Free RAID Calculator

RAID（Redundant Array of Independent Disks，早期亦称廉价磁盘冗余阵列）技术把多个物理硬盘组合成一个逻辑卷，从而在性能、可靠性或两者之间取得平衡。挑选合适的 RAID 级别是搭建存储系统时的关键决策，而借助一款 RAID 配置计算器（RAID Configuration Calculator）可以大大降低选择的复杂度。本文介绍的 RAID 阵列计算器（RAID Array Calculator）支持对主流 RAID 级别进行横向对比，涵盖存储容量、读写性能、容错能力以及硬件成本等维度，帮助您根据实际需求选出最优配置。

常见 RAID 级别逐一解析

RAID 0 – 条带化

RAID 0 将数据拆分成固定大小的块并轮流写入所有磁盘，这一过程称为条带化。由于读写操作能并行进行，阵列的整体吞吐量大致等于单盘速度乘以磁盘数量——例如使用 2 块盘即可获得大约 2 倍的读写速度。但 RAID 0 不提供任何冗余，任何一块盘故障都会导致全部数据丢失。因此它最适合对性能要求极高且数据可快速重建或已有独立备份的场景，比如游戏缓存、临时渲染或视频编辑工作区。

RAID 1 – 镜像

RAID 1 通过在每块盘上完整复制数据来提供冗余（镜像）。最少需要 2 块盘，可用容量为总容量的 50%。写入性能与单盘相当（因为同一数据需同时写入所有镜像盘），读取性能理论上可接近各盘速度之和，但实际结果受控制器性能影响较大。RAID 1 允许任意一块盘故障而不丢失数据，是追求高可靠性的基础方案。

RAID 5 – 条带化加奇偶校验

RAID 5 在条带化数据的同时为每一条带计算并存储一个奇偶校验块。最少需要 3 块盘，可用容量为总容量减去一块盘的等量空间，即利用率 = $(n-1)/n$。读取性能可达 $(n-1)$ 倍单盘速度；写入时因为需要实时计算奇偶信息，通常没有增益。RAID 5 允许至多一块盘同时故障。故障后的重建过程会消耗大量时间与计算资源，且重建期间若再坏一块盘则数据彻底丢失。

RAID 6 – 双奇偶校验

RAID 6 在 RAID 5 基础上增加第二个独立的奇偶校验块，因此能承受最多两块盘同时故障。最少需要 4 块盘，可用容量为总容量减去两块盘的等量空间（利用率 = $(n-2)/n$）。读取性能约等于 $(n-2)$ 倍单盘速度，写入性能因双奇偶计算而更慢。该级别适用于数据安全性要求较高的环境，如归档存储或关键业务数据库。

RAID 1E – 条带与镜像的组合

RAID 1E 将条带化与镜像融合：数据块被条带化分布，同时每一数据块在后续磁盘上有一个镜像副本。最少需要 3 块盘，可用容量为总容量的 50%。当某块盘故障时，数据可从镜像中恢复。该级别适合因硬件限制必须使用奇数盘数的场景，但若可用偶数盘，RAID 10 通常能提供更好的容错特性。

嵌套 RAID：RAID 10、RAID 50 与 RAID 60

这类级别将基础 RAID（1、5、6）与上层条带化（RAID 0）结合，以同时优化性能与冗余。

• RAID 10（1+0）：由多个 RAID 1 镜像子阵列条带化而成。最少需要 4 块盘（偶数），可用容量恒为 50%。理论读取速度可达磁盘总数倍，写入速度达到磁盘数量的一半。每个镜像组可容忍一块盘故障，整个阵列最多可容忍两块盘故障，但若同一镜像组的两块盘均损坏则数据丢失。
• RAID 50（5+0）：将多个 RAID 5 子阵列条带化。容量利用率起步为 67%，读取速度约等于总盘数减去子阵列数，写入性能无增益。每个 RAID 5 子阵列可容忍一块盘故障。
• RAID 60（6+0）：由多个 RAID 6 子阵列条带化而成，每个子阵列可容忍两块盘故障。容量利用率起始为 50%，读取性能因双奇偶而低于 RAID 50。

RAID 5E 与 RAID 5EE

这两种级别在 RAID 5 的基础上内嵌了热备空间。当检测到磁盘故障后，阵列能自动使用预留空间启动重建，无需人工插拔磁盘。RAID 5E 将备用空间存放在每块盘的末端，RAID 5EE 则将备用空间均匀分布在整个阵列中。它们最少需要 4 块盘，可用容量略低于标准 RAID 5，但自动重建机制显著缩短了数据风险窗口。

如何使用这款 RAID 存储计算器

这款 RAID 存储计算器（RAID Storage Calculator）提供了直观的交互式配置流程，具体步骤如下：

1. 选择 RAID 级别：从下拉菜单中选取要评估的级别（支持以上所有类型）。
2. 输入单盘容量：假设阵列中所有磁盘容量相同；如果实际存在混合容量，请以最小容量的磁盘为准。
3. 设置磁盘数量：输入计划使用的磁盘数。计算器会实时显示该级别对磁盘数量的最低要求（如偶数、奇数或最小数）。
4. 查看容量统计：该区域（即 RAID 大小计算器）展示可用容量、不可用容量以及容量利用率（百分比）。
5. 性能对比：RAID 性能计算器（RAID Performance Calculator）给出理论最大读写速率相对于单盘的倍数。这些数值是理想的近似值，但足够用于不同级别之间的相对比较。
6. 容错能力：RAID 容错计算器（RAID Fault Tolerance Calculator）显示阵列可承受的同时故障磁盘数；可将鼠标悬停提示上查看详细含义。
7. 成本估算：输入单盘价格后，计算器自动算出每可用 TB 的存储成本以及总磁盘成本（仅计算硬盘本身，不包括额外 RAID 控制器硬件）。

通过以上步骤，您可以快速对比不同方案，从而做出更明智的存储决策。

实测对比：RAID 6 与 RAID 10

假设您需要构建一个提供 3 TB 可用存储的阵列。

RAID 6 方案
使用 5 块 1 TB 磁盘。双奇偶校验占用等效两块盘的容量，因此可用容量为 5 TB – 2 TB = 3 TB，利用率 60%。

$$\text{利用率} = \frac{3\ \text{TB}}{5\ \text{TB}} \times 100\% = 60\%$$

最大理论读取速度为 $5 - 2 = 3$ 倍单盘速度；写入性能无增益。容错能力：至多两块盘同时故障。
若每块盘售价 50 美元，总成本 $5 \times 50 = 250$ 美元，每可用 TB 成本为：

$$\frac{250\ \text{USD}}{3\ \text{TB}} \approx 83.33\ \text{USD/TB}$$

RAID 10 方案
要获得相同的 3 TB 可用容量，由于利用率恒为 50%，需准备总容量 6 TB，即 6 块 1 TB 磁盘。
可用容量为 $6 \times 1\text{TB} \times 50\% = 3\text{TB}$，利用率 50%。
最大理论读取速度为 6 倍单盘速度，写入速度为 3 倍单盘速度。容错方面，阵列允许每个镜像组损坏一块盘，最多两块；但若同一镜像组的两块盘同时失效则数据丢失，因此容错性略弱于 RAID 6。
总成本 $6 \times 50 = 300$ 美元，每可用 TB 成本：

$$\frac{300\ \text{USD}}{3\ \text{TB}} = 100\ \text{USD/TB}$$

小结
RAID 6 在写入性能上无增益，但容错能力更强且磁盘成本略低；RAID 10 在读写速度上均明显占优，但成本较高且某些故障模式下容错稍逊。最终选择应取决于具体应用对读写频率及数据安全的要求。