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)2100%
RAID 1資料鏡像(Mirroring)250%可損失 1 顆
RAID 5分散式同位檢查(Parity)3(N-1)/N可損失 1 顆
RAID 0+1先分散再鏡像450%可損失同組 1 顆
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,主卡故障時切換無提升
Active-Active所有網卡同時傳輸倍增

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
離線式數毫秒一般個人電腦
在線互動式數毫秒較佳小型伺服器
在線式零切換最佳資料中心

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。