NAS RAID 科普贴

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什么是NAS?

NAS (Network Attached Storage)，如同它原文的意思，就是一个「附加在网络上的储存设备」，因此，它最 主要的目的就是让网络使用者可以透过它来储存、备份、 分享彼此的资料。 如同前面所说的，由于NAS的功能非常单纯，对IT人 员或电脑玩家来说，把退役不用的电脑安装上特定的作业系统，像是免费的FreeNAS、Openfiler，或者是收费的 Windows Home Server，一样可以拥有NAS所提供的储 存、备份、分享资料功能。不过，对大部分的使用者来说，想要彷效IT人员或电 脑玩家从无到有、重新打造一部NAS的话，除了硬件相 容、故障排除的问题要处理外，作业系统的驾驭能力也 会是另一项考验。就以IT人员或电脑玩家比较常使用的 FreeNAS、Openfiler来说，前者是来自FreeBSD，后者则是 来自Linux，但不管是哪一个作业系统，都与大部分使用者 所熟知的Windows作业系统在操作、管理上有着明显的不同。

再加上如果使用 者还想要NAS提供更 多的额外功能，比如 透过时间轴、多种相片标签来管理、定制 化家庭相簿；影音串 流播放、排程录制电 视节目；监控居家环 境，以及时下流行 的云端应用…等功能的话，不管是FreeNAS、Openfiler还是Windows Home Server，目前都很难找齐，更别说是推陈出新相关的软件 套件来满足使用者的需求。 因此，为了降低使用者拥有NAS的门槛，并满足多元化 的需求，厂商推出整合软、硬件于一身的NAS产品，让使用者只要装入硬盘、插上网络线、电源线，再经过简单的 设定后，就能立刻拥有NAS所提供的储存、备份、分享资 料基本功能。而且，如果还想要拥有前面所说的额外功能时，只要随时透过NAS内建的App Center来下载、安装相关的软件套件后也能立刻拥有该项额外功能。跟自行打造 NAS相比，具有安装便利、应用灵活的NAS产品，更适合 大部分使用者在操作管理、功能应用上的需求。

什么是RAID？

通常称作「磁盘阵列」的RAID (Redundant Array ofIndependent Disks)功能，多半是应用在NAS这类肩负资料储 存的设备上，它能依据NAS里硬盘数量、容量的不同，提供不同的RAID模式让使用者选用后，再依据所选用的RAID模 式，把一颗以上的硬盘合并成一个可用的单一储存空间，或 者是配置成一个可用的储存空间和一个用于资料保护的储存 空间。透过RAID功能，NAS可以把使用者的资料利用特殊的演算法分散储存在不同的硬盘里。如此一来，除了可以提高资料存取的效能外，还能够借由资料分散、储存的「资料容错」 方式，一旦发生其中一颗硬盘故障时，就可以在装入新硬盘 后，利用分散在其它硬盘的资料还原出正确、完整的资料，来确保使用者所储存的资料完整度和可靠性。

JBOD模式

JBOD (Just a Bunch Of Disks)模式是把一颗以上的硬盘空间合拼成一个储存空间，所以，储存空间的大小就是所有硬盘空间的总和。 由于JBOD模式会把磁盘分割表(PartitionTable)储存在第一颗硬盘，加上它是从第一颗 硬盘开始储存资料，当第一颗硬盘空间不够时，就会依序往后使用其它的硬盘来储存接续 的资料，因此JBOD模式并没有资料容错能力，所以一旦其中一颗硬盘故障，该颗硬盘里所 有的资料将无法还原；更严重的是，如果是储存磁盘分割表的第一颗硬盘故障的话，那么整个磁盘阵列、也就是所有硬盘里的资料都将无法还原。

RAID 0模式

最少需要两颗或以上的硬盘才能使用的RAID 0模式，把要储存的每一个档案切割成许多资料区块后，以分散的方式同时存放到各个硬盘里，也因为如此，RAID 0模式不管是在写入或读取资料的效能 上，都能同步透过所有的硬盘完成，这让它拥有其它RAID模式所无法企及的资料存取效能。 虽然RAID 0模式的资料存取方式跟JBOD模式不同，但它跟JBOD模式一样的是并不具有资料容错能 力，所以一旦其中一颗硬盘故障，整个磁盘阵列、也就是所有硬盘里的资料都将无法还原。另外，RAID 0模式的储存空间会依据NAS或RAID控制卡「是否支援不同容量硬盘」，而有不同的储 存空间结果，例如使用500GB、750GB两颗硬盘组成RAID 0模式的磁盘阵列时，如果NAS或RAID控制 卡「不支援不同容量硬盘」的话，那么，磁盘阵列的储存空间大小是「最小的硬盘容量乘上硬盘数量」，也就是1TB (500GB x 2)，至于多余的250GB也将闲置、无法使用；相反，如果NAS或RAID控制 卡「支援不同容量硬盘」的话，那么，磁盘阵列的储存空间大小就是「所有硬盘空间的总和」，也就是1.25TB (500GB + 750GB)。

RAID 1模式

又称做「镜像(Mirror)容错」的RAID1模式，跟RAID 0模式一样，也是最少需要两颗或以上的硬 盘才能组成一个磁盘阵列，不过，跟RAID 0模式不一样的是，RAID 1模式是把每一个要储存的档 案，分别同步存放在主硬盘和镜像硬盘里，例如有两颗500GB硬盘使用RAID 1模式组成磁盘阵列， 那么，这两颗硬盘都会同步并完整存放使用者所储存的每一个档案，一旦主硬盘故障时，存放相同资料的镜像硬盘就能立刻接手，让NAS所提供的资料存取服务不致中断。 借由同步并完整存放资料的镜像硬盘，RAID 1模式与其它RAID模式相比，在资料安全性上可说 是最好的，不过它在储存空间的利用率却也是最差的。因为不管用多少颗硬盘组成的RAID 1磁盘 阵列，它的储存空间大小永远都是「主硬盘单颗硬盘的容量」，例如500GB、500GB与500GB、 750GB，以及500GB、500GB、500GB组成RAID 1磁盘阵列时，它的储存空间大小都是500GB，但是 使用750GB硬盘的第二组磁盘阵列，会有250GB的磁盘空间无法使用；而使用三颗500GB硬盘的第 三组磁盘阵列，将会有两颗各500GB的硬盘空间用来做为镜像磁盘，随时接手其它两颗硬盘同时故障时所提供的资料存取服务。

RAID 5模式

如果想要拥有RAID 0模式的资料存取效能、RAID 1模式的资料储存安全性，以及提高 储存空间利用率的话，那么，最少需要三颗或以上的硬盘才能使用的RAID 5模式，无疑 是能够三者兼顾的最佳选择。 它不像RAID 1模式是以复制、备份的方式来储存资料，而是把每一个要储存的档案，包括以该档案所产生相对应的「奇偶校验(even-odd parity check)」信息切割成许多资料区块 后，与RAID 0模式一样以分散的方式同时存放到各个硬盘里，所以，它能提供跟RAID 0模式一样的资料存取效能，也能在一颗硬盘故障时，借由奇偶校验信息与其它硬盘里的资 料，在替换硬盘里还原出原有的资料，来提供不输RAID1模式的资料储存安全性。 除了不输RAID 1模式的资料储存安全性外，RAID 5模式的储存空间利用率也远比 RAID 1模式来得好，就以使用三颗500GB硬盘组成磁盘阵列来说，RAID 1模式的储存 空间大小仅有500GB，而RAID 5模式则能够提供1TB，是RAID 1模式2倍的储存空间。

RAID 6模式

最少需要四颗或以上的硬盘才能使用的RAID 6模式，可以说是RAID 5模 式的加强版。RAID 6模式除了最少硬盘使用数与RAID 5模式不同外，在资 料储存上，它会针对每一个要储存的档案来产生「两份」相对应的奇偶校 验信息，因此它可以在两颗硬盘同时故障时，在替换的两颗新硬盘里分别还原出原有的资料，来提供比RAID 5模式更高的资料储存安全性。 也因为RAID6模式会产生两份相对应的奇偶校验信息，所以它在储存空间 利用率会略低于RAID 5模式，就以同样使用四颗500GB硬盘组成磁盘阵列来 说，RAID 5模式的储存空间大小有1.5TB，而RAID 6模式就只能提供1TB。

RAID 10模式

最少需要四颗或以上的硬盘才能使用的RAID 10模式，是以 RAID 0、RAID 1模式组合而成，因此，又可细分「RAID 1+0」 和「RAID 0+1」两种不同的资料储存方式。 以编号分别为Disk 0、Disk 1、Disk 2、Disk 3四颗硬盘所组成 的RAID 10磁盘阵列来说，RAID 1+0会先把Disk 0、Disk1与Disk 2、Disk 3设定成两组RAID 1磁盘阵列，再把Disk 0、Disk1与 Disk 2、Disk 3组合成RAID 0磁盘阵列，因此，每一个要储存的 档案会先被RAID 0模式切割成两个资料区块后，分别存放到各个RAID 1磁盘阵列，来复制出资料区块的镜像资料。 与RAID 1+0运作方式完全相反的RAID 0+1则是先把Disk 0、Disk 1与Disk 2、Disk 3设定成两组RAID 0磁盘阵列，再 把Disk 0、Disk 1与Disk 2、Disk 3组合成RAID 1磁盘阵 列，因此每一个要储存的档案会先被RAID 1模式复制出镜像资料，分别存放到各个RAID 0磁盘阵列后，再切割 成许多资料区块分散到各个硬盘存放。 在资料存取效能上，RAID 0+1比RAID 1+0有更快的 资料存取速度，但是在资料储存安全性上，RAID 0+1 只要有一颗硬盘故障时，同一组RAID 0磁盘阵列将会停 止运作，反观在同样的情况下，RAID 1+0其余所有正 常的硬盘仍会照常运作不受影响，而这也是大部分RAID 10模式采用「RAID 1+0」资料储存方式的主要因素。