基本上，RAID指的是藉由一組硬碟和相對應的資料設計，可在某些元件發生讀取錯誤的情況下，確保從系統仍能存取資料。RAID 0是基礎條帶化模型，由於不支援任何冗餘，因此在執行系統性能優化時，也無法在故障情況下恢復資料。RAID 5則透過添加一個校驗盤（又稱P盤），作同行數據XOR的計算，從而實現資料恢復之功能。以數學角度來說，資料恢復過程可視為只有一個未知變數（因讀取故障而遺失的資料）的線型方程式，並可輕鬆的透過基礎代數方法求解。

RAID 6延伸RAID 5的功能，並可在同一數據集上恢復兩個資料錯誤。從數學角度來說，RAID 5使用一個方程式解出一個未知變數，而 RAID 6則能通過兩個獨立的線型方程構成一個方程組，從而恢復兩個未知數據。而第二個方程則額外創建一個Q盤，因此RAID 6又稱作P＋Q盤機制。

理論上來說，此數列可無限延伸，並創建任意類型的M＋N冗餘，但實際應用通常僅限於N＝2。也就是說，RAID 6被賦予的主要任務即是解決數據條上同時發生的兩個獨立錯誤。

RAID 5的侷限性

RAID 5可獨立解決兩種磁碟無法存取資料的情況：

• ●其中一顆磁碟損壞且無法進行任何資料讀寫動作，需要進行更換時，RAID 5能從保存的對等資料中恢復該損壞硬碟之所有資料，並重建毀損的磁碟。





• ●磁片組本身沒問題，但其中一個磁區上出現了壞軌（即不能讀取的區塊），造成某些資料不能恢復時。

請注意，從數學角度來說，每個磁片的平均無故障時間（MTBF）大約為50萬至150萬小時（也就是每50～150年發生一次硬碟損壞），但實際情況往往無法達到上述理想值。目前在大多數散熱和機械條件下，都會造成硬碟正常工作的時間大幅減少。由於陣列中的每個磁碟皆為獨立且皆有可能發生故障，因此從統計學的角度來看的話，一個包含N個磁碟的陣列，其發生故障的機率就比單一磁碟要大上N倍。綜上所述，如果陣列中的磁片數量合理，且這些磁片的平均無故障時間（MTBF）較短，那麼在磁碟陣列的預期使用壽命週期中，就很有可能發生磁片故障（比方說每隔幾個月或幾年就會發生一次故障）。

那麼，兩顆磁碟同時損壞的機率有多大呢（「同時」是指在其中一顆磁碟修復前，另一顆磁碟即發生故障）？如果說RAID 5陣列的MTBF與MTBF2成比例關係，那麼此種機率約為每一萬年出現一次，也就是說不論在何種工作環境之下，兩顆磁碟同時損壞的機率極低。然而，這僅為純粹數學計算，並不符合現實考量。現實中意外狀況時常發生，而有些原因則根本與MTBF毫無關係。

讀取錯誤（不能恢復的ECC讀取錯誤）是一種較難以掌握的現象，從統計數據上發現其與位元讀取數成比例關係。就SCSI/ FC/ SAS磁片來說（SAS是本文的重點，但本量化說明同樣適用於其他兩種種技術），發生讀取錯誤的機率為每讀取10^15位元（約100TB）到10^16位元（約1000TB或1PB），會出現一次錯誤。我們把這一機率稱作誤碼率（Bit Error Rate；BER）。

SATA磁碟的BER比上述技術要高一到兩個數量級（其BER為每讀取10^14到10^15位元出現一次錯誤，即每讀取10到100TB 就出現一次錯誤，取決於磁碟設計）。若一個SATA磁碟容量為1TB，代表完整讀取該磁碟十次集會出現壞區塊（假定這裡的BER為每讀取10^14位出錯一次）。存儲相同資料的兩個對應區塊幾乎不可能同時出現問題，因其BER為每讀取10^30位元出現一次錯誤。

然而，若同時發生的兩個問題，分別由MTBF與讀取錯誤所引起，則該機率有多大？假設將10個分別擁有300GB容量與BER為10^-15的磁碟組合成一個陣列，那麼我們在重建磁片時發生讀取錯誤的可能性有多大？計算方法為：10^15（位）×1/8（位元組/位元）×1/10（磁片）×1/300GB，從而得出每50次重建就會出現一次錯誤，看起來相當顯著但不足以令人吃驚。如果在磁碟陣列的使用壽命內，發生了50次故障的話，那才真令人頭痛。上述機率在統計學上並非為不顯著，因此我們可以換句話說，若您出售了50顆該款硬碟給某人，則其中至少會有一顆發生故障。看起來還好，但對於一個安裝了數百個磁碟陣列的客戶來說，是非常嚴重的問題。不過，有些SAS磁碟的BER比這裡假定的情況要好上10倍，因此故障率可以大幅降低。

那麼，SATA的情況又如何呢？一般來說，當磁碟的容量越大，就越容易發生重大的故障，而SATA的BER較其他技術要低－這是一個非常嚴重的問題。假定有上述同樣的10個磁碟組成陣列，但每個磁碟容量為500GB，BER為10^-14，則計算公式如下：10^14×1/8×1/10×1/500GB，得出每2.5次重建就會出現一次故障，這是一個需要被高度重視的數據。

RAID 6的重要性與彈性

上面所談的是一個5TB容量的磁碟陣列，儘管這種陣列還不太常見，但完全是當前技術可以達到的水準。每2.5個陣列就有一個會在重建時發生區塊毀損，然後用戶會看到「Read Error at LBA = 0xF43E1AC9」這類對他們來說毫無用處的錯誤訊息。0xF43E1AC9到底是什麼？是說空間為空？還是說內核資料下次重啟會發生藍屏錯誤？是僅涉及沒人會用得到的資料庫？還是我的銀行帳戶資訊？實際上看到這種錯誤資訊根本無從做出判斷，唯一的辦法就是從備份中恢復資料，但這會花費大量時間，而且還要考慮到從5TB容量的磁帶中存取資料將面臨多大的錯誤機率。這種讀取錯誤的機率極高，因此用戶會遇到無窮盡的問題。

RAID 6之所以重要，不是因為它能恢復兩個同時發生的磁碟故障，而是能用完好的對等磁碟恢復一個磁碟故障和一個讀取錯誤。隨著磁碟容量不斷增長，上述錯誤的發生率也越來越高，加上低品質SATA磁碟的使用，又使該機率提高十倍乃至百倍。說到底，要在價格與風險之間進行權衡，SAS與高端硬碟擁有較佳的MTBF與BER，因此發生錯誤的機率較小（儘管不是零）；反之SATA能大幅節約購買設備的資本投入，卻會面臨較高的雙重故障機率。在此情況下，RAID6 市場便乘勢而起。

值得注意的是，上面提到的一些風險可以透過其他技術加以降低，例如定期掃描磁碟以避免區塊損壞的巡讀（Patrol Read），可以確保不會因為另一顆磁碟的損壞，造成同一條磁帶上的資料發生雙重故障。目前來說，RAID 6似乎是更適合SATA硬碟。不過就如同市場的預期，當磁碟容量與陣列規模不斷增加，RAID 6在SAS領域的應用商機也令人期待。

---作者為LSI公司企業策略總監---