什麼是 RAID?運作原理與挑選指南,找到最適合你的儲存方案!

如果你正在猶豫你的工作流程是否需要 RAID,那你來對地方了。我們將深入探討 RAID 儲存方案的運作原理、為何它不等於備份,以及如何為你挑選最適合的陣列。

在創意與科技圈中,「RAID」是一個經常被提及卻也最常被誤解的術語。許多聽過 RAID 的人往往會推遲購買 RAID 系統,因為他們認為這太複雜了,或者他們在不了解其真正保護作用的情況下就買了。結果,許多投資這些儲存方案的人最終感到失望,或者更糟的是,在硬碟故障時完全失去保護。

因此,我們撰寫了這篇指南來解釋什麼是 RAID、它能解決什麼問題、每一個層級(沒錯,它有不同的層級!)實際上能為你提供什麼保護,以及如何思考哪種配置最適合你的工作。

基本概念

RAID 代表「獨立磁碟備援陣列 (Redundant Array of Independent Disks)」。這裡的關鍵字是「陣列」。不同於將資料儲存在單一硬碟上,RAID 儲存方案將資料分散到多顆硬碟上,使它們作為一個單一系統協同運作。根據 RAID 的配置方式,這種排列可以讓你的儲存設備變得更快、更安全或容量更大——有時能同時滿足其中兩項,但很少能同時滿足這三者。在為你的需求挑選合適的 RAID 時,這才是真正的關鍵:決定「更快、更安全或更大」的哪種組合最適合你。

在我們深入探討之前,必須強調:RAID 在專業創意人員的工作流程中扮演著絕對關鍵的角色。專案檔案、攝影機素材以及交付給客戶的成品通常檔案龐大且無可取代。將這類資料儲存在單一硬碟上,意味著讓你的心血暴露在單點故障的風險中。

硬碟隨時都有可能故障。RAID 的首要優勢,就是為你的資料提供更好的保護,並消除單點故障的風險。RAID 基本上就像是一顆超級強悍且堅固的硬碟;一顆極難被擊倒的硬碟。

但是:RAID 不是備份

在繼續往下看之前,這是最重要的一點,也是許多人栽跟頭的地方。雖然 RAID 的全名中包含「備援 (Redundant)」一詞,且能保護你的資料免受單一硬碟故障的風險,但 RAID 的運作方式本質上仍等同於單一硬碟。這意味著 RAID 無法防止意外刪除、勒索軟體、火災、遭竊等情況。如果你在 RAID 陣列中誤刪了一個檔案,它會同時從該陣列的每一顆硬碟中消失。這是因為 RAID 並且沒有在其他地方建立第二份獨立的資料拷貝;它只是將一份資料分散在多個磁碟上。

這點值得重申:RAID 不是備份。它只是一種打造能抵抗硬碟機械故障的方法。

一個受到妥善保護的工作流程,會使用 RAID 來確保運作時間與工作儲存設備的防護,外加一份獨立的備份,最理想的情況是遵循 3-2-1 備份原則,將一份拷貝存放在不同地點。RAID 和備份解決的是不同的問題。你兩者都需要。

RAID 層級

RAID 有許多種配置,但在實務上,最常見的是以下五種:

RAID 0 將資料進行「條帶化 (Stripe)」或分割至多顆硬碟,以最大化傳統 HDD 的速度,並將它們的容量合併為一個大型磁碟區。RAID 0 的唯一目的就是從傳統的機械硬碟中榨出更多速度。它提供零備援性。如果一顆硬碟故障,整個陣列的資料就會遺失。RAID 0 僅適用於資料已存在他處的暫時性高速暫存儲存方案,絕不適合用來存放無可取代的檔案。

RAID 1 在兩顆硬碟之間進行完全相同的資料「鏡像 (Mirror)」。如果其中一顆故障,另一顆擁有完整且最新的拷貝,你的工作流程可以繼續進行而不受干擾。這是最簡單的實質保護形式,代價是必須犧牲總容量的一半來進行鏡像。

RAID 4 與 RAID 5 這兩種配置都會將資料條帶化分布在三顆或更多顆硬碟上,並使用「同位元 (Parity)」在硬碟故障時重建資料,且兩者提供的可用容量相同:等於所有硬碟總容量減去一顆硬碟的容量。差異在於同位元資料的儲存位置。RAID 4 將所有同位元資料儲存在一顆專用的硬碟上,而 RAID 5 則將同位元資料均勻地分散在陣列中的每一顆硬碟上。因此,RAID 4 會將所有寫入操作集中到那顆專用的同位元硬碟上。這會導致在繁重或持續的寫入活動下出現瓶頸,同時隨著時間推移,該硬碟的耗損速度會比其他硬碟快。RAID 5 的設計避免了這個問題,這也是它成為兩者中更常見的標準之一的原因。RAID 5 能更優雅地處理混合的讀寫工作流程,且不會將壓力集中在單一硬碟上。RAID 4 仍然出現在特定情況下,通常是偏重讀取的設定,因為專用同位元硬碟能簡化日後擴充陣列的過程,但對於大多數混合了素材導入、剪輯和輸出的專業創意工作流程來說,RAID 5 是兩者中更全能且更常被推薦的選擇。

RAID 1+0 (RAID 10) 結合了在四顆或更多顆硬碟上的鏡像與條帶化,同時提供強大的備援能力與卓越的效能。相較於 RAID 5,要達到相同的可用容量,它需要更多的實體硬碟,但它在硬碟故障後的重建速度更快,並且在重建期間能更順暢地處理持續使用的負載。

JBOD 還有 JBOD,即「一堆磁碟 (Just a Bunch of Disks)」。JBOD 在技術上根本不算 RAID。它只是將多顆硬碟視為獨立的磁碟區,或者將它們組合成一個更大的磁碟區,沒有任何備援或效能優勢。它純粹是為了增加容量而存在,但不提供任何 RAID 的保護優勢。

那 RAID 6 呢? RAID 6提供雙重同位元保護,允許一個磁碟區在兩顆硬碟同時故障的情況下仍可存活(相比之下,RAID 4/5 只能承受一顆硬碟故障)。RAID 6 受到擁有較多大容量硬碟(例如在 8-bay 外接盒中)的使用者特別青睞,他們有餘裕犧牲兩顆硬碟作為同位元,以換取最大化的資料保護。

RAID 如何保護你的資料

為了幫助你理解 RAID 如何將資料分散在多顆硬碟上,我們需要介紹幾個基礎技術。一旦你了解這些技術,你就能明白為什麼某個層級速度快、為什麼另一個層級受到保護,以及為什麼有些層級需要更多硬碟。

首先是條帶化 (Striping)。這就是讓 RAID 變快的秘訣。不同於將整個檔案寫入單一硬碟,RAID 會將其切割成較小的區塊,並將這些區塊同時寫入多顆硬碟。想像四個人同時在寫報告的一段,而不是一個人獨自寫完整篇。工作能在幾分之一的時間內完成,因為工作是平行進行的。這就是條帶化,也是 RAID 帶來所有效能提升背後的機制。這也是為什麼單獨使用條帶化(沒有其他輔助)是危險的:如果一個檔案被分散在四顆硬碟上,只要其中一顆故障,該檔案在其餘硬碟上也是不完整的。速度來自於分散工作;風險同樣來自於此。

鏡像 (Mirroring) 是讓 RAID 1 獲得保護的原因,也是這三個概念中最簡單的。不同於分割資料,鏡像只是在兩顆硬碟上同時寫入完全相同的資料。然後它會持續更新這份複本作為即時拷貝。如果一顆硬碟故障,另一顆早就有了完整、最新的拷貝,不需要重建或計算任何東西。正如你對一種將所有資料建立兩份拷貝的方法所預期的,代價就是容量。因為每個位元組都被寫入兩次,一對鏡像硬碟只能提供一顆硬碟的可用儲存空間,即使你的 RAID 陣列有兩顆。

同位元檢查 (Parity) 實際上是前兩個概念的結合,這正是讓 RAID 4、5 和 6 能夠在硬碟故障時免於資料遺失,又不需要付出完整鏡像(Mirror)高昂成本的原因,同時也是大多數人覺得最難以想像的部分。

想像你有兩個數字:1 和 2。除了儲存這兩個數字之外,你也儲存它們的總和:3。如果你遺失了原來兩個數字的其中一個,你仍然可以推算出它原本是什麼,因為你知道另一個數字和總和。

同位元檢查的運作方式也是如此。當 RAID 將資料條帶化(Striping)分散寫入多台硬碟時,它也會計算出同位元檢查碼——額外的備援資料——並將其與資料儲存在一起。如果陣列中的某顆硬碟發生故障(在 RAID 6 中甚至可以容許最多兩顆硬碟故障),RAID 就會利用倖存的資料加上同位元檢查碼,在不遺失任何資料的情況下,即時以數學方式精準重建出遺失硬碟上的內容。這正是 RAID 5 和類似層級的陣列能提供實質保護,且相較於完整鏡像,所犧牲的儲存容量要少得多的原因。

這也是為什麼 RAID 5 至少需要三顆硬碟,而 RAID 1 只需要兩顆:鏡像永遠只需要一份拷貝,但同位元需要足夠的硬碟來條帶化資料,並保留空間來儲存同位元計算本身。

硬體 RAID vs. 軟體 RAID

RAID 可以由外接盒內部的專屬硬體進行管理,或者由電腦上運行的軟體來管理。OWC 的外接盒設計能與 SoftRAID(OWC 專利的 RAID 管理軟體)完全整合。SoftRAID 減輕了 RAID 管理的負擔,直接在你的 Mac 或 PC 上處理配置、健康監控與磁碟區管理,而不是仰賴外接盒內部的專屬硬體。

除了讓你的 RAID 管理變得更容易,SoftRAID 還提供預測性的健康監控,能在硬碟實際發生故障前發出警報、支援 Mac 與 Windows 的跨平台磁碟區,並且對陣列實際運作狀況提供比傳統黑盒子硬體控制器更高的透明度。

SoftRAID 提供了比傳統硬體 RAID 更多的可見性與靈活性,且對現代電腦來說並不會造成有感的效能損耗。

建立 RAID 時你需要多少顆硬碟?
你外接盒的硬碟槽數量直接決定了你可以使用哪些 RAID 層級:

· 雙槽外接盒支援 RAID 0 或 RAID 1 —— 速度或保護,但無法同時兼得。

· 四槽外接盒開放了 RAID 4、RAID 5 和 RAID 1+0,這也是大多數專業創意工作流程的落腳處 —— 有足夠的硬碟能同時獲得實質的備援性與效能。

· 八槽外接盒以更大規模支援相同的配置,非常適合需要管理龐大媒體庫或需要兼顧速度與容量的長期專案封存的工作室。

OWC 齊全的 RAID Ready 解決方案陣容
在 OWC,我們製造各種 RAID 解決方案來滿足所有需求。這包含了專為傳統機械硬碟打造的 RAID 方案,以及建構於極速 SSD 上的設備。讓我們來談談這些選項,以及如何為你的工作流程挑選最佳的 RAID 解決方案。

OWC Gemini 結合了支援 RAID 的儲存裝置與 Thunderbolt 擴充座。

內建擴充座的雙槽 RAID:

OWC Gemini
Gemini 將儲存設備加連接埠的概念延伸為一個小巧的雙槽 RAID 解決方案。它可容納兩顆 3.5 吋或 2.5 吋 SATA 或 U.2 硬碟,支援 RAID 0 或 RAID 1,並將儲存設備與實用的 Thunderbolt 擴充座功能結合:兩個 Thunderbolt 連接埠、兩個 USB 3.2 Gen 2 連接埠、2.5GbE 網路,以及 HDMI 輸出,全靠一條連接線接上你的電腦。對於那些需要基本的鏡像或條帶化保護,不想要 4-bay 或 8-bay 體積,並希望外接盒能兼作擴充座的人來說,Gemini 是 OWC 唯一一款圍繞這種特定組合打造的 RAID 方案。


ThunderBay 8(左)與 ThunderBay 4 支援 RAID 0/1/4/5/6/6+/10,是將您的 RAID 擴充至高達 192TB 的經濟實惠方案。

基於 HDD 的 RAID 方案:ThunderBay 4 與 ThunderBay 8


這些外接盒採用傳統的 3.5 吋硬碟,依然是獲得大容量且具 RAID 保護的最具成本效益的方式。ThunderBay 4 和 ThunderBay 8 透過 SoftRAID 支援 RAID 0/1/4/5/6/6+/10,容量可達數十TB(取決於安裝的硬碟)。HDD 每 TB 的成本遠低於任何基於快閃記憶體的選項,這使其成為檔案封存、備份以及大型媒體庫的自然首選,因為在這些應用場景中,原始容量比極限速度更重要。

OWC 的固態硬碟 (SSD) RAID 解決方案包含(由左至右):ThunderBlade、ThunderBlade X12、Express 4M2 以及 Express 4M2 Ultra。

基於 SSD 的 RAID 方案:Express 4M2, Express 4M2 Ultra, 與 ThunderBlade

對於速度至上的工作流程,OWC 的全 NVMe RAID 外接盒以 M.2 SSD 取代了機械硬碟,帶來效能的巨大飛躍。

· Express 4M2 是最初的 DIY 4 槽 NVMe 外接盒,讓你可以自行準備 M.2 硬碟,並透過 Thunderbolt 3/4 連線配置RAID 0/1/4/5/6/6+/10,Express 4M2 Ultra 是該概念更新、更快的演進版,以 Thunderbolt 5 為基礎打造。它可容納最多四條使用者自備的 NVMe SSD,支援相同的 RAID 0/1/4/5/6/6+/10選項,並提供高達 6,622MB/s 的實際速度。第二個 Thunderbolt 5 連接埠允許菊鏈串接額外裝置成一個巨大的整合磁碟區,並且向下相容 Thunderbolt 4, Thunderbolt 3 及 USB4 主機。

· ThunderBlade 是 OWC 經典的隨插即用行動 RAID 陣列,這是一款小巧的 4-bay NVMe 陣列,透過 Thunderbolt 3 連接,支援 RAID 0/1/4/5/6/6+/10。與 ThunderBlade 全系列一樣,它出廠時已預先配置並格式化,無需你自行準備硬碟;其堅固、如平裝書大小的外型,是為了能放在包包中,於片場與工作室之間穿梭而設計的。

· ThunderBlade X12 是 ThunderBlade 系列目前的旗艦機種,也是 OWC 所製造的速度最快的行動 RAID。以 Thunderbolt 5 打造,它內建 12 條 NVMe M.2 SSD,最大配置容量可達 192TB,峰值速度達 6,600MB/s,持續寫入速度約 5,990MB/s。這速度足以直接在陣列上剪輯多機位 8K 甚至 12K RAW 影片。它支援RAID 0/1/4/5/6/6+/10,出廠預設為 RAID 0,並包含第二個 Thunderbolt 5 連接埠可菊鏈最多五個額外設備。就像其家族成員一樣,它是專為片場及外景設計的:無風扇鋁合金機身、防滑腳墊、可鎖定電源接頭,以及一個專為真實製片環境(而非工作室辦公桌)設計的硬殼攜行箱。

ThunderBay Flex 8 結合了 SSD 與 HDD 儲存裝置,打造出真正靈活的 RAID 解決方案。

混合靈活型 RAID:OWC ThunderBay Flex 8
ThunderBay Flex 8 是陣容中最具配置彈性的選項。它的八個插槽可接受任何 3.5 吋/2.5 吋 SATA HDD 與 SSD 的組合,頂部四個插槽同時支援 U.2 NVMe——這意味著你可以運行一個快速的 NVMe RAID 0 來進行活躍的導入與剪輯,同時在同一個設備上運行另一個 HDD RAID 5 陣列來處理大容量專案儲存與備份。它透過 SoftRAID 支援 RAID 0/1/4/5/6/6+/10,全滿配置最高可達 200TB,實際速度達 2,750MB/s。它還兼具擴充座與集線器功能:前置 SD 與 CFexpress 讀卡機、支援最高 8K 的 DisplayPort 輸出,以及一個開放的 PCIe 插槽可用於擷取卡、網路卡或硬體 RAID 控制器。Flex 8 是專為需要快速作業層與海量儲存層,卻不想將它們拆分成兩台獨立設備的工作流程而打造。

如何在 SSD 與 HDD RAID 之間做選擇
這個決定取決於你的工作流程究竟需要什麼:

· 選擇基於 HDD 的 RAID,如果你的首要考量是每元所能買到的容量:長期封存、已完結專案儲存、備份目標,或是任何你需要數十TB 容量,且不需要直接在陣列上高速剪輯的情況。

· 選擇基於 SSD 的 RAID,如果你的首要考量是速度:直接從陣列上剪輯多機位或高解析度素材、VFX 特效製作,或是任何等待傳統硬碟會拖慢工作進度的流程。你必須付出較高的每 TB 單價,但它的效能天花板完全是另一個級別。

如何為你的需求挑選合適的 OWC RAID

在決定了 HDD 或 SSD 後,選擇將會根據你的工作方式進一步縮小:

· Gemini 是熱血玩家或內容創作者的絕佳解決方案,他們的需求已擴大到需要大量空間來進行封存或備份,但不需要或不想要較大型的 4-bay 或 8-bay RAID。且它的擴充座功能是一大紅利。此處的工作流程會是在 Mac 或 PC 的內部硬碟或像 OWC Express 1M2 這樣的高速外接硬碟上進行剪輯,然後備份或封存到設定為 RAID 0(最大速度)或 RAID 1(備援性)的 Gemini 上。

· ThunderBay 4 是大多數專業 RAID 需求的合適起點,當你的需求超越了像 Gemini 這樣的兩槽、雙層級解決方案。ThunderBay 4 提供四個插槽、完整的 RAID 層級支援,且入門成本低於 8-bay 版本。

· ThunderBay 8 適用於當你需要比四顆硬碟所能提供更多的原始容量,或者你特別希望在扣除備援後,RAID 5 或 1+0 仍能留下更多可用容量時。

· Express 4M2 適合任何想要在 Thunderbolt 3/4 設定中靈活 DIY 自家 NVMe 硬碟,而不想為用不到的 Thunderbolt 5 速度買單的人。

· Express 4M2 Ultra 是配備 Thunderbolt 5 的 Mac 或 PC 首選,當你想將 NVMe RAID 推向實用極限,並希望保留透過菊鏈串接擴充的彈性。

· ThunderBlade 是針對需要容量與價格適中、隨插即用且適合外景的 NVMe RAID 的製作團隊之首選。

· ThunderBlade X12 專為最嚴苛的行動製作工作流程打造:巨量的多機位與高解析度 RAID 素材、行動硬碟類別中最高的容量與速度天花板,以及能在片場與工作室之間隨身攜帶的真正耐用度。

· ThunderBay Flex 8 則是專業工作流程的選擇,當他們需要從 RAID 陣列中同時獲得容量與速度。它結合了 SSD 與 HDD 儲存設備的設計,提供了極大的彈性。多虧其內建的 Thunderbolt 擴充座、PCIe 擴充與菊鏈能力,它完美契合 DIT、VFX 藝術家與專業影片剪輯師的需求。

如何選擇合適的 RAID 層級

一旦你決定了特定的 RAID 解決方案,這裡有一個簡單的框架幫助你決定哪種 RAID 配置最適合你的工作流程:

· 如果你需要最高速度來進行暫時性工作,且資料已安全地存在他處,請選擇 RAID 0。

· 如果你需要簡單、可靠的保護,且不介意犧牲一半容量來換取,請選擇 RAID 1。

· 如果你希望在容量、速度與保護之間取得實用的平衡以應對持續的專業工作,請選擇 RAID 5。

· 如果你的工作流程無法容忍硬碟故障時的停機時間,且你有足夠的硬碟槽,請選擇 RAID 1+0。

無論你選擇哪個層級,請記住前面提到的重點:RAID 是用來保護你的工作儲存設備免於硬碟故障。它不是你的備份。將它與真正的 3-2-1 備份策略搭配,你將擁有一個能抵禦各種故障的儲存配置,畢竟,這總有一天會發生在每個人身上。

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