什麼是RAID？了解 RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10

此前，RAID 技術 僅出現在大型機系統、工作站和服務器上。目前，RAID已成為普通台式計算機上的常見組件。然而，並不是每個人都知道如何有效地使用RAID技術，儘管 BMC 可以集成它。本文將介紹 RAID 的基礎知識以及一些用於增強桌面性能的經驗。

1.什麼是Raid技術？

RAID 代表獨立磁盤冗餘陣列，最初用作數據保護解決方案，允許數據同時寫入多個硬盤。後來，RAID 開發了許多不同的變體，以確保安全並加快從硬盤檢索數據的速度。以下是我們可以了解的五種常見的 RAID 類型。

為了快速了解RAID，我們可以參考以下資料：

- RAID 應使用相同容量的硬盤。

- 使用 RAID 會比不使用花費更多的硬盤驅動器，但作為回報，數據將得到更好的保護。

- RAID 可以在許多操作系統上工作，例如 Windows 98、Windows 2000、Windows XP、Windows 10、Windows Server 2016、MAC OS X、Linux...

- RAID 0 的容量等於硬盤的總容量。

- RAID 1 將保持硬盤的容量。

- RAID 5 的容量將小於 1 個硬盤驅動器（例如，使用 5 個硬盤驅動器 RAID 5 將具有與 4 個硬盤驅動器相同的容量）。

- RAID 6 的容量將小於兩個硬盤驅動器（例如，使用 5 個硬盤驅動器 RAID 6 將具有與 3 個硬盤驅動器相同的容量）。

- 僅當使用偶數個硬盤且至少四個硬盤時才能創建 RAID 10。RAID 10 的容量為所用硬盤總容量的一半（例如，使用 10 個 RAID 10 硬盤將具有與 5 個硬盤相同的容量）。

例如：

對於 1TB 硬盤，可以使用以下 RAID 選項：

- 如果有2個硬盤：選擇RAID 0將存儲容量增加到2TB，但如果2個硬盤之一出現故障，數據將丟失。如果您嘗試移除硬盤，系統會立即報告錯誤。

- 如果有 2 個硬盤：選擇 RAID 1，以確保 2 個硬盤中的 1 個出現故障時的數據安全。總存儲量將為 1TB。如果您嘗試拔下硬盤驅動器，數據仍然受到保護。

- 如果有 3 個硬盤：選擇 RAID 1，以確保 3 個硬盤中有 2 個出現故障時的數據安全。總存儲量將為 1TB。如果您嘗試拔下兩個硬盤驅動器，數據仍然受到保護。

- 如果有 3 個硬盤：選擇 RAID 5，以確保 3 個硬盤中的 1 個出現故障時的數據安全。總存儲量將為 2TB。如果您嘗試拔下硬盤驅動器，數據仍然受到保護。

- 如果有 4 個硬盤：選擇 RAID 5，以確保 4 個硬盤中有 1 個出現故障時的數據安全。總存儲量將為 3TB。如果您嘗試拔下硬盤驅動器，數據仍然受到保護。

- 如果有 4 個硬盤：選擇 RAID 6，以確保 4 個硬盤中有 2 個出現故障時的數據安全。總存儲量將為 2TB。如果您嘗試拔下兩個硬盤驅動器，數據仍然受到保護。

- 如果有 4 個硬盤：選擇 RAID 10 以確保數據安全，以防屬於 2 個不同 RAID 對的 2 個硬盤出現故障。總存儲量將為 2TB。如果您嘗試拔下硬盤驅動器，數據仍然受到保護。

- 如果有 5 個硬盤：選擇 RAID 5，以確保 5 個硬盤中的 1 個出現故障時的數據安全。總存儲量將為 4TB。如果您嘗試拔下硬盤驅動器，數據仍然受到保護。

- 如果有 5 個硬盤：選擇 RAID 6，以確保 5 個硬盤中有 2 個出現故障時的數據安全。總存儲量將為 3TB。如果您嘗試拔下硬盤驅動器，數據仍然受到保護。

- 如果有 6 個硬盤：選擇 RAID 5，以確保 6 個硬盤中的 1 個出現故障時的數據安全。總存儲量將為 5TB。如果您嘗試拔下兩個硬盤驅動器，數據仍然受到保護。

- 如果有 6 個硬盤：選擇 RAID 6，以確保 6 個硬盤中有 2 個出現故障時的數據安全。總存儲量將為 4TB。如果您嘗試拔下兩個硬盤驅動器，數據仍然受到保護。

- 如果有 6 個硬盤：選擇 RAID10 以確保數據安全，以防屬於 2 個不同 RAID 對的 2 個硬盤損壞。總存儲量將為 3TB。如果您嘗試拔下硬盤驅動器，數據仍然受到保護，...

要測試RAID的穩定性，可以在Windows（或Linux）操作系統上進行RAID安裝。安裝完成後，取出硬盤，檢查操作系統是否仍能正常工作或報錯。

2. 了解 RAID 類型

目前，使用的RAID有多種類型，例如RAID 0、RAID 1、RAID 3、RAID 4、RAID 5、RAID 10 等。在這篇文章中，我們將為您介紹常見、常用的RAID類型。

2.1. 磁盤陣列0

由於提高了硬盤的數據交換性能，RAID 0是當今最受歡迎的 RAID 類型。最少需要兩個硬盤，條帶化數據記錄方法可以幫助計算機將數據分成相等的部分並寫入不同的硬盤，顯著減少工作時間。

硬盤越多，速度越高。然而，由於信息單獨寫入的方式， RAID 0仍然存在數據丟失的風險，如果硬盤出現故障，信息將永遠丟失。然而，隨著現代技術的發展，硬件產品足夠耐用，可以最大限度地減少數據丟失，而RAID 0適合那些需要快速訪問大量數據的人，例如游戲玩家、圖形設計師和攝像師。

2.2. 磁盤陣列1

RAID 1是能夠保證數據安全的最基本的RAID形式。與 RAID 0一樣，RAID 1至少需要兩個硬盤才能工作。數據同時寫入兩個相同的驅動器（鏡像）。如果一個驅動器出現故障，另一個驅動器將正常工作，並且可以更換出現故障的驅動器，而不必擔心數據丟失。

對於那些需要高速的人來說，RAID 1不是首選，因為性能不是最佳的。然而，對於網絡管理員或者管理大量重要信息的人來說，RAID 1系統是必不可少的。RAID 1系統的最終容量等於單個驅動器的容量（例如，以 RAID 1 連接的兩個 80GB 驅動器將創建一個具有 80GB 磁盤空間的單個系統）。

2.3. RAID 0+1

您是否曾想像過一個既像RAID 0一樣快又像RAID 1一樣安全的存儲系統？這是完全可能的，不僅是你，也是許多其他人的願望。RAID 0+1系統的誕生就是為了結合這兩種系統的所有優點。

然而，擁有這樣一個系統的成本是相當昂貴的。您至少需要 4 個硬盤才能運行RAID 0+1。數據將同時寫入 4 個硬盤驅動器，其中包括 2 個加速條帶驅動器和 2 個備份鏡像驅動器。這些驅動器必須相同，當組合成RAID 0+1系統時，最終容量將是這 4 個驅動器總容量的一半。

例如， 如果您使用四個 80GB 驅動器，則“可見”數據量將為 (4*80)/2 = 160GB。

2.4. 磁盤陣列5

可以理解，RAID 5相對於RAID 1和RAID 0來說是一種改進的冗餘存儲系統。通過 3 或 5 個獨立的硬盤，數據和備份均勻分佈在所有硬盤上。然而，這個原理相當複雜。以 8 個數據段 (1-8) 和 3 個硬盤驅動器為例：數據段 1 和 2 寫入驅動器 1 和 2，備份段寫入驅動器 3。

片段 3 和 4 寫入驅動器 1 和 3，備份片段分別寫入驅動器 2。片段 5 和 6 寫入驅動器 2 和 3，備份片段寫入驅動器 1。然後對片段重複此序列7、8寫入驅動器1 、2，備份段寫入驅動器3。因此RAID 5保證了更高的速度和高安全性。最終系統容量等於硬盤總容量減去一個驅動器的容量。例如，如果您使用三個 80GB 驅動器，則最終容量將為 160GB。

2.5. JBOD

儘管不是主流的RAID類型， JBOD（Just a Bunch Of Disks）仍然具有一些類似的功能，並且大多數 RAID 控制器都支持。JBOD 允許用戶將任意數量的驅動器連接到其 RAID 控制器（在端口限制內），並將它們聚合到更大的硬盤中以供系統使用。

例如，如果連接10GB、20GB和30GB驅動器，計算機將識別60GB硬盤。然而，JBOD不提供任何輔助價值，不提高性能或保證數據安全，它只是連接和聚合容量。

2.6。一些其他類型的 RAID

前面提到的RAID標準是最流行和最廣泛使用的RAID標準。然而，還有許多其他類型的 RAID 應用於計算機系統中，用於不同的目的，包括：RAID 級別2（糾錯編碼）、RAID 級別3（位交錯奇偶校驗）、RAID 級別4（專用奇偶校驗驅動器） 、RAID 級別6（具有雙奇偶校驗的獨立數據磁盤）、RAID 級別10（鏡像條帶，而不是RAID 0+1）、RAID 級別7（Storage Computer Corporation 的品牌，允許為RAID 3 和4 提供更多緩存）、 RAID S（由 EMC 公司發明並用於其 Symmetrix 存儲系統）。

除此之外，還有一些其他的變種，比如Intel Matrix Storage只允許2個硬盤運行RAID 0+1，或者在BMC 865、875系統上運行DFI的RAID 1.5 ，雖然有很多區別，但大多數都是升級版本傳統的 RAID 方法。

Raid 10是一種結合了Raid 1和Raid 0的RAID方法。數據同時存儲在4個硬盤上，其中2個是Striping（Raid 0）和2個（Mirroring）Raid驅動器。與Raid 5相比，Raid 10還有助於提高性能和數據安全性。不過，Raid 5 比 Raid 10 更具成本效益。

Raid 50是Raid 5和Raid 0的完美結合。首先按照Raid 0機制寫入數據，第二次寫入時按照Raid 5機制進行劃分。因此，Raid 50 仍然保證與 Raid 10 相同的查詢速度，但使用的硬盤空間比 Raid 10 好得多。

3. 運行RAID的條件

要使用RAID，至少需要一張控制卡和兩塊相同容量的硬盤。驅動器可以使用任何標準，例如 ATA、串行 ATA 或 SCSI，但最好使它們完全相同，以確保在同步模式（例如 RAID）下運行時獲得最佳性能。

例如，如果將 160GB 硬盤與 40GB 硬盤組合在一起（無論是 RAID 0 還是 RAID 1），系統整體性能僅相當於一對 40GB 和 120GB 硬盤，將被浪費。正確的驅動器數量取決於您計劃使用的RAID類型。驅動器的接口並不重要，但新的 BMC 可以同時支持 SATA 和 ATA。RAID卡可以是板載的，也可以是獨立的，它們集中連接RAID系統中硬盤的數據電纜，處理通過它的所有數據。如果BMC不集成RAID，可以在市場上購買價格便宜的PCI控制卡。不過，選擇購買集成RAID的BMC是提高系統性能、保證數據安全的解決方案之一。

驅動器熱插拔托盤是RAID系統中的可選組件，但有時非常有用。它們允許在不關閉系統的情況下更換故障驅動器（只需解鎖它，拔下驅動器並插入新驅動器）。這些托盤通常與 SCSI 硬盤驅動器一起使用，對於需要持續啟動和運行的服務器系統尤其重要。

就軟件而言，在大多數現代操作系統上安裝RAID非常簡單，尤其是在 Microsoft Windows 上。如果使用Windows XP，添加RAID也很容易。驅動程序是最重要的，但如果設備附帶驅動程序，安裝會更簡單。如果您在安裝 RAID 時遇到困難，請參閱本文的以下部分來查找解決方案。

將系統升級到RAID時，需要考慮兩種情況。如果RAID系統用於高速存儲或交換信息，則安裝非常簡單。然而，如果您打算使用RAID系統來安裝操作系統或軟件，安裝過程將非常複雜，必須從頭開始。

3.1. 選擇RAID類型

一旦您決定將系統提升到一個新的水平，您就需要選擇正確的RAID模型。您有多種 RAID 解決方案可供選擇，包括RAID 0、1、0+1 和 5。其中，RAID 0和RAID 1是最經濟的解決方案，常用於當前大多數BMC系列上。不過，RAID 0+1 和 5 型號通常僅用於高端、昂貴的型號。

RAID 0 具有最高的數據傳輸率，但也是最脆弱的RAID類型。例如，如果您在 RAID 0 中使用 4 個硬盤，數據傳輸速度可以高達 100MB/s 以上，這對於任何 PC 用戶來說都是一個非常有吸引力的數字。

但數據丟失的可能性也增加了4倍，因為電腦硬盤是移動產品，使用一段時間後會逐漸“老化”。此外，電源故障或控制故障也可能導致數據丟失。因此，RAID 0不適合長期數據存儲，但對於需要高速的臨時驅動器（例如 Web 數據庫存儲）來說是一個很好的解決方案。如果您打算長期使用RAID 0 ，您應該多添加幾個硬盤並切換到 RAID 0+1 系統，如果您有大量預算，這是理想的選擇。

單獨使用RAID 1除了創建與主驅動器相同的新驅動器外沒有任何效果。通常，如果用戶只存儲和管理普通文檔，則不會關心RAID 1。然而，對於那些需要存儲和管理重要信息（例如存儲客戶或帳戶信息的服務器）的人來說，RAID 1 成為一個有用的選擇。如果使用RAID 1，請考慮添加熱插拔托盤，以便通過在系統運行時拆卸驅動器並克隆到新驅動器來加快數據恢復速度。

對於由 4 個或更多硬盤構建的 RAID 系統，RAID 5 是首選，因為它能夠結合糾錯和加速。如果您計劃構建 RAID 系統，RAID 5 絕對是最佳解決方案。

RAID組合，例如RAID 0+1或RAID 50(5+0)，通常結合了基本RAID形式的特徵。但使用前需要考慮，因為元件成本相當高。下面是一個匯總表，供您選擇適合您使用的 RAID 類型：

3.2. 選擇硬件

首先，要選擇正確的組件，需要注意RAID控制器芯片組。通常，您不會有太多選擇，因為這些芯片組通常集成在 BMC 上。但需要注意以下幾點。

目前常用的RAID控制器有兩種，一種是集成在芯片組上的控制器芯片，另一種是外置的控制器芯片。

集成控制芯片組包括：

- Intel ICH5R、ICH6、ICH7 以及 i865/875/915/925/945/955 系列

- nVIDIA nForce2-RAID (AMD)、nForce 3 系列 (AMD A64)、nForce 4 系列 (AMD A64/Intel 775)

這些類型通常延遲較低且易於使用。然而，它們的功能和軟件都有限。使用喬鼎科技、Silicon Image、Adaptec等廠商的外部控制芯片，軟件和功能稍微豐富一些，佔用資源也最少，但延遲往往較高（不顯著）。可拆卸卡在需要時易於更換和拆卸。需要注意的是，Silicon Image Sil3112 的兼容性較差，因此切換到其他 RAID 系統時，可能會導致數據丟失。Sil3114 及更高版本已修復此錯誤。nForce和ICH5、6、7系統可以輕鬆地來回交換硬盤，它們的BIOS RAID也更智能，並且通常能夠識別預先格式化的RAID硬盤組。

最新的 BMC，例如DFI Lanparty NF4 SLI-DR，都支持RAID 5。就桌面接口而言，通常只有PATA或SATA類型，而SATA是更明智的選擇，因為它不需要使用大量電纜，而且在速度和性能方面有很多技術改進。如果你有足夠的錢，你可以考慮專業的產品，它們可以讓你插入更多的RAM作為一個巨大的緩存來顯著提高速度。

對於硬盤，建議選擇能夠傳輸大數據、訪問速度快的類型。訪問時間（Access Time）越小越好，指定硬盤找到它需要的數據所需要的時間。另外，建議選擇大緩存（8MB以上）的硬盤，希捷NCQ等技術可以顯著提升性能。最好選擇相同的硬盤，以免影響RAID的性能。

3.3. 安裝RAID

RAID安裝簡單，主要依賴主板的BIOS和RAID控制器。將硬盤插入板載 RAID 位置後（詳細信息請參閱產品文檔），只需進入 BMC 的 BIOS 啟用 RAID 控制器並指定相關端口（通常在 Integrated 部分中的 Peripherals）。

保存參數並重新啟動計算機後，您需要注意通知屏幕，並在計算機要求（例如 Ctrl+F 或 F4）進入 BIOS RAID 時按正確的組合鍵。

儘管每種 RAID 類型都有不同的接口，但以下基本操作始終是必要的：

- 指定要加入RAID的硬盤。

- RAID 類型選擇（0/1/0+1/5）。

-指定塊大小：此參數影響 RAID 的性能。如果Block Size設置的不適合使用，就會浪費內存，降低性能。例如，如果塊大小為 64KB，則在所有情況下至少都會將 64KB 寫入驅動器，即使它是大小僅為 2KB 的文本文件。因此，該值應近似於所使用文件的平均大小。如果硬盤驅動器包含許多小文件，例如Word文檔，則應將塊大小保持較小。如果硬盤驅動器包含大量電影或音樂，則較大的塊大小將提供更好的性能（尤其是 RAID 0 系統）。

Block Size除了決定文件存儲位置之外，還有另一個作用。例如，如果Block Size為64KB，文件大小小於64KB，則該文件將僅存儲在RAID系統中的一個驅動器上，而不會提高性能。但是，如果文件大小為 150KB，它將被分為 3 個塊64KB + 64KB + 22KB並存儲在 3 個不同的驅動器上，從而顯著提高性能，因為控制器可以同時從驅動器讀取信息。如果塊大小為 128KB，則該文件將僅存儲在 2 個驅動器上，即 1 28KB + 22KB。如果沒有特殊需要，建議台式機選擇Block Size 128KB。

一旦控制器識別出新硬盤，您就可以安裝操作系統並格式化 RAID 驅動器。安裝Windows與平常一樣，但是您需要準備一個軟驅和包含RAID控制器驅動程序的軟盤。進入安裝時，需要注意屏幕下方的文字及時按F6，然後等待並在詢問時按S將RAID驅動程序添加到安裝中。

完成RAID系統的安裝後，接下來的步驟與在普通硬盤上安裝相同。

一旦系統穩定，您需要安裝額外的 RAID 系統控制實用程序才能利用擴展功能，有時甚至是性能。一些典型的程序可以提及為Intel Application Acceleration RAID Edition或nVIDIA RAID Manager...

筆記：

如果要在包含數據的驅動器上設置RAID 0，則必須備份數據並重新格式化驅動器。因此，在執行此操作之前，請選擇合適的備份計劃。對於 RAID 1 系統，不需要數據備份。

使用RAID 0系統時，您應該有一個小驅動器來存儲最重要的文件，以避免出現問題時數據丟失。

重新啟動計算機時，尤其是計算機異常啟動時，RAID 控制器的硬盤識別過程可能會比平常花費更長的時間，並且硬盤機械部分可能會發出奇怪的噪音。這是完全正常的，因為控制器必須同步其管理的 RAID 組中所有驅動器的操作。

硬盤的RAID組通常由多個硬盤並排運行組成，因此產生的熱量相當大，從長遠來看並不有利。如果可能的話，您應該找到散熱解決方案以避免出現意外問題。

4.什麼是熱備？

看完上面的內容，想必大家對RAID的概念有了一定的了解了。然而，為了正確、安全地使用RAID，以及處理RAID相關問題，用戶需要了解更多信息。

往往在使用RAID時，用戶往往只使用2塊硬盤，並認為這樣就安全了。但是您有沒有想過，當其中一個硬盤出現故障時該怎麼辦？您可以搜索相同類型和序列號的替換硬盤驅動器，但這可能很困難且耗時。而且，使用兩個不相似的硬盤會使系統無法發揮最佳性能，甚至無法建立RAID。

因此，使用RAID時一個安全的解決方案是使用熱備用。什麼是熱備？它用作後備機制以確保系統穩定性。當系統組件出現故障時，熱備件會自動替換該組件。當設置為此模式時，如果兩個硬盤中的一個硬盤死亡，另一個硬盤將自動替換並自動重新創建RAID系統，幫助您避免數據丟失並確保系統的穩定性。

5. 使用 RAID 時需要了解的其他概念

5.1. 什麼是英特爾串行 IO 驅動程序？

英特爾串行 IO 驅動程序在連接 PC、MAC 或平板電腦上的設備和操作系統之間的軟件方面發揮著重要作用。該驅動程序監視和控制連接到系統的設備附件提供的應用程序和接口之間的通信。如果沒有此驅動程序，RAID 將無法工作並且無法訪問或使用。

5.2. 什麼是剝離？

在數據存儲領域，數據分條是一種將數據順序存儲在許多不同物理磁盤上的方法，其目的是加快數據訪問速度。它的工作原理是按順序劃分每個字節的位並將它們存儲在不同的磁盤上，創建類似於單個文件的持久數據存儲文件。

5.3. 什麼是英特爾® 快速存儲技術？

英特爾的 IRST（英特爾快速存儲技術）是一種高效硬盤管理的全新解決方案，可保護您的數據在部分硬盤發生故障時不丟失、節省能源並提高數據訪問速度。隨著大量視頻、圖像、文檔等數字內容的生產，生產數據量與日俱增，需要安全可靠的存儲解決方案。IRST 已集成在流行的 Windows 操作系統平台上，例如 Windows 7、8、8.1 和 Windows 10。

概括

可以肯定的是，RAID給系統帶來的價值是不可否認的。RAID 0和0+1最常用於家庭環境。雖然RAID 0提供最快的性能，但它也很危險。系統故障可能會導致全部數據丟失。同時，RAID 1提供了最高級別的信息安全，但性能和容量僅達到50%，給用戶帶來浪費感。磁盤陣列5提供高性能和安全性，但需要昂貴的控制設備，驅動器的成本也較高。一些用戶為了高性能和安全性而改用 SCSI 驅動器，但是，好的 SCSI 系統的成本可能會更加昂貴。

此外，IDE標準也存在很多問題，例如驅動器並非設計為連續運行，ATA電纜過於笨重，導致機箱擁擠、發熱量增加等。然而，隨著技術的發展和SATA等新標準的出現，RAID將不斷發展並成為高端計算機系統的理想選擇。