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2025-11-07
知識專區

RAID磁碟陣列是什麼?SSD怎麼組RAID?

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什麼是RAID磁碟陣列?
RAID(Redundant Array of Independent Disks,容錯式磁碟陣列)是一種透過多顆硬碟來儲存資料的技術,可提升效能與資料保護。搭配企業級 SSD 可進一步降低延遲、強化穩定性。RAID 廣泛應用於伺服器、資料中心、NAS 與工業電腦,可依負載選擇不同層級,在吞吐量、IOPS、容量利用率與容錯(Fault Tolerance)之間取得平衡;搭配企業級 SSD 可進一步降低延遲、強化穩定性。
 
 
RAID/SSD
 
SSD怎麼組RAID?
在資料儲存領域,RAID(Redundant Array of Independent Disks)架構被廣泛應用於資料保護與效能提升。隨著企業伺服器、工控主機與儲存設備大量導入SSD,正確建立RAID架構、了解各種RAID類型的差異與適用性,成為維持系統穩定與延長SSD壽命的關鍵。
 

常見RAID類型

RAID不是一種單一技術,而是多種資料儲存策略的集合。每種RAID架構在效能、資料保護能力、儲存空間利用率上各有優劣。常見RAID類型包含:RAID 0(條帶化,加速讀寫、不具容錯)、RAID 1(鏡像,單碟故障仍可運作)、RAID 5(以同位元資料分散,效能與容錯兼顧)、RAID 6(雙同位元,更高容錯)與RAID 10(1+0,兼具鏡像與條帶化,適合高 IOPS 與關鍵服務)。以下說明 RAID 組成的類型:

 

RAID 0:效能最大化,但無資料保護
RAID0

將資料切成多段,平均分散寫入至每顆SSD,這種方式稱為「條帶化(Striping)」。每顆SSD只儲存資料的一部分,以分散讀寫負載來提升效能。RAID 0最少需要2顆SSD。

優點:

  • 讀寫速度提升,理論上可隨碟機數量線性成長(但實際上仍受傳輸介面與控制器瓶頸限制)
  • 沒有容量浪費,總容量=所有碟機容量加總

缺點

  • 無容錯能力,任一顆碟機故障就會導致資料全部遺失

適合用途:

  • 僅追求效能但不在意資料安全的應用,例如:短期測試環境、影片剪輯快取、遊戲快取等

 

 

RAID 1:資料保護性高,但容量較低
RAID1

每顆SSD都儲存相同資料,稱為「鏡射(Mirroring)」,即使其中一顆SSD故障,系統仍可從其他SSD存取相同資料。RAID 1最少需要2顆SSD,也可擴展到3顆、4顆以上。

優點:

  • 資料保護性高,可容忍多顆碟機損壞,只要至少一顆正常即可
  • 支援平行讀取,系統可從多顆碟機同時讀取,提高讀取速度

缺點:

  • 容量利用率低,可用容量僅等於其中一顆SSD的容量
  • 寫入效能略低,因寫入時需同步至所有碟機,寫入延遲隨鏡像數量增加

適合用途:

  • 需要高資料安全性的應用,例如:伺服器作業系統碟、金融交易系統、重要設定檔保存等

 

RAID 5:效能與容錯平衡
RAID5

採用條帶化,但額外在每輪寫入中加入奇偶校驗碼(Parity)。將資料與奇偶校驗碼平均分散寫入至每顆SSD。當其中一顆SSD故障時,可用剩下資料與校驗碼還原資料。RAID 5最少需要3顆SSD。

優點:

  • 可容忍1顆碟機損壞,資料不會遺失
  • 儲存空間使用效率高,可用容量約為總碟機數-1顆的容量

缺點:

  • 寫入速度略慢,因每次寫入都要計算與寫入校驗碼,延遲較高
  • 若發生故障需重建(Rebuild),過程耗時,且對SSD寫入壓力大、壽命損耗高

適合用途:

  • 一般商業用途,例如:檔案伺服器、備份主機、大容量NAS等

 

 

RAID 6:容錯能力再提升
RAID6

與RAID 5相似,但使用兩組奇偶校驗碼(Parity)。RAID 6最少需要4顆SSD。

優點:

  • 容錯能力比RAID 5更高,可容忍2顆碟機同時故障
  • 儲存空間使用效率可接受,可用容量約為總碟機數-2顆的容量

缺點:

  • 寫入速度比RAID 5更慢,因每次寫入都要計算和寫入兩份奇偶校驗碼。
  • 重建耗時更長,風險更高。

適合用途:

  • 大型企業檔案儲存、長期資料備份、大容量NAS等

 

 

 

RAID 10:效能與保護兼顧的高階選擇

RAID10
先將資料做鏡射,再進行條帶化存放。結合RAID 1的安全性和RAID 0的效能優點。RAID 10需偶數顆SSD,最少4顆。

優點:

  • 高效能,讀寫速度接近RAID 0
  • 高容錯,可容忍多顆SSD故障,每組鏡射只要有一顆碟機存活就能正常運作
  • 重建速度快且風險較低。

缺點:

  • 容量利用率僅50%
  • 成本相對較高

適合用途:

  • 對效能與穩定性都有高需求的應用,例如:資料庫伺服器、虛擬化主機、企業關鍵應用系統等

 

 

常見RAID類型比較表

類型 最少
碟機數
 
可用
容量
容錯
能力
 
 效能
表現
特點
摘要
 
適合
用途

RAID 0

2

100%

無容錯

★★★★

條帶化,效能最佳但無容錯

測試環境、影片剪輯快取、遊戲快取

RAID 1

2

1顆碟容量

可壞N-1

★★

鏡射備份,安全性高但容量利用低

伺服器系統碟、重要設定檔保存、金融交易系統

RAID 5

3

N-1顆碟容量

可壞1

★★

條帶化+1組分布式Parity,效能平衡

檔案伺服器、備份主機、大容量NAS

RAID 6

4

N-2顆碟容量

可壞2

條帶化+2組分布式Parity,容錯提升

大型企業檔案儲存、長期資料備份、大容量NAS

RAID 10

4(偶數)

50%

每鏡射組可壞1

★★★

鏡射後再條帶化,效能與安全兼具

資料庫伺服器、虛擬化主機、企業關鍵應用系統

使用SSD建立RAID的注意事項

使用SSD組建RAID架構可有效提升系統效能與可靠性。然而,由於SSD在資料寫入模式、壽命機制與HDD存在本質差異,規劃SSD RAID架構時需特別留意以下要點:

  • 優先考慮RAID 1或RAID 10架構

    RAID 1透過鏡射方式提供高可用性,寫入負載分攤合理,風險相對較低。RAID 10則同時兼顧RAID 1的容錯與RAID 0的效能優勢,是多數SSD RAID部署的實務首選,尤其適用於AI推論、虛擬化平台、交易系統等高I/O、低延遲需求的應用場景。
    相較於RAID 5/6,RAID 1/10不涉及複雜的Parity計算,因此,寫入放大效應(Write Amplification, WAF)較低,更有利於延長SSD壽命。當發生SSD故障時,重建僅需將鏡射資料複製到新SSD,過程簡單快速,對系統效能的影響較小,也大幅降低Rebuild期間的資料風險。

    需要注意的是,RAID 1/10的容量利用率相對較低。RAID 1的可用容量僅等於單顆碟(利用率50%或更低),RAID 10則約為總容量的一半(50%)。然而,對於重視系統穩定性、即時服務不中斷與長期可靠性的企業環境而言,即便需要投入較多硬體資源,這類成本通常仍是值得的。

  • 謹慎評估RAID 5 / RAID 6架構

    這類架構能兼顧容量與容錯,但在SSD環境中存在額外挑戰:
    -高寫入放大效應(Write Amplification, WAF):Parity計算與寫入會產生較高的WAF,顯著增加抺寫量,加速SSD耗損。瞭解更多
    -Rebuild壓力:Rebuild過程需要大量隨機讀寫,可能縮短SSD壽命;若同批SSD壽命接近尾端,一顆故障後啟動Rebuild,極可能引發連環故障。
    -寫入洞(Write Hole)風險:當資料與Parity尚未完全同步時若發生斷電,會導致兩者不一致,使Rebuild得到錯誤資料。
    使用RAID 5/6,應搭配高耐寫(DWPD > 1)、具備斷電保護(PLP),以及支援端對端資料保護的企業級SSD,並規劃週期性更換與壽命監控機制,以降低長期使用風險。

  • 選擇企業級SSD,確保穩定性與壽命

    導入企業級SSD有助於RAID系統穩定性與降低資料風險。建議採用具備高耐寫設計的產品,例如:pSLC SSDeTLC SSD,可承受RAID環境中頻繁的資料寫入與重建作業。具備斷電保護(PLP)機制的SSD,能在突然斷電時完成快取資料的寫入,避免RAID Metadata損毀造成系統異常;同時,搭載端對端資料保護機制的SSD,則能降低因資料錯誤導致RAID重建失敗的風險。這類SSD能在突發斷電、Parity計算或Rebuild過程中降低錯誤風險,確保資料完整性與系統可用性。

 

 

結語

若以效能與壽命平衡為主要考量,SSD RAID最佳實務為RAID 1或RAID 10;若以大容量存儲為目標,可考慮RAID 5或RAID 6,但需搭配企業級SSD與嚴謹的維運規劃。選擇正確的RAID架構與SSD,才能確保系統長期穩定、安全運作。作為專業SSD研發廠商,SSSTC提供多款專為RAID架構與企業級應用設計的儲存解決方案,涵蓋多種尺寸與介面規格,並支援RAID環境中關鍵的Wear LevelingTRIM指令優化。透過韌體層的資料完整性防護與FTL寫入策略優化,SSSTC SSD能有效降低重建過程中因錯誤累積導致失敗的風險,強化系統穩定性與資料可靠性。若您有企業級SSD導入、RAID部署或技術整合需求,歡迎聯絡SSSTC顧問團隊,我們將提供專業的支援與建議。


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