什麼是磁碟陣列(RAID)

組合多台磁碟,當作1台儲存裝置使用,以提高速度或可靠度的技術。等級包括將資料分散寫入的等量分割 RAID 0、把相同資料寫入2台的鏡像 RAID 1、分散寫入同位元的 RAID 5 與 RAID 6,以及結合鏡像與等量分割的 RAID 10 等。

日文名稱: RAID

「磁碟陣列(RAID)」出現在1領域的5道練習題中(系統架構與可靠度設計等)。

這個名詞所屬的領域: 系統架構與可靠度設計

主要的 RAID 等級與容量

以n台相同容量的磁碟組成時,可記錄資料的容量為:RAID 0 是n台份,RAID 1 與 RAID 10 是一半,RAID 5 是 n − 1 台份,RAID 6 是 n − 2 台份。例如4台4 TB的磁碟,RAID 0 為16 TB,RAID 10 為8 TB,RAID 5 為12 TB,RAID 6 為8 TB。RAID 0 沒有冗餘,1台故障就會遺失資料;RAID 5 能承受1台、RAID 6 能承受任意2台的故障。RAID 10 只要同一組鏡像的2台沒有同時故障,也能承受2台以上的故障。

寫入效能與重建

在 RAID 5 中,每次寫入小資料都要讀取舊資料與舊同位元、寫入新資料與新同位元,因此1次寫入需要4次輸入輸出(寫入懲罰)。RAID 6 為6次,RAID 1 與 RAID 10 為2次。此外,更換故障的磁碟後,會從其餘磁碟的資料重新建立內容(重建),但磁碟容量越大所需時間越長,期間若另1台故障,RAID 5 就會遺失資料。因此大容量磁碟多半選擇 RAID 6 等。

RAID 不是備份

RAID 是即使磁碟故障也能繼續處理的機制。誤刪資料或遭勒索軟體加密時,該變更會反映到所有磁碟,無法復原。它也無法防備 RAID 裝置本身的故障或火災等災害。要保護資料,必須在 RAID 之外,另行備份到其他媒體或其他地點。

練習磁碟陣列(RAID)的題目

關於 RAID 1 的說明,下列何者適當?

  1. A將資料分散寫入多台磁碟(等量分割,striping),加快讀寫速度,但沒有冗餘
  2. B將相同的資料寫入2台磁碟(鏡像,mirroring),即使1台故障也不會失去資料
  3. C將資料與用於錯誤更正的同位元(parity)分散寫入多台磁碟,即使1台故障也能復原資料
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正確答案:B. 將相同的資料寫入2台磁碟(鏡像,mirroring),即使1台故障也不會失去資料

RAID 1 是將相同的資料寫入2台磁碟的鏡像,即使1台故障,也能以另1台的資料繼續處理。可記錄資料的容量為2台磁碟合計的一半。只有等量分割而沒有冗餘的是 RAID 0,分散寫入同位元的是 RAID 5。另外,RAID 是防備磁碟故障的機制,誤刪的資料或遭勒索軟體加密的資料會同時反映到兩台磁碟,因此無法取代備份。

以4台容量為4 TB的磁碟組成 RAID 5。可記錄資料的容量為下列何者?

  1. A8 TB
  2. B12 TB
  3. C16 TB
查看答案與解析

正確答案:B. 12 TB

RAID 5 將資料與同位元分散寫入所有磁碟,並以1台磁碟份的容量作為同位元使用。因此可記錄資料的容量為 (4 − 1) × 4 TB = 12 TB,即使1台故障,也能從其餘磁碟的資料與同位元復原遺失的資料。8 TB 是容量減半的 RAID 1 或 RAID 10 的容量,16 TB 則是沒有冗餘的 RAID 0 的容量。

常見問題

RAID 5 與 RAID 6 該選哪一個?

RAID 6 能承受2台磁碟故障,適合磁碟台數多,或容量大而重建費時的情況。相對地,容量少了2台份,寫入效能也比 RAID 5 低。應考量用途的重要性、磁碟的容量與台數、寫入量來選擇。

RAID 1 與 RAID 10 有什麼不同?

RAID 1 是由2台磁碟持有相同資料的鏡像。RAID 10 則建立多組這樣的鏡像,並在各組之間分散寫入資料(等量分割),以增加容量與速度。兩者可記錄的容量都是整體的一半。

解析中的「磁碟陣列(RAID)」

出現「磁碟陣列(RAID)」的題目(5題)

  1. 關於 RAID 1 的說明,下列何者適當?
  2. 以4台容量為4 TB的磁碟組成 RAID 5。可記錄資料的容量為下列何者?
  3. 以6台容量為8 TB的磁碟組成 RAID 6。可記錄資料的容量,與不失去資料而能承受同時故障的磁碟台數之組合,下列何者正確?
  4. 在以4台磁碟組成的 RAID 10(每2台組成1組鏡像,共2組,再對這2組做等量分割)中,4台裡有2台同時故障。若哪2台故障的機率都相等,資料遺失的機率為下列何者?
  5. 以4台每台每秒可進行200次隨機輸入輸出(IOPS)的磁碟組成 RAID 5。每進行1次小資料的隨機寫入,需要讀取舊資料與舊同位元、寫入新資料與新同位元,合計4次輸入輸出,且不考慮快取的效果。只進行寫入時,整個 RAID 5 能處理的寫入次數為下列何者?

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