RAID5技术详解：工作原理、优缺点及故障处理指南

RAID5技术详解：工作原理、优缺点及故障处理指南

RAID5是一种广泛应用于工业设备、企业电脑和服务器的磁盘阵列等级。它至少需要三个硬盘来建立，兼具RAID0和RAID1的优点，既保证了数据读写效率，又提供了容错能力。本文将详细介绍RAID5的工作原理、优缺点以及故障处理方法。

RAID5是什么？

RAID5是一种磁盘阵列等级，至少需要三个硬盘来建立。其存储空间计算方式为"硬盘数量（N-1）*单个硬盘的容量"。RAID5结合了RAID0和RAID1的优点，既保证了较高的读写效率，又能容忍一个硬盘离线，从而保障磁盘阵列的数据可读性。虽然RAID5具有容错机制，但并不意味着可以忽略异地备份的重要性。遭遇多个硬盘故障或其他问题时，仍然需要委托专业的数据救援公司。因此，异地备份可以帮助分散风险，更能保障数据的完整性。

RAID5的运作原理

RAID5的运作原理是将数据有效地分散在三个或更多硬盘中，建立一个磁盘区。RAID5的每个硬盘不仅存储数据，还包含用于计算和实现容错的奇偶校验数据（Parity Data）。磁盘阵列的数据分散存储可以提高读写效率，而奇偶校验的应用是RAID5的容错特色。当RAID5的一个硬盘发生异常时，剩余硬盘会通过奇偶校验的计算分配，保持数据的完整性和可用性。

（RAID5磁盘阵列架构示意图容许一颗硬盘故障）

RAID5架构不仅提供高效率的读取速度，同时也有一定程度的容错机制。奇偶校验使得RAID5不仅能够拥有高容量和高速度，同时也能具备数据完整的重要性。

RAID5的存储空间计算方式

RAID5的存储空间计算方式可以透过以下说明理解，举例如下：三个1TB的硬盘建立RAID5，总容量为硬盘容量*（硬盘数-1），在这个案例中，即为（1TB+1TB+1TB-1TB），最后可以使用的存储空间为2TB。

（RAID5容许其中的一个硬盘故障，还有Parity进行分配和运算）

消失的1TB是用于存储奇偶校验信息，可以确保其中的一个硬盘读不到时，RAID5磁盘阵列可以利用剩余硬盘进行校验，让我们可以正常读取数据。因此，RAID5的效能和容错机制成为广泛应用的磁盘阵列等级。

RAID5的优缺点

RAID5是很常见的磁盘阵列等级，拥有独特的运作原理。RAID5中的数据是分散存储在各个硬盘中，同时透过奇偶校验的应用来实现容错。因此，RAID5在企业中是较常见的磁盘阵列等级。以下是RAID5的优缺点说明：

RAID5的优点

RAID5的运作原理结合容错机制、存储效能和成本效益，因此RAID5成为中小企业广泛使用的磁盘阵列等级。

• 优点1：容错机制
  RAID5的容错机制是其特点。配置三个硬盘时，可以容许一个硬盘故障。即使一个硬盘无法读取，RAID5的资料仍然可以运作，并且能够读取数据。

• 优点2：存储空间的使用率
  RAID5的容错能力同时更有效利用硬盘空间。虽然RAID5会牺牲一个硬盘的容量进行奇偶校验，但相比完整的镜像RAID1，在相同数量的硬盘下提供更大的存储空间。RAID5在读写效能上也优于单个硬盘和RAID1，因此是大量数据存储的理想选择。

• 优点3：磁盘阵列的成本效益
  相较其他RAID等级，RAID5提供容错的同时，更具成本效益。因为RAID5利用的硬盘空间较多，可以减少购买硬盘的成本。这在有限的预算下，仍然维持数据完整和大容量存储的选择。

（RAID5存储空间的使用效能较高）

RAID5的缺点

RAID5在容错能力和存储效能表现优异，但仍然存在一些缺点：

• 缺点1：重建（Rebuild）时间长
  RAID5的一个硬盘发生故障，进行重建的过程会相对冗长，并在重建期间，RAID5不具备容错能力。如果在重建过程中又有一个硬盘出现问题，就会导致重要的数据丢失。

• 缺点2：效能损失
  RAID5的一个硬盘发生故障时，因为需要奇偶校验以维持数据的完整性，这会导致整体读写效能下降，尤其是在大量读写数据时。

• 缺点3：限制硬盘数量
  RAID5要求至少三个硬盘以上，但硬盘的数量越多，在重建时间和效能损失的风险就越高。因为硬盘数量增加也提高硬盘发生故障的概率，因此需要更密集检测硬盘和维护。

• 缺点4：不是替代数据备份的方法
  虽然RAID5提供容错的机制，但并不是替代数据备份的方法。因为仍然会发生硬盘故障或数据丢失的问题，建议建立异地备份才能保障数据的完整性。

（RAID5的重建时间较长）

RAID5的数据救援策略

RAID5虽然具有容错的能力，但发生硬盘异常导致数据无法读取的情况下，需要采取有效的数据救援策略。以下是RAID5硬盘异常的应对建议：

RAID5的硬盘故障两个（含）以上

RAID5的磁盘阵列发生硬盘故障的情况，硬盘超出容错的范围会导致磁盘阵列无法运作。在这种情况下，建议采取以下步骤：

• 步骤1：标记硬盘顺序
  在执行任何操作前，建议将RAID5的硬盘按照位置顺序标记。这可以帮助追踪并确认是哪一个硬盘异常，并于未来委托数据救援公司可以减少救援的时间。

• 步骤2：检查硬盘健康状态和异常原因
  通过RAID控制器的后台，查看硬盘的健康状态和日志，确认硬盘发生异常的时间点和其他信息。如果硬盘开始发出异常声音或硬盘坏轨的问题，建议立即停止读取和检测，以免硬盘受损更严重。

• 步骤3：委托专业数据救援公司
  当RAID5磁盘阵列已经无法运作或多硬盘故障时，建议委托专业的数据救援公司。磁盘阵列是复杂的存储技术，无法自行利用网路上的数据救援软件解决，甚至会导致受损更严重。建议取出或更换硬盘时，请标记取出的时间点后顺序，可以减少数据救援的时间。

（RAID5如果2个硬盘发生异常，需要小心谨慎处理）

磁盘阵列主机组件的异常

RAID5磁盘阵列的主机组件灯号异常时，可能的原因通常是主机组件或硬盘异常。以下是可能的原因和建议：

• 建议1：检测磁盘阵列主机组件
  主机组件的灯号异常，建议委托磁盘阵列主机组件原厂进行检测。因为主机组件内部有各种硬件，包含电源供应器、内存等，这些硬件是消耗品，可能是这些硬件异常而导致无法开机。

• 建议2：检查硬盘是否异常
  检查出是硬盘异常的问题，第一时间标记硬盘的位置顺序，并将异常的硬盘标记。不建议进行重建（Rebuild）和降级等操作，以免导致重要的数据丢失。因为重建的过程中，其他硬盘很可能同时异常。如果只有一个硬盘故障，磁盘阵列的资料仍然可读取，在更换硬盘和重建前，请先备份数据再执行，以免数据损失的意外发生。

• 建议3：了解主机组件灯号的含义
  可以根据主机组件原厂说明书来了解灯号的闪烁模式和颜色，因为代表不同的意义。有些显示的灯号可能是警告或发生错误，我们可以依此为线索来解决问题。

（RAID主机组件灯号异常可以先确认是硬盘还是主机组件的问题）

硬盘变为离线状态（Offline）

RAID5的磁盘阵列发现硬盘显示离线状态，可能是硬件故障、主机组件硬件或设置错误等原因。以下是硬盘显示离线的建议和预防方法：

• 建议1：主机组件原厂咨询并检查硬盘
  建议可以联系主机组件原厂，请原厂协助检测和排查问题。如果是主机组件硬件或设置的问题，原厂可以提供技术支持。如果是硬盘本体的问题，可以确认硬盘连接和安装方式是否正确。有可能是硬盘未启动，将磁盘阵列主机组件重新开机。经以上测试后，硬盘同样显示离线状态，请立即关机并不建议再测试。

• 建议2：留意主机组件跳出的讯息
  硬盘装回主机组件时，磁盘阵列的主机组件可能会提示“重新建立RAID”、“格式化”等窗口。如果数据很重要，不建议继续执行，因为一旦执行可能会导致数据丢失。建议委托专业的数据救援公司帮助恢复数据。

• 建议3：定期维护和监控的习惯
  平时要预防硬盘离线的问题发生，建议定期检查和监控硬盘的状态。磁盘阵列主机组件的硬盘发生异常，都需要及时处理，不建议抱持侥幸的心态继续使用。

数据磁区显示未配置或异常

RAID5的数据磁区显示未配置或异常时，通常是硬盘故障、RAID配置崩溃等原因引起。提供以下建议步骤来降低数据丢失的风险：

• 步骤1：不建议执行任何动作
  数据磁区显示异常时，请不要执行任何动作都可能影响数据的完整性，包含重建和格式化。一旦执行就会导致数据覆盖，增加数据损失风险和数据救援的困难度。

• 步骤2：关闭RAID
  请不要自行尝试网路上的数据救援软件。有些网路方法会教学重建（Rebuild）或降级等操作，但建议关机是最保险的方式，停止RAID异常的状态，以免重要的数据损失。

• 步骤3：委托专业数据救援公司
  当数据磁区出现未配置或异常的状态，建议委托专业的数据救援公司帮助恢复数据。因为未经专业处理，可能会导致数据损失。RAID5是一种复杂的磁盘阵列，需要专业技术人员才能进行有效的数据救援。

（RAID5如果异常显示未配置，请不要执行任何RAID设置避免数据遗失）

RAID5的迷思

RAID5是常见的磁盘阵列等级，平时应用在数据量庞大和要求效能的工作环境。因为RAID5至少需要三个硬盘，才能分散存储和奇偶校验提供容错的能力。但RAID5不是数据备份的方案，而是具备硬盘容错的存储装置。以下是关于RAID5的常见误解：

重建（Rebuild）前需事先备份数据吗？

RAID5建议在重建（Rebuild）前，需要事先备份数据。因为RAID5是硬盘失效的容错机制，但执行Rebuild时，还是存在其他硬盘故障的风险。通常使用同型号的硬盘来建立RAID5，意味着硬盘处于相同的使用时间和磨损程度。当磁盘阵列中的一个硬盘发生故障时，其他硬盘可能接近故障的边缘。如果在重建过程中，其他硬盘跟著发生故障就会导致数据损失。因此，建议在重建前，先备份重要的数据，可以降低硬盘故障、垂死硬盘或其他问题而引起的资料损失。事先备份数据可以保障在重建过程中出现意外，重要数据仍然保留。

（RAID5异常在执行重建前，需要先备份重要的数据）

RAID5一定要专家才能救回数据吗？

RAID5磁盘阵列中一个硬盘故障时，因为容错机制可以透过重建解决。但多个硬盘故障或磁盘阵列异常，需要委托专业的数据救援公司才能解决。专业的数据救援公司拥有专业设备和RAID技术工程师，技术工程师熟悉RAID5的原理和相关技术，可以从硬盘故障或磁盘阵列组态异常等多种情况下恢复数据。

以下是RAID5数据救援的基本流程：

1. 检测RAID5的硬盘
   提供总公司的现场送件服务与免运费快递到府取件的服务。工程师团队收到RAID5的硬盘后，检测时间约半天到一天，由专业工程师亲自说明RAID5硬盘受损情况和救援费用。

2. RAID5硬盘救援报价和救援机会
   专业工程师检测RAID5硬盘完成，说明RAID5硬盘的受损状况和救援机会：

• 数据救援的报价费用
• 预估所需的工作时间
• 同意报价后立即执行救援作业

3. RAID5数据救援作业
   工程师团队定期回覆RAID5救援的进度，并于完成救援后立即通知。如果未能成功救出数据，则不会收取救援费，给予客户最大的保障，让客户不会有任何风险。

4. 验收RAID5救出的资料
   专业工程师救援完成後，与使用者约定时间验收档案，亲自确认档案是否正常与是否有救出重要的资料，最後确认无问题才會收取救援费並交付资料。