In today’s digital era, Network-Attached Storage (NAS) has become a critical tool for data management in both homes and businesses. As a leading brand in the NAS market, Synology offers several storage configurations: Synology Hybrid RAID (SHR), RAID 0, RAID 1, and Basic. This article delves into how each of these four modes works, their performance characteristics, capacity efficiency, and data-protection levels, while also providing real-world use-case guidance to help you choose the most suitable storage solution.

在当今数字化时代，网络附加存储(NAS)已成为家庭和企业数据管理的重要工具。作为 NAS 领域的知名品牌，群晖(Synology)提供了多种存储模式，包括 Synology Hybrid RAID(SHR)、RAID0、RAID1 和 Basic 模式。本文将深入解析这四种存储模式的工作原理、性能特点、容量利用率及数据安全性，并结合实际应用场景，帮助您选择最适合的存储方案。

一、存储阵列基础概念与 RAID 技术发展

1.1 存储阵列的基本概念

存储阵列，又称磁盘阵列，是指将多个独立的物理硬盘组合成一个逻辑单元的技术。这种技术旨在解决单个硬盘在容量、性能和可靠性方面的局限性。存储阵列通过条带化(Striping)、镜像(Mirroring)和奇偶校验(Parity)等技术，实现了数据的高效存储、快速访问和可靠保护。

在群晖 NAS 中，存储阵列通过"存储池"(Storage Pool)和"存储空间"(Storage Space)的概念来实现。存储池是物理硬盘的集合，而存储空间则是基于存储池创建的逻辑存储单元，可以应用不同的存储模式。

1.2 RAID 技术的起源与演进

RAID(独立磁盘冗余阵列)技术最初由加州大学伯克利分校的 David A. Patterson、Garth A. Gibson 和 Randy Katz 于 1987 年提出。他们的研究论文《A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)》奠定了 RAID 技术的基础，旨在通过组合多个廉价硬盘来替代昂贵的高性能硬盘，同时提高数据的安全性和访问性能。

RAID 技术的发展经历了从 RAID0/1 到 RAID5/6/10 的演进过程，形成了不同的 RAID 级别，满足不同应用场景的需求：

• RAID0：数据条带化，无冗余，追求极致性能
• RAID1：数据镜像，提供最高数据安全，但空间利用率低
• RAID5：条带化加分布式奇偶校验，平衡性能与安全性
• RAID6：双重奇偶校验，可容忍双盘故障
• RAID10：镜像与条带化的组合，兼顾性能与高数据安全

随着技术的发展，RAID 技术已从单纯的硬件实现扩展到软件和硬件结合的多种方案，为不同规模的存储需求提供了灵活的选择。

1.3 群晖 SHR 技术的创新与定位

Synology Hybrid RAID(SHR)是群晖公司专为 NAS 设计的智能存储模式，它结合了传统 RAID 技术的优点，并针对家用 NAS 场景进行了优化。

SHR 的核心创新在于其智能动态调整能力，能够根据硬盘数量和容量自动选择最合适的 RAID 模式：

• 单硬盘：相当于 Basic 模式
• 双硬盘：自动转为类似 RAID1 的镜像模式
• 三硬盘及以上：自动转为类似 RAID5 的模式
• 四硬盘及以上：可选择升级为 SHR-2 模式(类似 RAID6)

与传统 RAID 相比，SHR 的主要优势在于：

• 支持不同容量硬盘的灵活组合，避免空间浪费
• 无需手动选择 RAID 级别，简化了配置过程
• 支持动态扩容，可以随时添加或更换更大容量的硬盘
• 兼容群晖的 Btrfs 文件系统，提供快照和版本控制功能

二、四种存储模式详细解析

2.1 Basic 模式：简单高效，无冗余保护

Basic 模式是最基础的存储配置，每个硬盘独立工作，不进行任何形式的数据冗余或性能优化。这种模式在群晖 NAS 中被广泛用于单盘位设备，或作为多盘位设备中的扩展盘位。

工作原理

在 Basic 模式下，每个硬盘被单独识别为一个独立的存储空间，没有进行任何数据分条或冗余处理。数据直接写入单个硬盘，读取时也仅从该硬盘获取数据。

特点与优势

• 100% 的硬盘空间利用率，所有物理容量均可用于存储
• 配置简单，适合不熟悉 RAID 技术的新手用户
• 性能接近单个硬盘，读写速度与单盘性能基本一致
• 扩容灵活，可随时添加不同容量的硬盘

局限性

• 无数据冗余保护，单盘故障将导致所有数据丢失
• 无法容忍任何硬件故障，需额外进行数据备份
• 不支持性能优化，读写速度受限于单个硬盘性能

适用场景：Basic 模式最适合用于存储可重复获得的数据，如电影、音乐等多媒体文件，以及作为临时存储空间。对于重要数据，建议结合额外的备份方案使用。

2.2 RAID0：极致性能，零数据安全

RAID0 通过数据条带化技术，将数据分割成小块并分布到多个硬盘上同时读写，以提高整体性能。在群晖 NAS 中，RAID0 模式需要至少两块硬盘，且所有硬盘的容量利用率可达 100%。

工作原理

RAID0 采用条带化技术，将连续的数据块(通常称为"条带")分散存储在多个硬盘上。例如，一块数据的第一个部分存储在硬盘 A，第二个部分存储在硬盘 B，以此类推。读写操作时，多个硬盘可以同时工作，显著提高整体性能。

特点与优势

• 最高读写性能：理论上，N 块硬盘组成的 RAID0 阵列性能可达单盘的 N 倍
• 100% 容量利用率：所有硬盘空间均可用于存储数据
• 配置相对简单：只需选择 RAID0 模式并添加至少两块硬盘
• 适合大文件连续读写：如视频编辑、大型文件传输等场景

局限性

• 无数据冗余保护：任何一块硬盘故障都将导致整个阵列数据丢失
• 容错能力为零：无法容忍任何硬盘故障
• 数据恢复难度高：一旦硬盘故障，数据恢复成本高且成功率低

适用场景：RAID0 最适合对性能要求极高但对数据安全性要求不高的场景，如临时存储、缓存或可重复获取的大文件存储。重要数据不建议使用 RAID0，必须搭配额外的备份方案。

2.3 RAID1：镜像备份，高数据安全

RAID1 通过数据镜像技术，在两个或更多硬盘上同步存储完全相同的数据，提供最高的数据安全性。在群晖 NAS 中，RAID1 模式需要至少两块硬盘，且所有硬盘的容量利用率固定为 50%。

工作原理

RAID1 将数据完全复制到每一块硬盘上。当数据写入 RAID1 阵列时，系统会同时将数据写入所有成员硬盘。读取数据时，系统可以从任一硬盘读取数据，通常选择响应最快的硬盘。

特点与优势

• 最高数据安全性：可容忍任意一块硬盘故障
• 读取性能提升：读取操作可从多个硬盘并行获取数据
• 重建速度快：故障硬盘更换后，数据重建时间短
• 简单易懂：技术原理直观，易于理解

局限性

• 空间利用率仅为 50%：每块硬盘只能使用一半的容量
• 写入性能受限：数据需同步写入所有成员硬盘，写入速度可能低于单盘
• 不适合大规模存储：四盘位及以上 RAID1 方案成本过高
• 扩容受限：添加新硬盘不会增加可用空间，需重建整个阵列

适用场景：RAID1 最适合用于存储高价值、不可重复获得的数据，如重要工作文件、财务记录、个人照片等。对于双盘位 NAS，RAID1 是平衡性能与安全性的理想选择。

2.4 Synology Hybrid RAID(SHR)：智能混合，灵活扩展

SHR 是群晖专有的智能 RAID 技术，能够根据硬盘数量和容量自动选择最佳的 RAID 模式，并支持不同容量硬盘的灵活组合。SHR 在群晖 NAS 中提供了高度的易用性和空间利用率。

工作原理

SHR 基于 Linux md-RAID 和 LVM 技术实现，其核心在于将硬盘空间分成较小的块，并根据硬盘数量自动构建冗余结构：

• 单硬盘：Basic 模式，无冗余保护
• 双硬盘：类似 RAID1 的镜像模式
• 三硬盘及以上：类似 RAID5 的模式，提供单盘容错
• 四硬盘及以上：可选择升级为 SHR-2 模式(类似 RAID6)，提供双盘容错

特点与优势

• 智能自动选择 RAID 模式：无需用户手动决定 RAID 级别
• 支持不同容量硬盘组合：最大化利用现有硬盘空间
• 动态扩容能力：可随时添加或更换更大容量的硬盘
• 空间利用率高：相比传统 RAID，减少未使用空间的浪费
• 兼容群晖 Btrfs 文件系统：支持快照和版本控制功能
• 简化管理：DSM 操作系统提供直观的配置界面

局限性

• 性能略低于传统 RAID：在 RAID5/6 模式下，写入性能可能因校验计算而有所下降
• 仅限于群晖设备：无法在其他品牌的 NAS 上使用 SHR
• 需了解底层 RAID 原理：在高级配置或故障恢复时可能需要相关知识

适用场景：SHR 是群晖 NAS 的理想选择，特别适合以下情况：

• 硬盘容量不一致的多盘位 NAS
• 需要灵活扩展存储容量的场景
• 不熟悉 RAID 技术的新手用户
• 需要在不同阶段逐步升级存储方案的场景

三、性能、容量与安全性的对比分析

3.1 读写性能对比：速度与延迟

RAID0 在读写性能方面具有明显优势，尤其是写入性能，可以充分利用多块硬盘的并行处理能力。根据实测数据，在 3 块硬盘组成的 RAID0 阵列中，写入速度可达单盘的 2 倍以上，读取速度甚至可达 3 倍左右。

RAID1 在读取性能方面也有显著提升，因为系统可以从任一硬盘读取数据，通常选择响应最快的硬盘。然而，RAID1 的写入性能受限于同步写入多个硬盘的需求，通常与单盘性能相当或略低。

SHR 在性能方面取决于其底层 RAID 模式：

• SHR-1(类似 RAID1)：读取性能提升，写入性能与单盘相当
• SHR-5(类似 RAID5)：读取性能接近 RAID0，写入性能因校验计算略有下降

Basic 模式的性能与单个硬盘基本一致，没有性能优化。

3.2 容量利用率比较：空间效率

容量利用率是选择存储模式时的重要考量因素，直接影响存储成本和空间规划。

• Basic 和 RAID0：容量利用率为 100%，所有硬盘空间均可用于存储数据
• RAID1：容量利用率为 50%，每块硬盘只能使用一半的容量
• SHR：根据硬盘数量和容量动态调整，通常高于传统 RAID
• 双硬盘：50%(类似 RAID1)
• 三硬盘及以上：(N-1)×(最小硬盘容量) + 剩余空间利用(传统 RAID 无法利用)
• SHR-2：容量利用率为 50%(类似 RAID10)，可容忍双盘故障

以 3 块硬盘(2TB、2TB、3TB)为例：

• 传统 RAID5：容量为(2TB×2)=4TB，浪费 1TB 空间
• SHR：容量为(2TB×2)+(3TB-2TB)=5TB，有效利用所有空间

SHR 在混合容量硬盘场景中展现出显著的空间优势，这是其与传统 RAID 最根本的区别之一。

3.3 数据安全性评估：容错能力与风险

数据安全性是选择存储模式时最重要的考量因素，直接影响数据丢失的风险。

• Basic 和 RAID0：无任何数据冗余，单盘故障即导致全部数据丢失
• RAID1：可容忍任意一块硬盘故障，数据安全级别最高
• SHR-1：可容忍一块硬盘故障，类似于 RAID1
• SHR-2：可容忍两块硬盘故障，类似于 RAID6，但需至少四块硬盘

值得注意的是，RAID 和 SHR 仅提供硬件故障的容错能力，不等同于数据备份。对于重要数据，建议结合 RAID/SHR 与外部备份方案，如 Hyper Backup 或云存储。

四、不同场景下的存储模式选择指南

4.1 家庭用户：影音娱乐与个人文件存储

对于家庭 NAS 用户，存储模式的选择应平衡性能、空间利用率和数据安全性。根据家庭 NAS 的常见使用场景，以下建议可供参考：

• 双盘位家庭 NAS：
• 推荐配置：RAID1 或 SHR 模式
• 理由：RAID1 提供最高数据安全，适合存储家庭照片、视频等珍贵数据；SHR 则适合硬盘容量不一致的情况
• 性能考量：对于家庭用户，RAID1 的读取性能提升足以满足大多数需求
• 四盘位家庭 NAS：
• 推荐配置：SHR 或 RAID5 模式
• 理由：SHR 提供灵活的容量利用和自动扩展能力；RAID5 则提供良好的性价比和单盘容错能力
• 混合配置建议：可考虑将两块硬盘组成 RAID1(存放系统和重要数据)，其余两块使用 Basic 模式(存放多媒体文件)
• 多盘位家庭 NAS：
• 推荐配置：SHR-2 模式(四盘位及以上)
• 理由：提供双盘容错能力，适合存储大量家庭照片、视频等珍贵数据
• 空间规划：可先使用 SHR 模式，随着硬盘数量增加，可升级为 SHR-2

家庭用户特别注意事项：

• 硬盘容量不一致时，SHR 模式比传统 RAID 更具空间优势
• 多媒体文件可考虑使用 Basic 模式，但需确保有额外备份
• 家庭 NAS 建议预留至少一个空余盘位，便于未来扩容和故障处理

4.2 企业用户：关键业务数据保护

企业环境对数据安全性和可靠性要求更高，存储模式的选择应优先考虑数据保护能力，同时兼顾性能和成本。

• 小型企业 NAS：
• 推荐配置：RAID1 或 SHR 模式
• 理由：RAID1 提供最高数据安全，适合存储关键业务文件；SHR 则适合硬盘容量不一致的情况
• 性能考量：对于文档管理、邮件存储等场景，RAID1 的性能已足够
• 中型企业 NAS：
• 推荐配置：RAID5 或 SHR 模式
• 理由：提供良好的性价比和单盘容错能力，适合存储大量业务数据
• 容量规划：建议使用至少三块硬盘，并确保有足够空间应对业务增长
• 大型企业 NAS：
• 推荐配置：RAID6 或 SHR-2 模式
• 理由：提供双盘容错能力，适合存储高价值、不可丢失的关键业务数据
• 扩展考虑：建议使用支持多盘位的群晖高端型号，并规划未来扩展

企业用户特别注意事项：

• 企业级数据存储应定期备份，RAID/SHR 不能替代备份方案
• 重要业务数据建议使用 RAID10 或 SHR-2 模式，提供更高的数据安全性和性能
• 企业 NAS 应考虑使用企业级硬盘，提高稳定性和可靠性

4.3 特殊应用场景：监控系统与虚拟机部署

某些特殊应用场景对存储模式有特定需求，需根据具体需求进行选择。

• 监控存储系统：
• 推荐配置：RAID5 或 SHR 模式
• 理由：监控系统通常需要存储大量视频数据，RAID5/SHR 提供良好的空间利用率和单盘容错能力
• 性能考量：监控系统通常以写入为主，RAID5 的写入性能足以满足需求
• 虚拟机存储部署：
• 推荐配置：RAID10 或 SHR-2 模式
• 理由：虚拟机对存储性能和可靠性要求高，RAID10/SHR-2 提供更好的 I/O 性能和双盘容错能力
• 容量规划：虚拟机存储通常需要更多空间，建议使用大容量硬盘并合理规划 RAID 级别

特殊场景特别注意事项：

• 监控系统应考虑使用监控专用硬盘，提高写入耐久性
• 虚拟机存储应考虑使用 SSD 硬盘，提高随机读写性能
• 特殊场景建议咨询专业人士，确保存储方案满足特定需求

五、存储模式转换与升级策略

5.1 初始配置建议

NAS 的初始存储模式配置应基于当前需求和未来扩展计划。以下是针对不同盘位数的初始配置建议：

• 单盘位 NAS：必须使用 Basic 模式，但建议确保有额外备份
• 双盘位 NAS：推荐使用 RAID1 或 SHR 模式，提供基本数据保护
• 三盘位 NAS：推荐使用 SHR 模式，兼顾空间利用率和单盘容错
• 四盘位及以上 NAS：推荐使用 SHR 或 SHR-2 模式，提供更好的空间利用率和数据保护

初始配置注意事项：

• 硬盘品牌和型号尽量一致，提高兼容性和性能
• 硬盘容量尽量接近，避免空间浪费
• 考虑未来扩容计划，选择适合的存储模式
• 重要数据即使使用 RAID/SHR，也应有额外备份

5.2 硬盘扩容与升级方案

随着数据量的增长，NAS 存储空间可能需要扩容。群晖 NAS 提供了灵活的硬盘扩容和存储模式升级方案。

• 从单盘扩容到双盘：
• 使用存储管理器将新硬盘添加到存储池
• 选择 RAID1 模式，系统将自动创建镜像
• 不需要重建整个存储池，数据保持可用
• 从双盘扩容到三盘及以上：
• 使用存储管理器将新硬盘添加到存储池
• 系统将自动将 SHR 升级为类似 RAID5 的模式
• 数据保持可用，无需额外操作
• 从 SHR 升级到 SHR-2：
• 需至少四块硬盘
• 通过存储管理器选择"更改 RAID 类型"，将 SHR 升级为 SHR-2
• 需重建存储池，数据将暂时不可用
• 从传统 RAID 升级到 SHR：
• 需先转换为 Basic 模式
• 添加新硬盘后，系统将自动创建 SHR 存储池
• 数据保持可用，但需注意容量限制

扩容与升级注意事项：

• 升级 RAID 模式可能需要重建存储池，建议在低负载时段操作
• 数据备份是升级过程中的必要步骤，防止意外数据丢失
• 扩容时建议使用容量相近的硬盘，提高空间利用率

5.3 RAID 模式转换注意事项

在群晖 NAS 中转换 RAID 模式需谨慎操作，确保数据安全。以下是转换 RAID 模式的关键注意事项：

• 转换可行性：并非所有 RAID 模式之间都可以直接转换，例如 RAID0 无法直接转换为 RAID1，需先转为 Basic 模式
• 数据备份：转换前应确保有完整备份，防止数据丢失
• 系统停机时间：转换 RAID 模式可能导致系统暂时不可用，建议在低负载时段操作
• 性能影响：转换后系统可能需要一段时间重建数据，此时性能会有所下降
• 容量规划：转换前应了解目标 RAID 模式的容量要求，确保有足够的空间

附录:RAID 模式转换流程

1. 进入 DSM 的存储管理器
2. 选择要转换的存储池
3. 点击"更改 RAID 类型"
4. 选择目标 RAID 模式
5. 确认转换操作
6. 等待系统完成 RAID 模式转换和数据重建

转换后建议：转换完成后，应监控系统性能和存储状态，确保一切正常。同时，建议定期检查硬盘健康状况，及时更换故障硬盘。

总结

群晖 NAS 提供的四种存储模式各有优缺点，选择合适的存储模式需要考虑数据价值、性能需求、空间限制和未来扩展计划。

• Basic 模式：简单高效，无冗余保护，适合临时存储和可重复获得的数据
• RAID0：极致性能，零数据安全，适合对速度要求极高但可接受风险的场景
• RAID1：镜像备份，高数据安全，适合存储高价值、不可丢失的重要数据
• SHR 模式：智能混合，灵活扩展，适合硬盘容量不一致和需要逐步升级的场景

对于大多数用户而言，SHR 模式提供了最佳的平衡点，特别是在硬盘容量不一致的情况下。RAID1 则适合对数据安全有极高要求的场景。RAID0 虽然性能优异，但数据安全风险高，仅适合特定场景。

最重要的是，RAID/SHR 不能替代数据备份。对于重要数据，建议采用"3-2-1"备份策略：3 份数据副本，2 种不同存储介质，1 份异地备份。群晖的 Hyper Backup 功能可与 RAID/SHR 模式完美结合，提供全面的数据保护。

通过本文的全面解析，希望您能根据自身需求，选择最适合的群晖 NAS 存储模式，充分发挥 NAS 的价值，为您的数据提供安全可靠的存储解决方案。