RAID 磁碟陣列#
RAID(Redundant Array of Independent Disks) 透過多顆磁碟的組合,提升效能、容量或容錯能力。
常見 RAID 等級比較#
| RAID 等級 | 原理 | 最少磁碟數 | 可用容量 | 容錯能力 | 讀取效能 | 寫入效能 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | 資料分散(Striping) | 2 | 100% | 無 | 高 | 高 |
| RAID 1 | 資料鏡像(Mirroring) | 2 | 50% | 可損失 1 顆 | 高 | 中 |
| RAID 5 | 分散式同位檢查(Parity) | 3 | (N-1)/N | 可損失 1 顆 | 高 | 中 |
| RAID 0+1 | 先分散再鏡像 | 4 | 50% | 可損失同組 1 顆 | 高 | 高 |
graph TB
subgraph "RAID 1(鏡像)"
D1[磁碟 A<br/>完整資料] --- D2[磁碟 B<br/>完整複本]
end
subgraph "RAID 5(分散同位)"
D3["磁碟 1<br/>A1 | B2 | P3"]
D4["磁碟 2<br/>P1 | B1 | C2"]
D5["磁碟 3<br/>A2 | P2 | C1"]
end重點: RAID 不能取代備份。RAID 防範的是硬體故障,無法防範誤刪、病毒或邏輯損壞,仍需搭配定期備份策略。
Teaming(網路介面聚合)#
Teaming 將多張網路卡綁定為一個邏輯介面,提升頻寬與容錯能力。
| 模式 | 說明 | 容錯 | 頻寬 |
|---|---|---|---|
| Active-Standby | 一主一備,主卡故障時切換 | 有 | 無提升 |
| Active-Active | 所有網卡同時傳輸 | 有 | 倍增 |
容錯與叢集#
容錯(Fault Tolerance)#
在元件故障時,系統仍能持續運作不中斷,通常透過冗餘元件實現。
叢集(Cluster)#
將多台伺服器組成群組,對外提供單一服務。依用途分為:
| 叢集類型 | 目的 | 說明 |
|---|---|---|
| HA 叢集 | 高可用 | 主機故障時備機自動接手 |
| 負載平衡叢集 | 效能 | 將請求分散至多台伺服器 |
| 運算叢集 | 算力 | 多台伺服器協作處理大量運算 |
graph TB
Client[用戶端] --> LB[負載平衡器]
LB --> S1[伺服器 1]
LB --> S2[伺服器 2]
LB --> S3[伺服器 3]
S1 --> Storage[共享儲存]
S2 --> Storage
S3 --> Storage儲存共享與資料鏡像架構#
儲存共享架構#
叢集中的所有節點連接至同一儲存設備(SAN/NAS),確保資料一致性。
資料鏡像架構#
透過即時同步複製,將資料寫入多個儲存設備,適用於災難復原(DR)場景。
| 架構 | 儲存設備數量 | 資料一致性 | 適用場景 |
|---|---|---|---|
| 儲存共享 | 1(共享) | 天然一致 | HA 叢集 |
| 資料鏡像 | 2+(各自獨立) | 需同步機制 | 異地備援 |
伺服器負載平衡技術#
負載平衡(Load Balancing) 將流量分散至多台伺服器,避免單一伺服器過載。
常見排程演算法#
| 演算法 | 說明 | 適用場景 |
|---|---|---|
| 輪詢(Round Robin) | 依序輪流分配 | 伺服器規格相同 |
| 加權輪詢 | 依伺服器權重分配 | 伺服器規格不同 |
| 最少連線 | 分配給目前連線最少的伺服器 | 連線持續時間差異大 |
| 來源 IP 雜湊 | 同一 IP 導向同一伺服器 | 需 Session 維持 |
廣域負載平衡技術#
廣域負載平衡(GSLB) 跨越地理區域,將使用者引導至最近或最佳的資料中心。
graph TB
User[使用者] -->|DNS 查詢| GSLB[GSLB 控制器]
GSLB -->|亞洲使用者| DC1[東京資料中心]
GSLB -->|歐洲使用者| DC2[倫敦資料中心]
GSLB -->|美洲使用者| DC3[紐約資料中心]常見實作方式:
| 方式 | 說明 |
|---|---|
| DNS 負載平衡 | 根據使用者地理位置回傳不同 IP |
| Anycast | 多個資料中心共用同一 IP,由網路路由至最近節點 |
UPS 不斷電系統#
UPS(Uninterruptible Power Supply) 在市電中斷時提供臨時電力,確保伺服器能正常關機或切換至備援電源。
| UPS 類型 | 切換時間 | 電力品質 | 成本 | 適用場景 |
|---|---|---|---|---|
| 離線式 | 數毫秒 | 一般 | 低 | 個人電腦 |
| 在線互動式 | 數毫秒 | 較佳 | 中 | 小型伺服器 |
| 在線式 | 零切換 | 最佳 | 高 | 資料中心 |
注意: UPS 僅提供短時間供電(通常 5-30 分鐘),目的是爭取安全關機或切換至發電機的時間,不能作為長期供電方案。