的速度表現其實就蠻夠用的，加上備份機制健全，還是推薦大家 ... Skiptocontent 硬碟? 硬碟是電腦上使用旋轉碟片為構造的「非揮發性儲存裝置」，電腦數位化的資料會通過硬碟離磁性表面很近的磁頭，由電磁流來改變極性方式被電磁流寫到磁碟上，並會在平整的磁性表面儲存和檢索數字資料，因此硬碟碟片的平整性就特為重要。

▲圖片/Seagate 從電腦發展歷史以來，儲存資料的裝置一直是發展樹中重要的一環。

從1960年代一開始使用磁帶作為儲存媒介到後來發展出新科技–現代硬碟始祖IBM305RAMAC僅有5MB（未格式化的容量）的大小和IBM334060MB、1200rpm規格（現在硬碟的6倍慢）；直到現今硬碟發展出一般碟、監控碟、企業碟等等不各種同用途的硬碟種類。

因為這篇包含太多知識和內容了，因此歡迎讀者挑選有興趣的段落前往： 文章段落 硬碟介紹 NAS是什麼？NAS特性影響購買硬碟的選擇 開箱–SeagateIronWolf那嘶狼NAS專用硬碟 從「硬碟架構」挑選硬碟 [MYTH#1]EXT4比較快？EXT4vsBTRFS比較 [MYTH#2]硬體RAID/軟體RAID比較 [MYTH#3]RAID差異？實測各種RAID速度 此篇下集：[知識]痛過才懂珍惜，硬碟壞過才懂得如何保護資料安全！ 現代資料儲存需求越高，用途也越廣泛：雲端儲存、NAS ▲圖/Synology官網 近幾年來，雲端應用大眾化、資訊量的爆炸，出門在外人手一機並都能上網，有時突然想要取得一個工作用的資料，卻放在家中關機的電腦裡，是有點那麼不方便。

有了這類的需求，加上隨時備份資料的用途，造就了雲端硬碟的應用–NAS個人雲端空間的興起。

對於一般剛入門的人來說，NAS的選擇可以透過價格、品牌和用途來篩選，但NAS用的硬碟光是同一個品牌就有好幾種，各大品牌特性又不同，對於剛接觸的使用者來說可能就不那麼清楚了。

那怎樣的硬碟適合NAS或者備份用的磁碟陣列呢？ NAS是什麼？NAS之特性影響購買硬碟的選擇 NAS、NetworkAttachedStorage網路連接儲存設備，或許一般較少接觸的使用者會不太清楚這是什麼用途的裝置。

簡單來說NAS就是一台安裝硬碟，專門做儲存用的一台小主機，它也是一台小電腦但又比起電腦省電，加上它搭載的連網功能及對應特定用途開發的專屬系統，就能達成隨處存取個人雲的特色，而NAS因為硬體設計也有幾個影響硬碟的因素： 24hr開機–硬碟工作設計時數 NAS在一般的使用狀況下，因為遠比電腦主機省電（電腦耗電大約100~200W以上，NAS則是20~40W不等），加上NAS的任務往往是需要長時開機的（才能隨時存取，並進行下載、同步等任務）。

因此NAS需求的硬碟最好是能有7/24小時的設計，且MTBF（平均故障間隔）越高越好。

同時擁有多槽（bay）硬碟–硬碟震動感應設計 主流NAS通常會擁有2~4個以上的硬碟槽，甚至高階機種還有8Bay以上。

舉例來說，SynologyDS218+標示2Bay，這樣就是指擁它有兩個硬碟槽，每個分別可以插上14TB的硬碟。

因為NAS通常會講究資料的安全性或者追求硬碟的速度，因此在多槽設計之下可以做更多軟硬體邏輯陣列的應用（RAID）。

但在同時擁有多槽的主機之內，硬碟的部署及運作環境就更容易受到其他硬碟的干擾。

加上硬碟磁軸旋轉運作時會震動，更容易引起「共振」影響其他顆硬碟，此時針對硬碟震動及干擾的硬體設計（如平衡馬達、RV感應器等）在多Bay的機器中就特為重要，有如一些官方數據更是建議NAS採用的硬碟最好有專屬設計。

當然選擇你要使用了NAS之後，最主要的目標就是安裝硬碟進行資料儲存等使用，因此緊接著的步驟就是購買適合的硬碟安裝於NAS。

我在幾年前硬碟的挑選上主要以企業級及MTBF指數為主，即使還將陣列用的兩顆硬碟分開購買避免批號相同，但還是免不其難的被某牌黃標企業級3TB給雷了QQ。

後來也購入了NAS主機，但紅標負評太多，因此便想說可以嘗試看看Seagate的新產品線–Ironwolf（目前用到現在兩年經驗是頭好壯壯（後續會補充））。

那我們就開箱Seagate推出的IronWolf那嘶狼硬碟當作範例，並透過它的設計介紹硬碟挑選上的一些小概念▼ 開箱–SeagateIronWolf那嘶狼NAS專用硬碟 ▼Ironwolf的包裝有別於幾年前Seagate平淡的版本，這系列以代表性的狼頭當作Logo，整體變得很繽紛，這次開箱的那嘶狼主打系列上市後也獲得非常多的好評。

▼拆開包裝裡面是以防震盒+靜電袋密封硬碟，保護十分充足。

要特別說的是這防震盒超級好用，無論是送修、單純儲存放置硬碟等都可以把這防震盒留下來擺放保護硬碟。

▼拿出我們今天的主角SeagateIronWolf那嘶狼NAS專用4TB硬碟，厚度大概是樂高人偶的身體高（2.4cm，3.5″硬碟大多為2.61CM）（不過這厚度應該是NAS碟盤的極限了，很好奇容量再大如14TB內部是怎樣設計的硬體架構） ▼背面也是硬碟的心臟：裝載著各種控制元件的主機板以及與主機相連的SATA3連接器（理論速度6Gbps，傳統硬碟目前都吃不滿），而這塊小小的主機板上更是包含RV感應器、CPU（通常會與介面電路共構），馬達驅動電路（主軸馬達跟磁頭驅動馬達），快取記憶體等重要元件！ ▼其實硬碟開箱沒有什麼特別重要的步驟，只需要拿出你的NAS硬碟托盤，安裝正確方向對應上正確位置的螺絲孔就可以了（圖為一般NAS硬碟托盤） IronwolfPro ▼而Ironwolf那嘶狼家族除了一般版本外，另外還有個Pro版，在外觀上並無明顯差異 ▼但從背後的主機板可以觀察出IronwolfPro的用量上更好，不僅主機板的大小更大，從細節地方可以看到Pro版本還帶有散熱貼片（接觸金屬外殼助於散熱） ▼但Pro及一般版本在厚度上都控制的很好沒有差異 ▼實際重量出乎意料的竟然不一樣，IronwolfPro重了大約80g，應該是主機板大了一些的關係加上不同零件增加的些許重量 從「硬碟硬體設計」挑選硬碟 那我們剛剛介紹的兩顆硬碟在硬體上有什麼差異呢？挑選硬碟大概可以從這「四個規格」來選擇： ▲Harddiskdrives(Wiki) 1.主軸馬達的轉速 硬碟的硬體架構中是以固定磁頭構造及旋轉碟片（固定在主軸馬達）去讀取搜尋並寫入數位資料的（見下圖），因此資料讀取及寫入的速度就直接與碟片本身主軸馬達的轉速架構呈現正相關（當然也會因為磁頭驅動臂影響）。

每分鐘的碟片旋轉速度越高（單位為RPM），代表硬碟的速度更快（MB/s），在50多年前IBM最初代硬碟始祖的巨型硬碟每分鐘轉速（RPM）僅有1200次，直到現今，硬碟HDD體積越來越小，轉速也來到普及化的5400RPM及7200RPM的速度（企業級甚至有萬轉、15000RPM的版本，雖然物理限制上還是不及純電操作的SSD） 因此，在評估硬碟的預期速度效能，或比較不同的硬碟規格時，主軸馬達的轉速規格是相當重要的。

一般情況下，硬碟外觀貼紙或銘牌都會有標註規格，或者上官網查詢也會提供 ▲圖片/Seagate-Ironwolf 1-2.轉速差異影響 舉個最實際的例子來顯現：Ironwolf4T及IronwolfPro4T在磁片密度上相同，但轉速上就有5400rpmvs.7200rpm的差異（Ironwolf6T以上均為7200rpm），那實際使用上有沒有差別呢？ 測試設備： MBPR201815″Corei9viaThunderbolt3 AKiTiOThunder3雷霆戰艦3–SPAN模式 Ironwolf4T*1&IronwolfPro4T*1 測試次數：每顆3次 ▼以同一個環境下分別進行三次測試Ironwolf及IronwolfPro兩個版本硬碟的實際寫入及讀取速度大約差了30MB/s15%左右；IronWolfPro採用7200RPM馬達轉速提供210MB/s以上的循序傳輸效能，即使磁片密度相同，轉速不同帶來的速度還是會有明顯差異。

雖然在現今SSD當道的時代這幾十MB可能微不足道，但7200RPM能有220MB/s的表現搭配上適合的RAID模式是個具安全性又不錯的選擇 2.RV感應器/雙平衡馬達 如果你是一般家用電腦選擇硬碟，那或許比較不需要注意這一項。

我們在之前也提到，多硬碟並存同時運作的環境容易因為震動干擾其他硬碟的讀寫頭在寫入時造成碟片刮傷損毀，進而造成壞軌。

因此如果你打算組陣列、NAS等等多硬碟同時運作的需求（Seagate官方文件建議磁碟機數量如果超過5部），建議為系統加裝RV感應器（不過我自己是2顆就選擇內建RV感應器的硬碟了啦） 而針對這種NAS多硬碟運用的環境，Ironwolf系列搭載了AgileArray技術，在硬碟碟片的轉軸兩端加入固定的雙平衡馬達和RV旋轉震動感應器加強讀寫頭在遇到微小震動時修正的能力；雖然硬碟造成的旋轉震動因為物理元素無法避免，但當硬碟遭受震動時，會透過雙平衡馬得將震動的力道分散到機殼，RVSensor則會根據震動幅度所產生的位移量調整硬碟內的讀取頭與碟片的間隙，預先補償減少讀取頭損害硬碟碟片的風險，將其影響降至最低，使Ironwolf系列適合安裝在多bay的NAS當中。

*註：Ironwolf系列要4TB以上才搭載此技術！！！我之前買了2TB才知道orz ▼Ironwolf電路板正面，有搭載2顆RV旋轉震動感測器，而雙平衡馬達則是在碟片中軸 3.溫度 另一個影響硬碟壽命及工作狀態的就是溫度了，有一套好的系統能隨時監控硬碟工作時的溫度特為重要，特別是當你硬碟組RAID陣列數量一堆，造成的廢熱影響硬碟速度及長期下來的壽命則不太好。

因此在硬碟的挑選上特為要注意溫度的表現，但這種數據還是要實際測試才知道，因此只能透過爬文來在購買前瞭解。

▼實際測試IronwolfPro運作時溫度大約32度左右，算是我用過的硬碟中偏中低的機種（我之前某很可怕的3T系列（就是你想的那個）的企業級硬碟大概40~45度以上…）。

另外除了透過S.M.A.R.T資訊來觀察硬碟外，Ironwolf系列還能搭配NAS（Synology、QNAP、ASUSTOR）提供IHM的環境預測監控機制。

4.MTBF 硬碟在設計上其實還有個耐用度的問題。

NAS專用硬碟如Ironwolf都是設計以24X7連續七天24小時不間斷運作來設計使用的，而因此在MTBF（平均失效間隔時間）的數據上會高於一般家用產品（企業級硬碟更強調這個數據）。

MTBF（平均失效間隔時間）從字面上來看就是給你一個多久硬碟會炸裂的參考數據，大多產品為幾十萬的數值起跳，而企業級產品甚至會達到120~200萬小時的數據。

但120萬小時換算大約137年，不太可能是這個時間（你都沒活那麼久了）。

因此MTBF其實是透過該硬碟產品本身大量實測（一次大批測試）統計出來的年失效率（AFR）搭配時間換算出來的一個統計數值依據。

因此，將MTBF及AFR當作一個「損壞機率」的參考依據來相比就好，畢竟硬碟長時間運作下來損換機率還是有的，並且最終還是取決於人品的…，對於資料安全及硬碟救援有興趣的人，敬請期待這系列的下集！ 此外除了依照瞭解MTBF數據，硬碟的耐用度也可以參考Backblaze之類的報告來當作另一個參考依據！（每季均會提供市面硬碟報告，但Backblaze是將硬碟安裝在365天7/24全年無休的資料中心中使用，還是需要依照實際使用情況而定） ▼因此，在硬碟挑選上，如果你需要組多槽磁碟陣列，那選擇有RVSensor的系列硬碟會更好，或者就是選擇MTF高設計24/7全時使用的企業級硬碟也是個方向。

但如果是一般家用電腦，反而考慮保固及售後服務的部分會更佳。

選好了硬碟，再來呢？ 在你安裝完硬碟之後，會歷經硬碟格式化，選擇硬碟磁區的格式，RAID模式的挑選與使用等等的情境。

而在網路上在這些情況下有蠻多使用迷思的。

有如NAS磁區上Ext4和Btrfs究竟要選擇哪種，或者哪種RAID模式最快最好，甚至有些人會拿這些架構上的因素來當作攻擊不喜歡的NAS廠商的論點…今天就帶大家做一些實測來破除Myth！ [MYTH#1]EXT4比較快？EXT4vsBTRFS比較 EXT4和BTRFS是Linux系統常用的兩大磁碟格式，在你安裝完硬碟需要格式化時，便會出現這兩個選項。

當然因為主流NAS（Synology、QNAP）是以Linuxkernalbased去打造旗下的系統的，因此在兩家的NAS上也是以這兩種格式為主。

但EXT4和BTRFS各有其優缺點：EXT4發展較久，很穩定；BTRFS因為是個較新的格式，支援一些好用的功能如快照等。

因此為了測試這兩種格式間的效能差異，我們選擇了兩顆Ironwolf硬碟，並在SynologyNAS上模擬最一般使用的狀況來測試： 測試設備： SynologyDS1517+搭配Intelx54010GbE網卡（10Gbps/1250MB/s避免頻寬不足沒有真正測試出硬碟效能） Ironwolf4T*2顆（HDD1、HDD2）比較差異 僅SPAN磁區 ▼從結果來看在SeqQ32T1EXT4的讀取速度有如網路上的傳言海放BTRFS，但在寫入或者連續讀取、4K等一般常見用途的情況下其實兩者相當，選擇哪種來使用我覺得依照用途見仁見智。

當然EXT4和BTRFS對於一般沒有在用Linux或者macOS等使用者來說有點太遙遠，我另外做了個更平易近人的APFS、HFS+、NTFS等windos&macOS常用格式間的比較： 測試設備： AKiTiOThunderbolt3雷霆雙劍 3 MBPR201815″viaThunderbolt3 Ironwolf4T*2組硬體陣列RAID0（來獲取最大速度方便測試差異） 測試次數：每組採樣3次取平均 ▼出乎意料的是APFS這個去年Apple才推出的新格式在表現上與我們用了10多年的HFS+格式旗鼓相當（畢竟APFS一開始是針對SSD來設計與優化的）。

而FAT系列如EXFAT、FAT32雖然讀取表現不錯，但在寫入部分降速的十分嚴重，沒有發揮出RAID0的優勢。

另外跌破眼鏡的組合就是NTFS，或許是因為NTFS需要搭配驅動才能在macOS中運作，隔了一層驅動在高速疊加表現上就沒有那麼佳（同樣有測試過單顆硬碟，NTFS與HFS+和APFS間就沒有顯著差異） [MYTH#2]硬體RAID/軟體RAID比較 在開始建立RAID前，有些人或許也會有個迷思，硬體RAID是不是比較快比較穩？ ▼舉個實際的產品例子，磁碟陣列專業廠商AKiTiO旗下的Thunderbolt3陣列產品有2Bay和4Bay兩種型號，但其實目前4Bay的陣列並沒有硬體陣列的規格，因此如果是這兩個裝置就會需要以不同的方法來製作RAID 而從AKiTiO的說明頁我們也可以更瞭解這兩種軟硬體RAID之間的介紹： 硬體Raid:是由一個內置的RAID控制器所創建，並獨立於電腦和操作系統。

硬體RAID會連接到一個SCSI控制器並且以一個單一的SCSI磁碟機代表RAID陣列的裝置。

這意謂者您可以將產品使用在不同的電腦上，不會受限於作業系統，僅需注意該系統是否可以判讀您硬碟的格式(例如：NTFS或HFS+)。

軟體Raid:是由電腦的操作系統，或是具有操作系統的產品本身（如MyCloud系列）所創建的。

軟體RAID是在核心磁碟（區塊裝置）程式碼上實作這許多種的RAID模式，它能提供最經濟的解決方案，因為並不需要昂貴的磁碟控制器或熱插拔的底盤。

但會受限於系統版本的限制，您只能在初始創建磁碟陣列的操作系統版本上使用，例如：在macOS建立的磁碟陣列，無法在WindowsOS上使用。

簡單來說，RAID的組成也是可以透過硬體裝置RAID控制器去將資料寫入的部分依照RAID模式去分配下去，但你同樣也可以節省成本的使用電腦的作業系統來製作RAID，但就會被綁定在該作業系統上並吃CPU的資源，甚至大版本更新還會有相容性問題。

那從如此一來，如果考慮到你系統常發佈更新以及相對長久的穩定性的話，硬體RAID會較為優勢；在速度上是否會因為軟體模擬而不如硬體RAID的速度呢？ 測試設備： AKiTiOThunderbolt3雷霆雙劍3 MacBookProRetina201815″viaThunderbolt3macOS10.14 硬體陣列：AKiTiO原生RAID0模式 軟體陣列：SPAN模式並透過macOS10.14磁碟工具程式製作RAID0 Ironwolf4T*2組陣列RAID0（來獲取最大速度方便測試差異） 測試次數：每組採樣3次取平均 ▼從結果來看軟硬體陣列間在HFS+和APFS兩組測試下軟硬體之間的差異其實不明顯，表現旗鼓相當，代表現在的CPU搭配軟體陣列的支援是可以與硬體陣列做到一樣的表現的。

反而是與我們預期相反：硬體陣列的寫入都比軟體陣列模式低了一些，但還在合理可接受的範圍（HFS+/軟體）。

也另外彰顯了Apple在軟體RAID上對HFS+的維護成效有佳，表現在四組測試中最好，整個出乎意料（也有可能是因為我用Corei9測試的關係…） [MYTH#3]RAID差異？實測各種RAID速度 容錯式磁碟陣列（RAID,RedundantArrayofIndependentDisks），舊稱容錯式廉價磁碟陣列（RedundantArrayofInexpensiveDisks），簡稱磁碟陣列。

其基本思想就是把多個相對便宜的硬碟組合起來，成為一個硬碟陣列組，使效能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的硬碟 ▲Source：Wiki RAID技術主要包含RAID0～RAID7等數個模式，它們的目標重點各不相同，如果想要瞭解RAID模式詳細實作方法的歡迎參考Wiki，而常見的RAID形式以用途來說有以下幾種： Raid0–此模式是想要擁有效能、速度的最佳選擇。

Raid1–此模式是想要擁有資料安全的最佳選擇。

Raid5–此模式是想要同時擁有效能與資料安全的選擇。

（相對危險） Raid6or10–此模式是想要同時擁有效能與資料安全的最佳選擇。

測試設備： SynologyDS1618+搭配Intelx54010GbE網卡（這次用DS1618+不怕CPU不夠力！） Win10withIntelx54010GbE網卡（iPerf3最佳表現可以到8Gbps） Ironwolf4T*4依照不同RAID陣列模式選擇數量（事先挑選過體質較好的兩顆） 測試軟體及次數：EXT4搭配SMB掛載以CrystalDiskMark5.2.2x64測試，每組5次取平均 *註：同樣有以IOMETER、dd指令測試，但會因為RAID快取及控制器等外在因素影響結果因此不採計 結果： *註，在容量上是這樣分布的： SINGLE：單顆硬碟做為baseline（4T） RAID1（4T） RAID0、RAID10（8T） RAID5（12TB） 從結果來看，有蠻多有趣又特殊的地方： 在寫入/讀取速度上的表現，RAID5果不其然表現最好（畢竟用了四顆硬碟），更令人訝異的是寫入表現猶佳（但還是有卡bound沒有將四顆硬碟200MB/s*4的結果表現出來）。

然而RAID5的容錯機制以及rebuild失敗問題一直為人詬病，加上「硬體有價，資料無價」，因此雖然RAID5很快又有容量優勢，但相對來說可以犧牲一點容量，或者多購買硬碟去考慮RAID10或RAID6會更好 RAID1的寫入與單顆硬碟相當（畢竟寫入的兩顆目標硬碟是採取同步備份機制），RAID10的讀取也與單顆硬碟的讀取相當，或許速度是卡在「先鏡射再分割的過程」蠻疑惑的結果。

觀察RAID0的結果可以知道其實透過兩顆傳統機械硬碟就可以達到接近SSD的速度了，因此如果對於速度有苛求的人可以考慮買海量的硬碟來組RAID0（不怕資料消失的話XD） 對於一般NAS使用，RAID10、RAID6的速度表現其實就蠻夠用的，加上備份機制健全，還是推薦大家挑選這兩個模式 4顆高級硬碟組RAID能達到最快的速度才與一顆SATA3SSD的速度相當XD，但考量到資料的備份及安全性，採用多硬碟組RAID陣列是非常值得的，加上SSD在損壞後資料還原的部分非常困難，傳統硬碟在這部分還是有大優勢（關於硬碟救援部分可以參考這篇的下集：[知識]痛過才懂珍惜，硬碟壞過才懂得如何保護資料安全！）現今一般使用的電腦系統碟因為速度大多還是選擇以SSD為主，但傳統硬碟在容量上還是較具優勢，有如NAS、冷儲存、陣列等大多會優先考慮傳統硬碟，因此從個人用途與需求來對應到硬碟廠牌提供的對應機制與售後服務來挑選硬碟是個不錯的出發方向。

比較完這些，還是有一些如：1.硬碟大小和碟片數量會不會影響速度及耐用度2.高容量的RAID陣列穩定性，等等硬碟選擇上的迷思會想要瞭解，待未來有機會也會測試給大家參考。

當然本篇的實驗數據會因為硬體、環境、硬碟體質等等因素和實際有所不同，盡量都先暖機、排除個體值差異、多次/長時間測試取平均來排除一些外在因素的條件（測試超久orz）；但選擇硬碟購買前還是請各位參閱公開規格說明書，這篇的資訊可以輔助大家在選擇硬碟上做個不錯的參考，選擇最適合自己設備及需求的硬碟！ 本篇文章特別感謝Seagate協助測試！ 分享此文：按一下以分享至Facebook(在新視窗中開啟)分享到Pinterest(在新視窗中開啟)分享到Twitter(在新視窗中開啟)按一下以分享到Telegram(在新視窗中開啟)點這裡寄給朋友(在新視窗中開啟) Youmightalsolike 發表迴響取消回覆 這個網站採用Akismet服務減少垃圾留言。

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