NAS 應選 RAID 5 還是 RAID 6?

RAID 5 以單一奇偶校驗碟提供一顆硬碟的容錯能力,RAID 6 以兩顆奇偶校驗碟提供兩顆硬碟的容錯能力。選擇的關鍵並非哪一種較好,而是硬碟數目、容量與用途決定的風險承受度。本文比較兩者的實際分別,並說明在什麼情況下 RAID 6 是必要的投資。

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RAID 5 與 RAID 6 的基本分別

RAID 是把多顆硬碟組合為一個邏輯儲存空間的技術。RAID 5 將數據連同奇偶校驗資料分散寫入全部硬碟,容許任意一顆硬碟故障而數據不流失;RAID 6 在此之上加入第二份奇偶校驗,容許任意兩顆硬碟同時故障,是《RAID 等級一覽》一文所稱的雙奇偶校驗配置。

比較項目RAID 5RAID 6
可承受的硬碟故障數1 顆2 顆
最少硬碟數目3 顆4 顆
可用容量總容量減 1 顆總容量減 2 顆
寫入代價較低較高,雙奇偶校驗需多一步計算與寫入
重建時間較短較長

以四顆 8TB 硬碟為例:RAID 5 提供約 24TB 可用空間,RAID 6 提供約 16TB。這個容量差距就是第二重保護的直接成本。對容量需求極高而預算有限的部署,RAID 5 的吸引力明顯;但當硬碟數目增多、單顆容量增大,RAID 6 的價值會隨之上升,原因見下文。

大容量硬碟令重建風險成為關鍵

選擇 RAID 5 抑或 RAID 6,近年越來越取決於一個數字:重建時間。當一顆硬碟故障並更換後,儲存系統需要把其餘硬碟的全部數據重新讀取一遍,以重建失去的奇偶校驗。這期間所有硬碟都要承受最高強度的連續讀取,是整套陣列最脆弱的時刻——因為任何一顆硬碟在此期間再出問題,RAID 5 便會因失去兩份數據而無法重建。

一顆 8TB 硬碟的重建可能要一整日,20TB 以上的硬碟則可能需要數日。重建期間的風險有一個直觀的估算方法:系統原有的年故障率,在重建的數十小時內被集中承受。硬碟數目越多,重建期間再有硬碟出錯的機率就越高。因此業界有兩個常見結論:其一,陣列超過四至五顆硬碟時,RAID 6 較為穩妥;其二,採用單顆容量大的硬碟時,應把 RAID 6 視為必要而非選項。

值得留意的是,即使採用 RAID 6,重建期間仍屬高風險時段,只是容許第二顆硬碟故障而不流失數據。對於只靠 RAID 本身保護的部署,任何 RAID 級別都不應被視為備份,此點與本文「RAID 不是備份」一節一致。

需要協助?RAID 級別的選擇涉及硬碟數目、容量利用率與數據風險的取捨,交由工程人員評估可避免日後重建風險。提供硬碟數目與用途即可。WhatsApp

寫入效能與實際應用場景

RAID 6 每一次寫入需要更新兩份奇偶校驗資料,計算與寫入量均高於 RAID 5,對隨機寫入密集的工作負載影響最明顯。以下場景值得逐一考慮:

文件伺服器與備份儲存

公司文件伺服器以大量順序寫入和讀取為主,RAID 6 的額外寫入代價在實測中通常不構成瓶頸;對比之下,四顆硬碟以上的陣列若只有 RAID 5 保護,重建期風險反而更值得關注。此類用途建議以 RAID 6 為基礎。

監控錄影與多路寫入

監控錄影屬連續串流寫入,RAID 6 的代價比資料庫一類隨機寫入工作負載輕微,但錄影對容錯等級的取捨須配合保存期與攝影機路數一併規劃,詳見本站「NAS 儲存閉路電視錄影」一文。

資料庫與虛擬機器

此類負載隨機寫入比例高,RAID 6 的寫入懲罰較明顯。若同時需要高效能與高容錯,可考慮以快取或額外快閃層減輕影響;純以機械硬碟組建時,須先接受效能折讓再決定 RAID 級別。

家用與小型辦公室

三顆硬碟的小型 NAS 無法組成 RAID 6;四顆硬碟的機種則要衡量:多花一顆硬碟的容量換來雙重容錯,對存放多年相片與家庭記錄的設備通常值得。

效能測試數字會隨型號與硬碟組合大幅變化,不宜以單一基準作結論。實際規劃時應以自身的工作負載類型與對容量、重建速度的取捨為準。

RAID 6 是保護重點數據的合理基準

當 NAS 存放公司文件、會計記錄或監控錄影這類難以替代的數據,RAID 6 所提供的兩顆硬碟容錯能力,是相對合理的保護基準。香港不少中小企業把全部營運資料集中在一部四盤位或六盤位 NAS 上,此類部署若只有 RAID 5,意味著在重建那數十小時內,任何一顆硬碟出錯都會導致整部設備的數據無法讀取——對沒有獨立備份的企業而言,這等同一次災難。

RAID 6 的容量代價在四盤位機種上尤其顯著:四顆硬碟中只有兩顆的容量可用,利用率僅約一半。實務上常見的折衷做法,是選擇六盤位或八盤位機種組成 RAID 6,令容量利用率回升至約三分之二以上,同時保留雙重容錯。購買前把 RAID 級別納入選型依據,比事後再遷移省時得多。

無論選擇哪一級別,都應在 NAS 上額外啟用快照與例行備份機制,並把硬碟的年度工作負載定額納入選型考慮。RAID 級別、快照與異地備份三者的疊加,才是完整的數據保護方案。

RAID 不是備份:容錯與還原的分別

RAID 5 與 RAID 6 解決的是硬碟硬件故障問題,與備份解決的是完全不同的問題。RAID 只能應付硬碟損壞,無法應付:意外刪除或覆寫的檔案、勒索軟件的加密攻擊、機房失火或水浸,以及把整個 NAS 以管理員權限連根拔起的錯誤操作。上述任何一種情況,RAID 6 都無能為力——因為錯誤或攻擊往往即時同步到陣列內的所有硬碟。

因此正確的理解是:RAID 提供可用性,備份提供可還原性。兩者互相配合而非互相取代。本站「3-2-1 備份原則」一文建議保留三份數據、以兩種媒介存放、並把一份保存在異地,此原則與 RAID 級別無關,任何部署都應遵守。

香港的實際情況是:中小企 NAS 通常放置在辦公室內的同一機櫃,與伺服器共用同一電源與網絡。此類部署即使 RAID 6 保護完善,一旦發生火警、水浸或被盜,整套設備同時受影響。把一份備份保存在異地(例如另一間辦公室或雲端儲存),是成本極低而效果顯著的補充。

如何為自己的 NAS 作決定

  1. 數一數硬碟數目——只有 3 顆硬碟只能選 RAID 5;4 顆或以上才有 RAID 6 的選擇空間,5 顆以上應認真考慮。
  2. 評估數據的不可替代性——重新建立這些數據要多少工時?無法重建的數據,例如監控錄影與歷史記錄,值得以 RAID 6 保護。
  3. 計算容量需求——把 RAID 6 的兩顆奇偶校驗硬碟算入成本,確認最終可用容量是否仍滿足保存期的要求。
  4. 同時規劃備份——RAID 級別只是數據保護的一半,另一半是快照與異地備份;兩者缺一不可。

若 NAS 同時用於監控錄影與公司文件,兩者對容量、寫入與容錯的要求不同,可考慮以不同儲存空間分開規劃,而非把全部數據塞進同一個 RAID 級別。

常見問題

RAID 5 與 RAID 6 的主要分別是什麼?
RAID 5 以一份奇偶校驗資料容許一顆硬碟故障,RAID 6 以兩份奇偶校驗資料容許兩顆硬碟同時故障。RAID 6 需要至少四顆硬碟,可用容量為總容量減兩顆,寫入代價亦較高;換來的是硬碟故障後重建期間更高的數據安全性。
為什麼硬碟越大越應該考慮 RAID 6?
硬碟容量越大,重建時需要重新讀取的數據越多,重建時間可達數日。重建期間其餘硬碟以最高強度連續運作,是陣列最脆弱的時段;硬碟數目越多或單顆容量越大,此期間再有硬碟出錯的機率越高,RAID 5 便可能在第二顆硬碟故障時流失全部數據。
四顆硬碟的 NAS 選 RAID 5 還是 RAID 6?
四顆硬碟可以組成兩者,分別在於可用容量:RAID 5 提供三顆的容量,RAID 6 只提供兩顆的容量。若數據可以重建或另有備份,RAID 5 的容量效益較吸引;若數據不可替代,例如監控錄影或公司歷史文件,RAID 6 的雙重容錯較穩妥。
RAID 6 會令 NAS 變慢嗎?
RAID 6 每次寫入都要更新兩份奇偶校驗資料,寫入代價高於 RAID 5,對隨機寫入密集的負載影響較明顯,例如資料庫。對文件存取與監控錄影這類以順序讀寫為主的用途,實測影響通常有限;實際情況以自身負載測試為準。
RAID 6 能取代備份嗎?
不能。RAID 只應付硬碟硬件故障,無法防止意外刪除、勒索軟件加密或火警水浸等情況;這些事件往往即時影響陣列內全部硬碟,RAID 6 亦無法還原。備份提供的是可還原性,RAID 提供的是可用性,兩者必須並存。
香港中小企業應該如何選擇?
若公司數據全部集中於一部放在辦公室內的 NAS,單靠 RAID 5 的保護在重建期間有單點風險;建議四顆或以上硬碟採用 RAID 6,並把一份備份存放於異地,例如另一間辦公室或雲端,以應付同一地點受災害影響的情況。
RAID 6 至少需要多少顆硬碟?
最少四顆。三顆硬碟只能組成 RAID 5。四顆硬碟的 RAID 6 可用容量只有一半,容量利用率較低;實務上六顆或八顆硬碟組成 RAID 6 可把利用率提升至三分之二以上,同時保留雙重容錯。
監控錄影 NAS 應選 RAID 5 還是 RAID 6?
監控錄影屬連續寫入,RAID 6 的額外代價比資料庫等隨機寫入負載輕微,但錄影數據通常無法重建,失去即無法補救。因此以 NAS 儲存監控錄影並需要長期保存時,RAID 6 較為穩妥;實際容量須按攝影機路數、碼率與保存期計算,可參考本站儲存空間計算一文。

NAS 儲存方案需要規劃 RAID 與備份?

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