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陣列技術
2023.11.22

RAID1是什麼?入門指南與運作原理

▼目錄


RAID1又稱為鏡像(Mirror),是磁碟陣列中基礎的架構,建立RAID1至少『需要兩個硬碟』,這兩個硬碟同步讀寫相同的資料,有些人將RAID1視為一種資料備份的方式,我們將深入探討RAID1的運作原理以及優缺點。
 

RAID1是什麼?


RAID1是一種磁碟陣列的配置,特點是相同的資料同時儲存在兩個或更多的硬碟上,在RAID1的運作原理中,每一筆『資料都會即時被複製到所有的硬碟上』,形成完全相同的硬碟,意味著即便一個硬碟無法讀取,仍然能透過另一個硬碟的資料讀取使用,這使RAID1成為一種穩定的儲存資料方案,特別適合需要資料安全性的環境,例如:企業伺服器、工業機台系統...等。

RAID1雖然提供這一種容錯性,但可以利用的實際硬碟容量,僅為其中一個硬碟的大小,需要在規劃儲存空間時自行評估,RAID1同步讀寫的特性可能對系統效能產生影響,結論是RAID1是一種可靠的儲存資料選擇,提供了資料容錯性,並在其中一個硬碟故障時保護了重要的資料,如果想了解硬碟故障的原因,請參考這篇《硬碟故障大揭密:探索12種常見狀況及對應策略》。
 

RAID1的運作原理


RAID1的基本運作原理是將相同的資料即時複製到每個硬碟上,以實現資料的同步讀寫,每一個硬碟上的資料都是完全相同,形成一個資料的鏡像,RAID1的容量計算方式相當簡單,就是相同的資料複製到每個硬碟上。例如:兩個1TB的硬碟設定為RAID1,實際可用空間將等同單一硬碟的容量,即1TB,雖然兩個硬碟都是相同的資料,但系統只會『辨識這兩個硬碟中的最小容量』,這就是RAID1提供的可用儲存空間。

▼RAID1容量計算的方式

在RAID1的容量計算方式中,RAID1是將資料同步儲存在兩個上,因此可利用空間等於最小容量的硬碟,以下一些例子,說明RAID1容量的計算方式:
 
  • 兩個1TB的硬碟
  • 辨識最小容量的硬碟1TB
  • 計算方式:1TB*2=1TB
     
  • 一個1TB和一個2TB的硬碟
  • 辨識最小容量的硬碟1TB
  • 計算方式:1TB+2TB=1TB

RAID1示意圖兩顆硬碟鏡像讀寫資料
(RAID1示意圖兩顆硬碟鏡像讀寫資料)

這樣的計算方式強調RAID1的同步性,以最小容量的硬碟為標準,確保資料的同步是一致性,這也代表多餘的容量將無法被利用,因為RAID1要求每個硬碟上的資料完全相同。
 

RAID1的優點和缺點

 
RAID1是磁碟陣列的其中一種等級,特點是相同的資料同時儲存在兩個或多個硬碟上,在RAID1的基本運作原理中,兩個硬碟會同步讀寫相同的資料形成鏡像,增強資料的可用性,我們將探討RAID1的優點和缺點,如果想了解RAID有什麼種類,可以參考我們這篇《RAID磁碟陣列是什麼?需要知道的完整指南》。

▼RAID1的優點

RAID1的容量計算方式是以其中一個硬碟的大小,因為兩個硬碟資料是鏡像的,成為RAID1的最大優點之一,兩個硬碟都有相同的資料,仍然能夠在其中一個硬碟發生故障時正常運作,這提供了資料的可靠性。
 
  • 資料的可靠性

    RAID1的最大優點是每一份資料都會同步儲存,即便一個硬碟發生故障,仍然可以從另一個硬碟中讀取資料,保障資料的完整性,並提供容錯的能力。
     
  • 資料還原容易簡單

    RAID1的一個硬碟發生故障時,資料還原的過程非常簡單,因為硬碟有相同的鏡像資料,替換新硬碟並同步即可解決。
     
  • 適用小規模的環境

    RAID1是一種簡單並具備容錯的儲存配置,適用中小企業或需要資料完整性的環境,RAID1不需要複雜的管理和設定。

▼RAID1的缺點

RAID1雖然提供了高度的可靠性,但需要更多的硬碟來實現相同的儲存空間,這使得建置成本較高,因為允許其中一個硬碟發生故障,多數人沒有『及時更換硬碟和執行Rebuild』,如果兩個硬碟同時都出現異常的問題,就會導致重要的資料損失。
 
  • 硬碟容量的成本較高

    RAID1需要使用兩倍的硬碟容量,因為每個硬碟都是相同資料的鏡像,這導致與其他RAID的等級相比,RAID1的成本相對較高。
     
  • 儲存效率較低

    每個硬碟都需要儲存相同的資料,不是像其他RAID等級進行複雜的分配,使得RAID1的儲存效率相對較低,無法充分的發揮硬碟空間。
     
  • 疏忽異地備份的風險

    RAID1提供了可靠性和容錯性,但仍然不能忽略異地備份的重要性,如果兩個硬碟都在同一個裝置,無論是意外或是同時硬碟壞掉,就會導致重要的資料損失,如果想了解硬碟壞掉的前兆,請參考這篇《硬碟壞掉警訊:6個常見徵兆及救援方法》。
 

RAID1的常見儲存裝置


RAID1的應用範圍很廣泛,可以運用在一般的電腦上,也常見用於一些特定的儲存裝置上,其中以NAS和Windows為常見選擇。

▼NAS上的RAID1配置

2Bay以上的機型,幾乎都具備建立RAID1的功能,提供了資料的可靠性,並且可以透過網路存取資料,NAS成為現代生活中常見的儲存裝置,以下是一些相關設定和建議,如果想了解NAS是什麼?請參考這篇《NAS是什麼?淺談網路儲存裝置的重要性和優點》。
 
  • Synology NAS
  • 特點:Synology的DSM界面,我們可以透過DSM中的RAID管理工具建立RAID1。
  • 建議:建議使用相同容量和速度的硬碟,進行RAID1配置,Synology還提供健康監控的功能,我們可以隨時追蹤硬碟狀態。
     
  • QNAP NAS
  • 特點:QNAP的QTS介面提供RAID管理選項,我們可以透過QTS迅速建立RAID1,同時監控硬碟健康狀態。
  • 建議:建議使用相同品牌和型號的硬碟,確保相容性和最佳效能,並定期檢查QNAP的系統日誌,確保RAID1的狀態。

2Bay的NAS可建立RAID1的磁碟陣列
(2Bay的NAS可建立RAID1的磁碟陣列)

▼Windows的RAID1配置

在Windows作業系統可以建立RAID1,用來提升資料的保護性,我們將介紹如何在電腦上安裝兩個相同容量的硬碟,並在『電腦磁碟管理』中建立鏡像磁碟區。
 
  • 步驟一:檢查硬體和設定
    確認電腦已經安裝了兩個相同容量的硬碟,這是建立RAID1的基本需求,在Bios或UEFI設定中檢查RAID功能是否已啟用。
     
  • 步驟二:進入電腦磁碟管理
    在電腦管理的選項中選擇「磁碟管理」,並在磁碟管理視窗中,可以看到所有連接電腦的硬碟和磁區。
     
  • 步驟三:建立RAID1
    選擇其中一個硬碟→右鍵→選擇「建立鏡像」→在「建立鏡像精靈」中,選擇另一個硬碟作為鏡像的目標,完成視窗中的其他設定,可以選擇「快速初始化」以節省時間,完成設定後,系統開始建立RAID1,這需要一些時間,取決於硬碟的容量和性能。
     
  • 步驟四:驗證和管理
    RAID1建立完成,可以在「磁碟管理」中看到新的鏡像磁碟區,右鍵點擊新建立的磁碟,選擇「屬性」,可以檢查RAID1的狀態。

當一個硬碟發生故障時,RAID1可以保護重要的資料,儘快更換故障的硬碟,系統會自動進行重建,但是定期備份仍是保護重要資料的不二法門,因為RAID1無法防止誤刪除或其他資料遺失情況,RAID1配置不僅提供資料保護性,Windows的使用者也有相對簡單的建立方式。

Windows內建RAID1鏡像功能
(Windows內建RAID1鏡像功能)
 

RAID1的常見問題


RAID1為一種提供儲存裝置的鏡像方案,然而一個常見的誤解是:『建立RAID1是不是就不需備份資料?』,在實務上,雖然RAID1本身提供一定的資料保護,但不代表就可以忽略異地資料備份的措施。

▼使用RAID1還要備份資料嗎?

建立RAID1提供了鏡像的資料,但不代表就可以不進行異地備份,即使擁有一個RAID1的儲存裝置,我們仍然建議額外準備一個獨立的儲存裝置來進行備份,這才是保全資料完整性的最佳方式。
 
  • RAID1並不是備份:
    當一個硬碟故障時,另一個硬碟仍然可以讀取,但無法防止人為刪除、病毒攻擊...等其他資料遺失的情況。
  • 硬碟的同步讀寫和磨損:
    建立RAID1的硬碟通常是相同廠牌、型號,並且同步讀寫,可能會產生差不多的磨損,增加兩個硬碟同時故障的風險。
  • 異地備援的重要性:
    將資料備份在不同的裝置,可以預防因為意外或硬碟故障而造成的資料損失。
  • 同時故障的可能性:
    RAID1提供了容錯機制,同時兩個硬碟故障的可能性雖然低,但依然存在,良好的異地備份成為最後的保護資料手段,如果想了解資料備份的方法,請參考這篇《資料備份全攻略:認識5個備份方法與觀念》。

RAID1擁有容錯能力,容許一個硬碟發生故障的問題
(RAID1擁有容錯能力,容許一個硬碟發生故障的問題)

▼RAID1對性能的影響

RAID1對讀取性能有一定的提升,因為資料同時在兩個硬碟中,但『寫入性能會受到影響』,因為資料需要同時寫入兩個硬碟,造成寫入的速度相對較慢,在使用RAID1時,需要自行評估追求性能還是資料的保護性,對於需要高度的資料保護性,例如:企業伺服器、重要資料備份...等,RAID1提供了高度的保護性,但注重寫入性能的環境下,就需要考慮其他RAID等級。

RAID1寫入的性能效率因為同步寫入較慢
(RAID1寫入的性能效率因為同步寫入較慢)

▼RAID1是否支援不同容量硬碟?

RAID1會以較小的硬碟容量為基礎,表示我們安裝了不同容量的硬碟,只能『使用其中較小容量的硬碟』,因為才能確保兩個硬碟的資料完全同步,為了發揮RAID1的效益,建議使用相同容量的硬碟,可以確保兩個硬碟都能夠發揮作用,而不會因為容量不同而浪費硬碟的空間,在選擇硬碟時,可以選用相同廠牌、型號的硬碟,這樣硬碟的性能保持一致,能夠減少不同硬碟可能帶來同步性能的問題。

▼RAID1和其他RAID等級的比較
 
  • RAID1vs.RAID0
  • RAID1優勢:當一個硬碟故障時,資料仍然可用。
  • RAID1限制:儲存空間利用率較低,因為所有資料都需要鏡像在不同的硬碟上。
  • RAID0優勢:提供更大的儲存空間,透過資料分割到多個硬碟上提高讀寫速度。
  • RAID0限制:一個硬碟故障將導致所有資料損失。
     
  • RAID1vs.RAID5
  • RAID1優勢:可以容忍一個硬碟的故障。
  • RAID1限制:儲存空間利用率較低,需要成對的硬碟進行鏡像。
  • RAID5優勢:較高的儲存空間利用率,可以容忍一個硬碟故障,不需進行額外的硬碟鏡像。
  • RAID5限制:故障硬碟重建的過程中,性能會降低,如果想了解RAID5是什麼?請參考這篇《RAID5是什麼?探討運作原理和優缺點》。
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