RAID 等級說明：您應該使用哪一個？

好的硬碟並不便宜，因此用戶選擇建立 RAID 也就不足為奇了。唯一的問題是有不同的 RAID 等級。如果您不了解使用每種方法的要求、優點和缺點，您最終可能會感到失望。

這不一定是你。我們編寫了這篇文章來揭穿不同的 RAID 級別，以便您可以根據您的硬體配置正確的級別。

什麼是RAID？

這是一種經常用於提高硬碟效能的資料冗餘技術。它透過創建備份解決方案來實現這一點，透過鏡像磁碟來緩衝硬碟故障。

由於它會創建多個虛擬硬碟，因此還可以擴展驅動器的儲存容量，而不會降低效能。

有哪些不同的 RAID 等級？

在我們討論 RAID 等級之前，您需要了解可以透過兩種方式設定 RAID：硬體或軟體。

• 硬體 RAID：在這種類型的儲存配置中，專用硬體用於執行 RAID 陣列的資料儲存和檢索功能。唯一的缺點是控制器可能整合到主機板中或作為附加卡安裝，因此您需要相容的主機板、RAID 控制器驅動程式和晶片組。好的一面是，如果所有系統都正常運行，硬體 RAID 的速度非常快，因為它允許同時向多個磁碟機讀取和寫入資料。
• 軟體 RAID：軟體 RAID 是將硬碟安裝到您的電腦中，並且您的作業系統透過軟體對其進行管理。它利用虛擬化技術將多個實體磁碟組合成一個虛擬磁碟。RAID 軟體使用的 CPU 功率比硬體 RAID 少，因為它不需要單獨的處理單元。但是，它比基於硬體的 RAID 慢，因為它使用系統記憶體而不是專用記憶體進行磁碟處理。

1.RAID 0（條帶陣列）

RAID 0 概述

在此陣列中，每個磁碟機接收相同數量的資料。這是透過在每個磁碟機上條帶化資料來完成的，因此得名「條帶陣列」。結果是所有驅動器都可以同時讀取和寫入，從而提高了效能。

如果您希望使用此級別的 RAID，請確保它用於非關鍵操作，因為存在資料遺失波動性問題。

使用 RAID 0 的好處

• 速度– 它為您的電腦提供了驚人的速度，因為它同時使用多個磁碟。
• 可擴展性– 由於它允許您一次使用多個磁碟，因此您可以建立具有任意數量磁碟機的陣列。
• 儲存容量– 由於使用兩個或更多驅動器，您可以獲得額外的儲存容量。
• 節省成本– 兩個或更多磁碟可以組合成一個邏輯驅動器，無需特殊的硬體或軟體。

使用 RAID 0 的缺點

• 無冗餘－當硬碟故障時，儲存在其上的所有資料將永遠遺失。因此，如果 RAID 0 中有 2 個磁碟，其中一個發生故障，則所有資料都將永遠消失。
• 資料完整性問題－當資料以不一致的順序寫入磁碟或從磁碟讀取資料時，就會出現這些問題，導致系統本身的不一致。
• 效能等級取決於磁碟機的讀取/寫入速度– 如果磁碟機速度較慢，則效能會很低，因為每次寫入都必須經過兩個磁碟才能完成。

2.RAID 1（鏡像陣列）

RAID 1 概述

此儲存技術透過使用兩個或更多磁碟來保存相同的資料來提供容錯能力。

當一個磁碟發生故障時，另一個磁碟可以代替它繼續無縫工作。只要陣列中至少一個磁碟繼續正常工作，所有資料就保持可用。

您可以從「設定」應用程式輕鬆配置 RAID 1，因此它成為最受歡迎的 RAID 類型也就不足為奇了。

使用 RAID 1 的好處

• 可靠性– 由於每個磁碟機都有自己的控制器，並且可以讀取和寫入自己的實體磁碟，因此如果一個磁碟機發生故障，可以更換它，而不會影響資料的完整性。
• 資料保護– 如果單一磁碟機發生故障，您不會遺失任何數據，因為它已鏡像到另一個磁碟機。您可以繼續使用另一個驅動器，直到安裝好替換驅動器。
• 經濟高效– 與需要多個磁碟機來實施的其他類型的 RAID 陣列相比，其實施簡單，使其成為大多數使用者的首選。

使用 RAID 1 的缺點

• 儲存降級－您會損失一半的可用儲存容量，因為每個磁碟機都儲存相同的資料。
• 效能下降– 由於必須始終存取鏡像陣列中的兩個驅動器，因此與使用兩個單獨的磁碟相比，會導致效能下降。
• 可擴展性– 如果您需要更多空間來儲存數據，則添加更多容量並不容易，因為它僅限於兩個驅動器。您只能更換故障的驅動器，但無法將另一個硬碟新增至陣列。
• 磁碟更換可能會失敗– 儘管您可以在發生故障時更換驅動器，但這並不像您想像的那麼容易。如果您正在運行大型伺服器，則可能需要關閉整個系統的電源，從而導致中斷。

3.RAID 4（條帶化和奇偶校驗）

RAID 4 概述

RAID 4 有點像 RAID 1，但有條帶化功能。不同之處在於 RAID 4 在陣列中的所有磁碟機上剝離資料。這為您提供了比 RAID 1 更多的吞吐量。

如果陣列中的任何一個磁碟機發生故障，則可以使用其他磁碟機在替換磁碟機上重建資料。一般用於對效能要求較高的伺服器中。

使用 RAID 4 的好處

• 效能增強– 透過將寫入負載分散到多個磁碟來提高效能。
• 資料冗餘－如果磁碟機發生故障，它使用奇偶校驗位元來計算故障後需要替換哪些資料塊。
• 高效儲存– 這種類型的 RAID 不會浪費任何磁碟空間。每個位元組都用於存儲目的。
• 可擴展性– 允許根據需要添加額外的驅動器來增加容量。

使用 RAID 4 的缺點

• 讀/寫速度慢– 寫入效率較低，因為奇偶校驗區塊必須寫入單獨的實體磁碟。
• 需要大數據塊——雖然它可以剝離少量數據，但它沒有意義，因為它的成本可能超過它的好處。
• 可用性– RAID 4 技術並非在當今的所有儲存配置中都可用。

4.RAID 5（冗餘陣列）

RAID 5 概述

RAID 5 與 RAID 4 類似，但也有些差異。此陣列由多個磁碟組成，這些磁碟被分成稱為條帶的區塊。陣列中的磁碟數量和每個磁碟上分配的空間量決定了陣列的容量。

它還提供更快的存取時間和更一致的效能。這是因為可以立即存取所有驅動器，而不是等待一個驅動器完成其操作，然後另一個驅動器才能存取它。

對於需要高水準資料保護和更高效能的伺服器來說，這是常見的選擇。

使用 RAID 5 的好處

• 效能增強– 由於 RAID 5 在所有磁碟機上分佈奇偶校驗訊息，因此可以透過在陣列中的所有磁碟機上均勻分佈資料來提高效能。
• 冗餘– 故障風險很低，因為不同驅動器上有多個資料副本，因此即使一個驅動器發生故障，另一個驅動器上也會留下足夠的資料來自動重建它。
• 靈活– 您使用硬碟空間的方式具有更大的靈活性，因為您可以稍後添加更多驅動器，或在不再需要時將其刪除。
• 無縫驅動器更換– 當一個驅動器發生故障時，您可以輕鬆更換新驅動器，而無需關閉整個伺服器。

使用 RAID 5 的缺點

• 效能下降– 當您為陣列添加更多驅動器時，效能會下降，因為每個驅動器都有自己獨特的工作負載和效能設定檔。隨著時間的推移，與單一驅動器相比，這將導致陣列效率降低且速度變慢。
• 複雜的重建過程– 與其他 RAID 等級相比，重建過程需要更多步驟。陣列中的磁碟遺失後，電腦可能需要幾天甚至幾週的時間才能恢復正常。
• 高維護性– RAID 5 需要在驅動器發生故障後進行重建，並且還需要定期維護以防止資料損壞。

5. RAID 6（雙奇偶校驗條帶化）

RAID 6 概述

這種類型的 RAID 可提供資料冗餘和效能優勢。它使用兩個奇偶校驗磁碟來防止資料遺失，並且最多可以承受兩個同時發生的磁碟機故障。

額外的奇偶校驗資訊允許同時讀取和寫入區塊，而不必先等待奇偶校驗計算完成，從而提高了效能。

使用 RAID 6 的好處

• 提高效能– RAID 6 透過將資料條帶化到多個磁碟而不是在一個磁碟上只寫入一次來提高效能。
• 支援更多驅動器——這使得可以使用更大的儲存量，而不必擔心系統瓶頸等效能問題。
• 資料保護– RAID 6 提供高水準的磁碟故障保護。如果一個磁碟機發生故障，則可以使用另一個磁碟機來重建陣列並復原資料。

使用 RAID 6 的缺點

• 配置和管理更複雜– RAID 6 陣列使用比 RAID 5 陣列更複雜的演算法，這使得它們的配置和管理更複雜。
• 寫入速度慢– 由於奇偶校驗資料需要與資料並行計算和寫入，因此 RAID 6 的寫入速度比其他 RAID 配置慢。
• 需要更多的 CPU 能力– 由於奇偶校驗和磁碟故障時重建的 RAID 計算，RAID 6 需要更多的 CPU 能力來處理此類任務。
• 更長的恢復時間– 驅動器發生故障後，與其他 RAID 等級相比，恢復時間明顯更長，因為重建奇偶校驗資訊並寫回磁碟需要重建時間。

6.RAID 10

RAID 10 概述

RAID 10 是一種RAID 級別，它將RAID 0 的效能和冗餘與RAID 1 的鏡像結合。這意味著資料會寫入多個驅動器，但也會作為跨所有驅動器的單獨區塊條帶寫入。

這樣，如果一個磁碟機發生故障，其他磁碟可以繼續運行，並允許您從陣列中的剩餘磁碟重建資料。

對於需要快速讀取和寫入而又不犧牲針對驅動器故障的保護的性能敏感型應用程式來說，它是一個絕佳的選擇。

使用 RAID 10 的好處

• 靈活性– RAID 10 可為您提供高效能，且不會犧牲容錯能力，反之亦然。它還可以配置為基於硬體或基於軟體的 RAID。
• 更好的可擴展性– 您可以在以後添加更多磁碟來擴展儲存容量，而無需重新建立陣列。
• 性能– 僅條帶化就可以為多個驅動器提供出色的性能。然而，當與鏡像結合使用時，您將獲得兩全其美的效果。
• 可靠性– 由於每個磁碟機都維護自己的資料副本，因此 RAID 10 可以針對單一磁碟機發生故障提供備份保護。

使用 RAID 10 的缺點

• 額外成本– RAID 10 陣列至少需要四個具有相同容量和速度的硬碟。硬碟並不便宜，因此這可能會減少您的口袋。為了降低成本，您可以對外部硬碟進行 RAID。
• 功耗增加– RAID 10 陣列比其他陣列需要更多電量，因為每個磁碟機在將資料寫入陣列時必須執行更多工作。

我應該使用什麼 RAID 等級？（還包括什麼是最安全的 RAID 等級？）

每個 RAID 等級都有不同的優點和缺點，因此在做出決定之前了解權衡非常重要。您的答案應該以幾個因素為指導：成本、容量、冗餘和效能。

如果效能是您的首要考慮因素，請選擇 RAID 10；如果資料冗餘更重要，請選擇 RAID 6；如果容量比效能或資料冗餘更重要，請選擇 RAID 5。

選擇最安全的 RAID 等級時，請尋找具有磁碟鏡像屬性的等級。根據您的需要，您可以選擇 RAID 1 或 RAID 10。

最終，您選擇的 RAID 等級將取決於您的特定需求。透過正確的選擇，您可以獲得更多的儲存空間，而不必擔心丟失任何資料。

希望本文能夠幫助您了解不同 RAID 等級的工作原理並使其變得更容易，並且您將能夠勝任將這些技能付諸實踐的任務。

我們很想聽聽您對上述任何 RAID 等級的體驗，因此請在下面的評論部分與我們互動。