瞭解 Dell PowerEdge 和刀鋒機箱伺服器上的硬碟機類型、RAID 和 RAID 控制器

目錄：

1. 硬碟類型
2. 什麼是 RAID？
3. 可用的 RAID 解決方案
4. 瞭解組態
   
    

硬碟類型

Dell PERC (PowerEdge RAID 控制器) 和其他控制器可支援各種硬碟類型。Dell 第 9 代伺服器及以上主要使用四種類型。有特定的組態限制，應檢查所使用的控制器類型。此外，相同的 RAID 集合不能混用不同類型。還有稱為 SATA 1、2 或 3 的傳輸差異。其也可能顯示為 3Gb/s 或 6Gb/s。若要取得最高速度，硬碟、背板、纜線和控制器都必須支援設定的速率。在大多數情況下，較高的規格可向下相容至最低的常用速度。範例：將 6Gb/s 硬碟插入 3Gb/s 背板，結果速度會是 3Gb/s。

 

1. 序列 ATA (SATA)：SATA 磁碟機是 Dell PowerEdge 伺服器中的基礎硬碟。序列 ATA 的設計旨在取代較舊的平行 ATA (PATA) 標準 (通常用舊名稱 IDE 稱呼之)，具有比舊介面更好的數個優點：減少纜線大小和成本 (7 個而非 40 個導體)、原生熱交換功能、透過更高的訊號速率加快資料傳送速率，以及透過 I/O 佇列通訊協定提高傳輸效率。在部分沒有控制器的系統上，這些系統可改用纜線連接主機板上內建的 SATA 連線。在配備控制器的小型伺服器上，仍可進行佈線，因為這些系統沒有背板。纜線式硬碟不支援熱交換。
   
    
2. 近線 SAS：近線 SAS 是具有傳統企業級 SATA 磁碟機之 SAS 介面、磁頭、媒體和旋轉速度的企業級 SATA 磁碟機，具備傳統 SAS 磁碟機常見的完整功能 SAS 介面。這樣的效能和可靠性比 SATA 更好。基本上其為混合 SATA 和 SAS 的方式。
   
    
3. 序列連接 SCSI (SAS)：SAS 是用於企業硬碟和磁帶機的通訊協定。SAS 是一種點對點序列通訊協定，取代舊型平行 SCSI 匯流排技術 (SCSI)。其使用標準 SCSI 命令集。這類硬碟透過 SATA 連線頂端有額外的連線。這些是效能最佳的機電磁碟機。
   
    
4. 固態硬碟 (SSD)：SSD 是一種使用積體電路元件做為記憶體，以便持續儲存資料的資料儲存裝置。SSD 技術使用與傳統區塊輸入/輸出 (I/O) 硬碟機相容的電子介面。SSD 不採用任何可移動的機械元件，這些元件與傳統磁性磁碟 (例如硬碟) 不同，後者是包含旋轉式磁碟和移動式讀/寫頭的機電裝置。與機電磁碟機相比，固態硬碟通常不受實體衝擊影響，安靜無噪音，且存取時間和延遲較短。通常因為這些功能，SSD 磁碟機可能是目前市面上標準硬碟外型規格下速度最快的 I/O。
   
    

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什麼是 RAID？

RAID 是一組獨立實體磁碟，藉由增加儲存和存取資料所用的磁碟機數量來提高效能。RAID 磁碟子系統可改善 I/O 效能和資料可用性。在主機系統中，實體磁碟群組會顯示為單一儲存裝置或多個邏輯單元。由於同時存取多個磁碟，因此資料傳輸量有所改善。RAID 系統也會改善資料儲存可用性和容錯能力。實體磁碟故障所造成的資料遺失，可使用包含資料或同位檢查的剩餘實體硬碟，來重建遺失的資料即可復原。RAID 並非備份解決方案。這不會取代良好的資料備份解決方案，以利資料保留和安全性。
 

不同的 RAID 層級：

• RAID 0 使用磁碟等量化來提供高資料傳輸量，特別是在不需要資料備援的環境中傳送大型檔案時。
• RAID 1 使用磁碟鏡像，寫入一個實體磁碟的資料，會同時寫入至另一個實體磁碟。RAID 1 適用於小型資料庫，或其他需要小容量，但也需要完整資料備援的應用程式。
• RAID 5 會對所有實體磁碟使用磁碟等量化與同位檢查資料 (分散式同位檢查)，提供更高的資料傳輸量和資料備援，尤其適合小型隨意存取。
• RAID 6 是 RAID 5 的延伸，並使用額外的同位檢查區塊。RAID 6 使用區塊層級等量化，其中有兩個同位檢查區塊分散在所有成員磁碟上。RAID 可以針對雙磁碟故障，以及重建單一磁碟時發生的故障提供保護。如果您只使用一個陣列，則部署 RAID 6 比部署熱備援磁碟更有效率。
• RAID 10 結合 RAID 0 和 RAID 1，在鏡像磁碟上使用磁碟等量化。提供高資料傳輸量和完整的資料備援能力。RAID 10 最多可支援八個延展陣列，每個延展陣列最多 32 個實體磁碟。
• RAID 50 結合 RAID 0 和 RAID 5，其中 RAID 0 陣列會在 RAID 5 磁碟區元件之間等量化。RAID 50 至少需要六個磁碟。
• RAID 60 結合 RAID 0 和 RAID 6，其中 RAID 0 陣列會在 RAID 6 磁碟區元件之間等量化。RAID 60 需要至少八個磁碟。

RAID 術語
 

• RAID 0：  使用 RAID 0，可在多個實體磁碟而不只是一個實體磁碟上寫入資料。RAID 0 會將每個實體磁碟儲存空間磁碟分割成 64 KB stripe。這些 stripe 會以重複循序的方式交錯。單一實體磁碟上等量化的部分便稱為等量元素。例如，在僅使用 RAID 0 的四個磁碟系統中，區段 1 會寫入磁碟 1，區段 2 會寫入磁碟 2，以此類推。RAID 0 可提升效能，因為可同時存取多個實體磁碟，但是不提供資料備援 (圖 1 (僅限英文版))。 

  
圖 1：RAID 0

容錯 – 無
優點 - 效能改善，更多儲存空間
缺點 – 不適合重要資料使用 任何磁碟故障均可能遺失資料。


 

RAID 1

使用 RAID 1 時，寫入到一個磁碟的資料會同時寫入到另一個磁碟。如果一個磁碟故障，則可以使用另一個磁碟的內容來執行系統並重新建置故障的實體磁碟。RAID 1 的主要優點是提供 100% 的資料冗餘。由於磁碟內容已完全寫入到第二個磁碟，因此系統可承受一個磁碟的故障。兩個磁碟隨時都包含相同的資料。任一實體磁碟皆可作為運作實體磁碟 (圖 2 (僅限英文版))。

注意：鏡像實體磁碟可透過讀取負載平衡改善讀取效能。

 
圖 2：RAID 1

容錯 – 磁碟錯誤、單一磁碟故障
優點 – 高讀取效能、磁碟機故障後快速修復、資料冗餘
缺點 – 磁碟額外負荷極高、容量有限

 

RAID 5 和 6

同位資料 同位資料是備援資料，可在特定 RAID 層級內提供容錯能力。當磁碟故障時，控制器可以使用同位檢查資料重新產生使用者資料。RAID 5、6、50 和 60 有同位檢查資料。同位檢查資料會分散在系統中的所有實體磁碟上。如果單一實體磁碟故障，可從剩餘的實體磁碟上的同位檢查和資料重建。RAID 層級 5 結合分散式同位檢查與磁碟等量，如下所示 (圖 3 (僅限英文版))。同位檢查可為一個實體磁碟故障提供冗餘，而不會複製整個實體磁碟的內容。  RAID 6 結合雙分散式同位檢查與磁碟等量化 (圖 4 (僅限英文版))。此同位檢查的層級允許兩個磁碟故障，而不會複製整個實體磁碟的內容。

RAID 5

圖 3：RAID 5

容錯 – 磁碟錯誤、單一磁碟故障
優點 – 有效使用磁碟機容量、讀取效能高、寫入效能中至高
缺點 – 磁碟作業失敗中度影響，因同位檢查重新計算使重新建置時間更長



RAID 6

圖 4：RAID 6

容錯 – 磁碟錯誤、雙磁碟作業失敗
優點 – 資料冗餘、讀取效能高
缺點 – 由於雙同位檢查計算，寫入效能降低，因同等的 2 個磁碟關注同位檢查而產生額外成本





RAID 10：  RAID 10 需要兩個或多個鏡像集一起運作。結合多個 RAID 1 集，以形成單一陣列。資料會等量分配至所有鏡像磁碟機。由於每個磁碟機均鏡像於 RAID 10，因此不會發生延遲，因為未進行同位檢查計算。只要相同鏡像配對的兩個磁碟機不故障，此 RAID 策略就能容許失去多個磁碟機。RAID 10 磁碟區提供高資料傳輸量和完整的資料冗餘 (圖 5 (僅限英文版))。


圖 5：RAID 10

容錯 – 磁碟錯誤、每個鏡像集一個磁碟作業失敗
優點 - 讀取效能高，支援最大 192 個磁碟機的 RAID 群組
缺點 - 最昂貴


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每個控制器卡均可使用的 RAID 解決方案

每張 PERC （PowerEdge Raid 控制器卡） 支援的 RAID 層級列在知識庫文章中：Dell EMC 系統的 PowerEdge RAID 控制器 （PERC） 類型清單
 

瞭解組態

在購買系統時，大部分的系統均會按照您選取的 RAID 類型預先設定，而且開箱後即可正常運作。在這種情況下，客戶通常不需要執行任何動作，因為均已設定完成且正常運作。如果收到裝置需要變更，RAID 層級可能會透過軟體或控制器介面進行變更，而不會遺失資料，視控制器本身、原始 RAID 類型和您要使用的類型而定。並不支援所有遷移。如果無法進行遷移，則需要完全清除硬碟，並從頭開始重新建立。

警告– 強烈建議您在進行或嘗試任何變更之前，先建立經過驗證的資料備份。任何故障都可能導致資料遺失。RAID 層級遷移 (H700/H800 控制器範例)。
      
 

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