工作站使用SATA硬盘配置RAID5和 RAID10

[Danny-wu]

工作站使用SATA硬盘配置RAID5和 RAID10

• RAID 5相关

一、Raid 5的基本概念及容量计算：

RAID 5是一种使用奇偶校验的RAID级别，它可以提供数据冗余，允许在一块硬盘发生故障时仍然保持数据的完整性。RAID 5的容量计算方法如下：

1. 确定硬盘数量和容量：假设您有n块硬盘，每块硬盘的容量为C GB。
2. 计算总容量：RAID 5的总容量是所有硬盘容量的总和减去一块硬盘的容量，因为一块硬盘用于存储奇偶校验信息。因此，RAID 5的总容量为：

Total Capacity=(n−1)×CTotal Capacity=(n−1)×C

其中n是硬盘的数量，C是每块硬盘的容量。

1. 示例：如果您的RAID 5阵列有5块硬盘，每块硬盘的容量为1TB，那么总容量为：

Total Capacity=(5−1)×1TB=4TBTotal Capacity=(5−1)×1TB=4TB

请注意，RAID 5的容量计算方法假设所有硬盘的容量相同。如果硬盘容量不同，总容量将由最小容量的硬盘决定。此外，实际可用容量可能因文件系统、硬盘格式化和RAID控制器的开销而略有不同。

二、Raid5 需要的最小硬盘数量：

RAID 5是一种使用奇偶校验的RAID级别，它至少需要3块硬盘来构建。这是因为RAID 5将数据和奇偶校验信息分布存储在所有硬盘上，当一块硬盘发生故障时，可以使用剩余的硬盘和奇偶校验信息来重建丢失的数据。因此，RAID 5的最小硬盘数为3。

三、图解

四、UEFI Raid 5创建方法（以Z8G5为例）：

1、简单了解一下4个硬盘安装过程

2、创建UEFI Raid5

• 首先查看BIOS设置：

1. 点击F10进入BIOS 界面，点击“security（安全）”选项卡，点击“secure boot configuration（安全引导配置）”选项，

1. 查看“secure boot”是否勾选，若无勾选，请勾选此项

注：此选项，主要确认是否已UEFI方式引导

1. 再点击“advance（先进）”选项卡，选择“system option（系统选项）”

1. 勾选“sata controller raid mode（sata raid 控制器）”

• 创建Raid 5，

1.            点击UEFI Drivers，选择“Intel Vroc SATA Controller”

注意：如果在上一个页面中，未勾选 “SATA controller raid mode”，此界面将不会出现第二个“Intel Vroc SATA Controller”选项。

1.            在UEFI Drivers 选项中创建Raid 5，再Raid level 选项，选中 raid 5，即可，本次测试硬盘数量为3，单个硬盘容量为2TB，将所有硬盘选中。

注：X 代表选中。

•            点击“Create volume”，再点击提示页面中“Yes”

1.            创建成功的状态页面。

3、此界面表示raid5 已经创建成功，保存bios修改界面后退出。

准备安装win11系统。本次测试机器带有一个ssd硬盘，考虑实验测试便捷性，将系统安装在ssd中。点击F9，选择U盘引导之后，由于开启了raid以及安全引导，安装过程无法识别到其他机械硬盘，可考虑安装硬盘驱动方法，本实验中不再赘述。

4、进入系统之后，查看磁盘管理，有未分配的磁盘分区，新建分区后显示3.45T。根据raid5 硬盘容量计算方式，（3-1）*2=4TB，显示正常。随便copy一个照片，以便重建时测试。

5、测试硬盘重建（rebuild）

1. 关机后取下其中一个硬盘，更换成另一个2TB硬盘，再次开机先进入系统查看，分区仍在，文件可打开。

1. 重启点击F10进入bios，出现如下界面，其中后加入硬盘，显示“Non-raid”状态。
2. 点击“Non-raid physical disks”，提示Mask as normal，细节图如下，点击“non-raid”硬盘选项之后选项有变化：

1. 点击“Raid volume”-“volume 0，raid5，degraded”提示“rebuild volume”，状态如下：

• 至此创建raid 5，以及模拟硬盘损坏，更换其中一个硬盘之后的“rebuild”状态完成，至于“rebuild”时间，将z8g5机器放置一个晚上，测试rebuild时间，未完成。

另附“Strip size”做简单描述：

"Strip size"（条带大小）是RAID技术中的一个术语，它指的是在RAID阵列中，特别是RAID 0、RAID 5、RAID 6等条带化RAID级别中，数据被分割成的块（或条带）的大小。这些数据块在多个硬盘上分布存储，以提高读写性能。

具体来说，"strip size"定义了在条带化RAID级别中，单个硬盘上连续数据块的大小，以及这些数据块在不同硬盘间分布的间隔。例如，如果"strip size"设置为64KB，那么在RAID 5阵列中，每64KB的数据会被写入一个硬盘，接下来的64KB数据会被写入下一个硬盘，以此类推。

"Strip size"的选择对性能有重要影响：

1. 较小的条带大小：可以提高多个硬盘并行读写的能力，从而提高性能，但可能会增加CPU的负载，因为需要处理更多的数据块。
2. 较大的条带大小：可能会减少CPU负载，但可能会降低多个硬盘并行读写的效果，特别是在写入操作时。
3. 最佳条带大小：取决于具体的应用场景和工作负载。对于随机读写密集型应用，较小的条带大小可能更有效；而对于顺序读写密集型应用，较大的条带大小可能更合适。

在配置RAID阵列时，通常需要根据具体的存储需求和性能要求来确定最佳的"strip size"。不同的RAID控制器和操作系统可能提供不同的默认"strip size"选项，也可以根据需要进行调整。

• RAID 10相关：

一、Raid 10 的基本概念及容量计算方法：

RAID 10，也称为RAID 1+0或RAID 0+1，是一种结合了RAID 1（镜像）和RAID 0（条带化）的存储配置。这种配置旨在提供高性能和数据冗余。以下是RAID 10的一些关键特点：

1. 性能：RAID 10通过RAID 0的条带化提高了读写性能，特别是写入性能。
2. 数据冗余：RAID 10通过RAID 1的镜像提供了数据冗余，这意味着即使一块硬盘发生故障，数据也不会丢失。
3. 最少硬盘数量：RAID 10至少需要4块硬盘，因为需要至少两组硬盘来进行镜像，每组至少需要两块硬盘。
4. 容量计算：RAID 10的总容量是所有硬盘容量总和的一半，因为每块硬盘的数据都被镜像到另一块硬盘上。
5. 重建时间：RAID 10的数据重建时间比RAID 1快，因为数据分布在多个硬盘上。
6. 成本：由于需要更多的硬盘来实现镜像和条带化，RAID 10的成本相对较高。
7. 适用场景：RAID 10适用于需要高性能和高数据冗余的场景，如数据库服务器、虚拟化环境和高端企业存储系统。
8. 管理复杂性：RAID 10的配置和管理比单一的RAID 0或RAID 1更复杂。
9. 热备硬盘：在某些配置中，可能会添加热备硬盘以进一步提高数据的可靠性和容错能力。

RAID 10提供了一个很好的性能和数据保护的平衡，但也需要更多的硬盘和更高的管理成本。在实施RAID 10时，应确保所有硬盘的容量相同，以避免存储空间的浪费。

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二、RAID 10的容量计算方法。

RAID 10是RAID 1和RAID 0的组合，它将数据首先进行镜像，然后对镜像的数据进行条带化，因此具备了RAID 0的性能优势和RAID 1的数据冗余能力。对于RAID 10，总容量的计算公式是：总容量 = (硬盘数量 / 2) × 最小硬盘容量。这意味着RAID 10的实际可用存储容量是所有硬盘容量总和的一半。例如，如果您有4块1TB的硬盘，RAID 10的总容量将是2TB。

三、图解

四、创建Raid 10方法

1. BIOS 设置方法以及注意事项与Raid 5设置相同，可详情参考。
2. 创建Raid 10

• 点击F10进入BIOS，选择UEFI Driver（Uefi 驱动器），raid level 选项，选择“raid 10”，在选中所有硬盘，本次实验硬盘数量为4。

• 点击“Creat volume”，再点击Yes，创建成功

• 创建成功后，显示状态：

• F10保存，退出后，查看系统下磁盘管理状态如下，新创建的raid 分区，显示为未分配，并且未格式化状态，有提示选择分区格式，本次选择GPT 格式后，显示未分配分区。

• 对未分配分区进行格式化分区并分配盘符，本次为了方便分成一个分区。Copy一个文件，用户重建时测试。

• 测试丢失一个硬盘，重建raid ，取下一个硬盘后，系统下分区显示正常，并且文件可以打开。

• 查看BIOS状态，会显示，raid 10 normal状态，

• 取下三个硬盘，后bios显示 raid10 failed

• 将三个硬盘分别安装后，首次进入bios界面，多出两个选项“reset to normal”和“reset to degraded”

• 点击“reset to degraded”，提示警告，点击YES，开始重建。

注：测试rebuild时间一个晚上大概24小时，未完成，可能需要更长时间，拒绝硬盘容量。