RAID磁碟陣列是什麼？需要知道的完整指南

▼目錄

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• RAID磁碟陣列是什麼？
• ①RAID磁碟陣列的運作原理
• ②RAID磁碟陣列具備大容量儲存空間
• ③RAID磁碟陣列具備容錯機制
• ④RAID磁碟陣列具備較快的讀寫速度
• RAID磁碟陣列的形式
• ①硬體控制（Hardware Controller）
• ②軟體控制（Software Controller）
• RAID磁碟陣列的等級
• RAID磁碟陣列的資料讀不到？
• ①RAID磁碟陣列有硬碟故障的問題
• ②RAID磁碟陣列的作業系統異常
• ③RAID磁碟陣列的主機硬體故障
• RAID磁碟陣列適合資料備份嗎？

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磁碟陣列（RAID）是當今許多企業在儲存裝置廣泛應用的技術之一，應用在企業級伺服器、網路儲存裝置（NAS），甚至個人電腦上也可以使用，在這個數位時代，了解RAID的功能和建立方法變得更為重要，RAID是什麼？我們將深入探討RAID磁碟陣列的原理，可以更全面了解這項儲存技術。
 

RAID磁碟陣列是什麼？

RAID磁碟陣列是由多顆硬碟組成的磁碟區，其特色是具備『容錯的機制』並可以組成大容量儲存空間，這一種整合方式可以提高了儲存效能和可靠性，尤其在硬碟故障時仍能保留資料，我們將探討RAID的運作原理、等級形式及資料備份的應用。
 

①RAID磁碟陣列的運作原理

隨著電腦長時間使用，儲存資料的需求會不斷增長，傳統的硬碟擴充方式是陸陸續續購買硬碟，但這樣不僅導致資料分散，也使得資料的查找變複雜且不方便，這種的情況下，RAID磁碟陣列應運而生，RAID是一種將多個硬碟整合起來的技術，可以提高效能和可靠性，RAID是『整合至少兩個以上的硬碟』，以特殊的計算方式將硬碟組合統一的『儲存空間』，我們不僅擁有更大的儲存空間，還可以更有效率的管理資料。


(RAID磁碟陣列的原理具備容錯機制和大容量受到歡迎)

▼RAID磁碟陣列常見的三項功能
 

• 具備大容量
• 容錯的機制
• 讀寫資料較快速

RAID磁碟陣列的運作原理是將資料分散儲存在各個硬碟中，從而提高資料的儲存效能，不僅具備大容量的特點並擁有容錯的機制，即使其中一個硬碟發生故障，RAID仍可繼續運作並讀取資料，同時，RAID的讀寫速度相對較快，我們可以更順暢的使用資料，除了企業級伺服器，一般使用者也可以透過NAS建立RAID磁碟陣列，充分利用其大容量、容錯機制和高速讀寫的功能，以保護並有效管理重要的資料。
           

②RAID磁碟陣列具備大容量儲存空間

RAID磁碟陣列的優點之一，是能夠整合多個硬碟並建立大容量的儲存空間，值得注意的是RAID具備容錯機制，其中某些硬碟的容量會被用於資料冗餘儲存，以確保資料安全性，這種大容量儲存空間的實現，取決於我們選擇的RAID等級，例如：RAID0是一種組合方式，將多個『硬碟的儲存空間結合』，可以增加儲存的總容量，以兩個4TB硬碟為例，RAID0組合方式會將硬碟的容量相加，成為一個8TB的大容量儲存空間，如果想了解RAID0是什麼？請參考這篇《RAID0是什麼？一種讀寫快速的儲存方案》。

▼RAID容量的計算方式
 

• RAID0：「1TB」+「1TB」＝「2TB」
• RAID1（鏡像）：「1TB」+「1TB」＝「1TB」（因資料複製，容量不增加）
• RAID5：「1TB」+「1TB」+「1TB」＝「2TB」（N-1，其中N為硬碟數量）
• RAID6：「1TB」+「1TB」+「1TB」+「1TB」＝「2TB」（N-2）

(磁碟陣列的儲存空間依等級的不同，但容量空間都會比單一個硬碟大)
 

③RAID磁碟陣列具備容錯機制

RAID磁碟陣列的強大之處是擁有容錯機制，意味著硬碟發生離線（Offline）或故障等異常狀況，RAID系統仍能保持正常運作，容錯機制的核心理念是確保部份硬碟發生問題，RAID的『儲存空間仍然可以讀寫資料』，以確保資料的完整性和可用性，不同的RAID等級具有不同的容錯機制，例如：RAID1（鏡像）是一個典型的例子，容許一個硬碟發生故障，因為每個硬碟都有相同的資料，這種方式確保了即使單一硬碟發生故障，資料能夠持續讀取使用，如果想了解RAID1是什麼？可以參考這篇《RAID1是什麼？RAID技術入門指南》。

▼RAID硬碟容許故障的數量
 

• RAID1：容許故障一個
• RAID0：不容許故障
• RAID5：容許故障一個
• RAID6：容許故障兩個

④RAID磁碟陣列具備較快的讀寫速度

在企業的環境中，若使用單個硬碟提供『共用資料區（File Server）』給公司眾多使用者存取資料，這往往會導致讀寫速度較緩慢，若這個共用資料區的硬碟發生故障，全部的共用資料將無法使用，就會影響公司的工作效能，相較之下，使用多個硬碟建立RAID的共用資料區，資料會被分散儲存到RAID的各個硬碟中，同時多個硬碟能夠同步運作進行讀寫，因此相較於單一硬碟，RAID磁碟陣列的讀寫速度更有效率。


(磁碟陣列具備較快的讀寫速度，此圖為示意圖)

但得注意的是，RAID0是一種以提升讀寫速度為主要目標的RAID等級，多個硬碟同時進行讀寫，整體速度獲得極大提升，然而，RAID0在提升速度的同時缺乏容錯機制，一個硬碟的故障可能導致所有資料損失。
 

RAID磁碟陣列的形式

RAID磁碟陣列的建構方式分為兩種類型：『硬體控制』和『軟體控制』，這兩種形式在組建方式和效能表現上存在著差異，為了解這兩者之間的差異，我們一同探討RAID磁碟陣列的建構形式。
 

①硬體控制（Hardware Controller）

  
硬體控制是透過專用硬體：磁碟陣列卡（RAID Card）來控制並管理多個硬碟，進而建立RAID磁碟陣列，不同於電腦主機板的運算方式，使用RAID卡可以提供更佳的效能，同時減輕中央處理器（CPU）的負擔，RAID卡使得多個硬碟的運算由卡上的晶片處理，不會受限於電腦的計算能力，從而拖慢資料的運作和讀寫速度，這種『獨立運算』提高系統的穩定性和讀寫速度，特別適合於需要高效能的企業級伺服器，雖然硬體控制的價格相對較高，但獨立運算的優勢在效能上更為優越，企業通常採用硬體控制建構RAID，以確保資料的高效管理和讀取。
 

• 購買價格較高
• 獨立運算，效能較快

②軟體控制（Software Controller）

  
軟體控制是透過作業系統建立的RAID磁碟陣列，包括Windows、Linux、Mac皆可使用，軟體控制不僅可以透過硬碟建立RAID，還能夠透過『硬碟磁碟區』的方式，將一個硬碟切割成多個磁碟區建立RAID，然而這種方式會失去效能和容錯機制，舉例來說，NAS是透過Linux建立RAID的一種應用，雖然讀取效能上相較於硬體控制有一些差距，但對於一般使用者來說，NAS已經提供了足夠的性能，這種成本效益較高的方式使得NAS成為一種受歡迎儲存裝置，因為『軟體控制的優勢是價格較為親民』，並且也適用於一般電腦，但軟體控制可能會影響電腦的效能，可以自行評估選擇，總之軟體控制是一種經濟實惠的RAID建立方式，適合大多的使用者。
 

• 價格較親民
• 一般電腦也可建立

(NAS是軟體控制建立RAID的一種儲存裝置)
 

RAID磁碟陣列的等級

RAID磁碟陣列的等級多種多樣，其中包括一些常見的等級：RAID0、RAID1、RAID5、RAID6，以及一些較少見但仍然重要的RAID1+0、RAID5E...等，每一種RAID等級都擁有獨特的特點，適用於不同的需求，我們將探討各種RAID等級，以便更好地了解它們的運作原理和適用環境。
 

磁碟陣列的等級	RAID0	RAID1	RAID5	RAID6	RAID5E	RAID1+0
允許容錯硬碟	不容許	容許故障一顆	容許故障一顆	容許故障兩顆	容許故障一顆	容許故障多顆（取決組合）
需要硬碟數量	兩顆以上（含）	兩顆	三顆以上（含）	四顆以上（含）	三顆以上（含）	至少四顆硬碟
儲存空間計算方式	各硬碟容量相加	單顆硬碟容量	（硬碟數-1）*單顆容量	（硬碟數-2）*單顆容量	（硬碟數-1）*單顆容量	各硬碟容量相加，再取一半
常見需求及風險	追求高速和大容量，風險較高	資料冗餘和備份	企業使用、容忍一顆硬碟故障	對容錯性能要求較高的環境，例如大型伺服器	適用於大型儲存裝置，提供更高效的錯誤校驗	高效能和高容錯性能

 

RAID磁碟陣列的資料讀不到？

儘管RAID磁碟陣列具備強大的容錯機制，一但『硬碟故障的數量達到上限』，整組RAID磁碟陣列的資料將無法讀取，常見的情況是，使用者可能忽略硬碟異常的警訊，以為RAID可以容忍硬碟故障而未及時處理，最後導致整個RAID磁碟陣列無法讀取資料，因此發現硬碟異常或離線，即使仍然可以讀取資料，建議優先進行重要資料的備份，並確保資料安全的前提下，再進行硬碟更換和Rebuild，這樣相對直接執行Rebuild，更為安全可靠，因為在Rebuild過程中，其他良好的硬碟也有可能因此陸續發生故障，因此謹慎處理是確保資料完整性的關鍵步驟，如果想了解硬碟故障的原因，可以參考這篇《硬碟故障大揭密：探索12種常見狀況及對應策略》。
 

①RAID磁碟陣列有硬碟故障的問題

我們在了解RAID的容錯機制，同時也要知道可能會發生硬碟故障的情況，以確保面對這種問題時能夠採取正確的步驟，如果RAID磁碟陣列的硬碟出現故障，但在容錯允許的範圍內（例如：RAID5容許一個硬碟Offline、RAID6容許兩個硬碟Offline），建議優先進行資料的備份，然後再進行硬碟更換和Rebuild。


(RAID如果發生硬碟故障的問題需要謹慎處理)

若RAID磁碟陣列的硬碟故障數量已經超出容錯允許的範圍，強烈建議『不要自行嘗試各種操作方法』，例如：直接更換硬碟進行Rebuild、RAID降級...等，這樣的操作可能導致問題變得更嚴重和複雜，我們先前遇到的案例中，客戶的RAID磁碟陣列，因為硬碟故障數量超過容錯範圍，自行嘗試網路上的方法操作降級、Rebuild，最後導致我們RAID資料救援的困難度提高，在發生硬碟壞掉的問題時，謹慎處理對於保護資料的完整性至關重要，如果想了解硬碟壞掉的前兆，可以參考這篇《硬碟壞掉警訊：6個常見徵兆及救援方法》。
 

②RAID磁碟陣列的作業系統異常

硬體控制建立的RAID磁碟陣列中，作業系統和儲存資料的磁碟區會使用不同的硬碟，作業系統通常會額外建立RAID1以增加保護性，在這種情況下，若作業系統異常導致RAID磁碟陣列的資料無法讀取，我們需要注意在更換硬碟並重新安裝作業系統時，務必謹慎處理，『避免修改到RAID磁碟陣列的設定資訊（RAID Config、RAID設定...等）』，因為RAID磁碟陣列的運作與作業系統相互配合密不可分，變更設定資訊可能導致資料無法讀取或RAID不穩定，因此在處理作業系統異常時，請注意設定的完整性，以確保RAID磁碟陣列的順利運作。


(作業系統是使RAID正常運作的關鍵)
 

③RAID磁碟陣列的主機硬體故障

RAID磁碟陣列的主機有多項重要硬體，包括：磁碟陣列卡（RAID Card）、電源供應器（Power）、快閃記憶體（RAM）...等，若主機的硬體出現異常，可能會導致RAID無法開機和讀取資料，我們為了確保RAID穩定運作，建議『不要自行操作更換硬體』，請第一時間聯繫主機原廠尋求技術協助。


(RAID主機的硬體發生異常，建議尋求主機原廠協助)

我們是可以提前預防主機的問題，建議定期檢查主機硬體的狀態，包括檢查電源供應器、RAID卡和其他硬體的運作狀態，以確保正常運轉並及時發現問題，如果排除掉硬體的問題，但資料同樣無法讀取，需要RAID磁碟陣列的資料救援，建議委託專業的RAID資料救援公司幫忙。
 

RAID磁碟陣列適合資料備份嗎？

使用RAID磁碟陣列通常代表資料有相當的重要性與資料量，但是一項重要的觀念需要澄清，就是『RAID並不等同於資料備份』，儘管RAID具有容錯機制，但在硬碟故障超出容錯範圍時，仍然會導致資料無法讀取或遺失的風險，因此在考慮RAID當作資料保護的方式時，同時也要著重異地資料備份的重要性，除了一組RAID磁碟陣列的資料外，建議在其他儲存裝置建立額外的備份，例如：Backup RAID Server、NAS、外接硬碟...等，這樣的異地備份觀念才可以更完善的保護資料，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》。


(RAID不能當作是資料備份的方式，一定要有異地備份)

特別在RAID磁碟陣列的儲存空間和資料量較大的情況下，建議建立額外的Backup Server，以形成兩組RAID磁碟陣列的備份，這樣的配置，除了具備RAID的容錯機制外，還額外增加備份的功能，可以更有效的保護資料，同時建議將RAID磁碟陣列的儲存空間『細分為不同的磁碟區和資料夾』，並由各部門分別使用硬碟進行自主備份，預防資料遺失的風險。

▼RAID資料救援的服務流程

如果RAID磁碟陣列發生故障，導致無法讀取資料並且從未進行額外的資料備份，睿卡科技提供詳細的《RAID資料救援流程》和《資料救援費用》，我們能夠協助並迅速讓工作恢復正軌，並在RAID故障的情況下提供專業的支援。

⒈檢測RAID的硬碟

提供現場送件與《免運費快遞到府取件》的服務，我們專業工程師收到RAID硬碟後，花費一天的時間檢測並說明硬碟是否可以執行資料救援和報價費用。
 
⒉RAID硬碟救援報價和救援機會

專業工程師檢測RAID硬碟完成，說明RAID硬碟的受損狀況和救援機會：
 

• 資料救援的報價費用
• 預估所需的工作時間
• 同意報價後我們立即執行救援作業

 
⒊RAID資料救援作業

專業工程師會定期回覆RAID救援的進度，並於完成救援後立即通知，如果我們沒有成功救出資料則不會收取救援費，給予客戶最大的保障，讓客戶沒有白花錢的風險。
 
⒋驗收RAID救出的資料

專業工程師搶救完成後，我們會約定時間由使用者親自驗收檔案，確認檔案是否正常與是否救出重要的資料，確認無問題才會收取救援費並交付資料。