WINDOWS系統磁碟陣列RAID技術說明

RAID簡介

如果要架設伺服器等級資料庫的專業磁碟陣列來提高電腦的可用性與容量或是備份系統資料以免硬碟本身硬體故障導致資料蒸發,或是公司企業資料需要有餘容存在因為突發狀況導致資料消失或是系統性故障,就是要使用專業級硬體輔助磁碟陣列才可以辦的到,其實到了現代來說,這已經是一個過時的觀念了。

時代飛速進展,到了現代中央處理器CPU的高速運算能力,並非與過去昔日相比,基本上CPU運算能力已超大幅增長,的RAID專屬控制的演算法對現在的CPU來說只能是與喝水一般,毫無負載無壓力,Windows內建的軟體磁碟陣列其實可以提供非常不錯的效能,穩定度已改進很多,使用Windows軟體更是最好維護也是最常見軟體,操作方便,如果是硬體沒有相同專業級硬體輔助磁碟陣列萬一出問題只能在找相同專業級硬體輔助磁碟陣列 ,維護反而非常麻煩,最擔心是買不到相同專業級硬體輔助磁碟陣列 ,這時資料救不回來,也無法復原。

 

硬體與軟體RAID比較

1.整套建構方案相較其他方式:

採用專業級硬體輔助磁碟陣列,專業級硬體輔助磁碟陣列建構需要如下(超大型雲端企業,大型硬碟櫃/大型資料庫/40顆硬碟以上等等合適)

硬碟(單位X數量)+一台電腦+專業級硬體輔助磁碟陣列(Hardware-Assisted RAID)卡需要一張基於Fake 專業級RAID的卡 (整體建立總額最高)

2.採用主機板的磁碟陣列RAID晶片組,主機板硬體RAID建構需要如下(套裝品牌伺服器機 HP/DELL品牌機 等等合適)

硬碟(單位X數量)+一台電腦+主機板晶片組需要有RAID功能,高階主機板才有這項功能 (整體建立總額至中)

3.作業系統軟體磁碟陣列RAID,軟體RAID建構需要如下

硬碟(單位X數量)+SATA擴充卡+本身作業系統WINDOWS or LINUX(整體建立總額較低)

 

硬體與軟體RAID建立選擇

1.硬體輔助磁碟陣列卡整套建構風險與維護方便性相較其他方式:(建立總額高也最複雜,超大型雲端企業,大型硬碟櫃/大型資料庫等等合適)

如果專業級硬體輔助磁碟陣列卡Hardware-Assisted RAID萬一壞掉,只能使用原本一模一樣的硬體輔助磁碟陣列更換,如果這張硬體輔助磁碟陣列卡停產或是買不到可能資料救不回來,因為是當初靠硬體raid的內建演算法組成磁碟陣列。

2.主機板的磁碟陣列晶片組建立RAID,建構風險與維護方便性(至中)

如果主機板萬一壞掉,只能買相同型號主機板做更換,萬一主機板因為時間問題停產或是經過cpu幾代不斷升級導致舊主機板被淘汰掉,找不到或是沒有相同主機板更換,資料救不回來,因為是當初靠硬體主機板raid的內建演算法組成磁碟陣列。

3.作業系統軟體磁碟陣列RAID(維護相對低同時,方便,省力,彈性,穩定好用)

如果電腦任何硬體使用時間年久需要升級或是萬一壞掉更換,不用認相同型號,不用認主機板型號,不認cpu,不認擴充卡型號,不認電腦任何零組件,可隨意更換電腦零組件,隨時升級硬體不用擔心相容性,它只認作業系統,windows系列,例如win8升級win10 或是 win11,無痛升級也不影響磁碟陣列,作業系統軟體磁碟陣列RAID維護成本幾乎沒有,只有不能當系統碟來使用,建構系統碟現在也都是分開會比較安全,作業系統碟使用SSD安裝WIN11,HDD大容量機械硬碟資料碟(影像數位內容創作、個人影音剪輯數位內容、攝影公司,公司資料等等),建立RAID來存放與備份,雙重旗下安全又經濟,管理方便,建立與操作相對簡單很多,重點不擔心硬體掛掉導致需要找相同硬體更換,非常方便又省力穩定好用。

 

 

 

 

Windows軟體式磁碟陣列分成幾種:

以下是常見的 RAID 陣列種類及其特點

備註:N 表示總硬碟數量,M 表示奇偶校驗磁碟數量。容量利用率是指實際可使用的儲存空間占總容量的比例。

 

 

 Windows 系統中常見的軟體 RAID 陣列種類及其特點:

備註:軟體 RAID 功能在不同版本的 Windows 作業系統中的可用性可能有所差異。容錯能力、效能和容量利用率的評估取決於配置和使用情況。請確保您的作業系統版本支援所需的 RAID 功能。

 

以下是 Windows 系統中常見軟體 RAID 陣列種類及其設定步驟:

在 Windows 系統中,您可以使用內建的軟體 RAID 功能來設定 RAID 陣列。以下是一個簡單的指導步驟,以設定軟體 RAID 1(鏡像)為例:

開啟「磁碟管理」工具:按下 Windows 鍵 + R,輸入「diskmgmt.msc」,並按下 Enter 鍵。

確認您有兩個以上的硬碟可供使用。如果需要,請先初始化和建立基本磁碟。

選擇其中一個未配置的磁碟,右鍵點擊並選擇「新增簡單磁碟卷」。

在「新增簡單磁碟卷向導」中,按照指示進行操作。選擇磁碟並設定容量。

在「磁碟格式化」選項中,選擇檔案系統、分割單位大小和卷標籤,然後按照指示完成。

重複步驟 3-5,選擇另一個未配置的磁碟。

當兩個磁碟都配置完成後,在「磁碟管理」中,選擇其中一個磁碟,右鍵點擊並選擇「新建鏡像卷」。

在「新建鏡像卷向導」中,選擇要鏡像的原始卷和目標磁碟,然後按照指示完成。

完成上述步驟後,您的軟體 RAID 1 陣列就設定好了。

下面是整理的表格,顯示不同軟體 RAID 陣列的設定指導步驟:

 

 

備註:軟體 RAID 功能在不同版本的 Windows 作業系統中的可用性可能有所差異。設定步驟可能會因系統版本和使用情境而有所不同。在設定 RAID 陣列之前,請務必備份重要數據,以防止意外故障導致資料損失。

 

1.RAID 0模式

RAID 0 此種方式最少需透過兩台硬碟組成的一種儲存容量裝置,它把兩個以上的磁碟並聯起來,成為一個大容量的磁碟。在存放資料時,分段後分散儲存在這些磁碟中,因為讀寫時都可以並列處理,所以在所有的級別中,RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0既沒有餘容錯功能,也不具備容錯能力,如果一個磁碟(物理)損壞,所有資料都會蒸發消失,危險程度與JBOD建置相同。

RAID 0 設定方式,請參考這邊文章操作,點我。<<<<<<<<<<<<<<<<

 

 

2.RAID 1架構

使用RAID1組成兩組以上的N個磁碟相互作鏡像,只要一個磁碟正常即可維持運作,可靠性最高。其原理為在主硬碟上存放資料的同時也在鏡像硬碟上寫一樣的資料。當主硬碟(物理)損壞時,鏡像硬碟則代替主硬碟的工作。因為有鏡像硬碟做資料備份,所以RAID 1的資料安全性在所有的RAID級別上來說是最好的。但無論用多少磁碟做RAID 1,僅算一個磁碟的容量,是所有RAID中磁碟利用率最低的一個級別。

如果用兩個不同大小的磁碟建RAID 1,可用空間為較小的那個磁碟,較大的磁碟多出來的空間也可以分割成一個區來使用,不會造成浪費。

RAID 1沒有校驗機制。用兩個磁碟組成RAID 1陣列,如果兩個硬碟上的資料出現差異,RAID 1會不知道該相信哪一個硬碟,這種情形稱作大腦分裂。事實上,RAID 1的磁碟數量越多,越有可能其中某個磁碟的資料變得不一致(但仍然工作),RAID 1隻會從第一個工作的硬碟里提供資料,沒有辦法檢測到底哪個硬碟的資料不對。

RAID 1 設定方式,請參考這邊文章操作,點我<<<<<<<<<<<<<<<<

3.RAID 5 架構

RAID 5是一種儲存效能、資料安全和儲存成本兼顧的儲存解決方案。

RAID 5使用「奇偶校驗位」,有效大小是 N-1 個磁碟的大小。

RAID 5不是對儲存的資料進行備份,而是把資料和相對應的奇偶校驗資訊儲存到組成RAID 5的各個磁碟上,並且奇偶校驗資訊和相對應的資料分別儲存於不同的磁碟上。當RAID 5的一個磁碟資料發生損壞後,可以利用剩下的資料和相應的奇偶校驗資訊去恢復被損壞的資料。RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以為系統提供資料安全保障,但保障程度要比鏡像低而磁碟空間利用率要比鏡像高。RAID 5具有和RAID 0相近似的資料讀取速度,只是因為多了一個奇偶校驗資訊,

寫入資料的速度相對單獨寫入一塊硬碟的速度略慢,若使用「回寫快取」可以讓效能改善不少。同時由於多個資料對應一個奇偶校驗資訊,RAID 5的磁碟空間利用率要比RAID 1高,儲存成本相對較便宜。

RAID-5 並不能完全防止其他類型的磁碟故障。 RAID-5 將在單個磁碟停止工作但導致整個 EIDE 匯流排發生故障(或整個 EIDE 控制器卡發生故障)但只是暫時停止執行的情況下提供有限的保護。這將暫時禁用整個 RAID-5 陣列。如果更換壞盤解決了問題,即故障沒有永久損壞其他磁碟上的資料,那麼 RAID-5 陣列將正常恢復。 相似的如果只是控制器卡損壞,則更換它將使 RAID-5 陣列正常恢復。 但是,如果不止一個磁碟損壞,尤其是檔案或目錄結構資訊損壞,整個 RAID-5 陣列就會損壞。 剩餘的故障模式是磁碟正在傳送損壞的資料。 RAID-5 沒有對此原生的保護;但是,可以在事件檔頭中內建對資料的縱向奇偶校驗,例如校驗和記錄計數 (CRC),以標記問題。

RAID 5 設定方式,請參考這邊文章操作,點我<<<<<<<<<<<<<<<<

4.RAID 10 架構

RAID 10 設定方式,請參考這邊文章操作,點我<<<<<<<<<<<<<<<<

 

RAID組成最少需要的硬碟數量對照表格

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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