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揭秘 QNAP NAS 的 Bad Block 訊息:從硬碟到 RAID 的資料守護

如果你在使用 QNAP NAS 時,注意到管理介面中出現「Bad Block」相關的錯誤訊息,或許會好奇:為什麼這個提示在硬碟狀態和 RAID 管理頁面中看起來不太一樣?甚至有時,一顆硬碟被標記為錯誤並移出 RAID 陣列,但 S.M.A.R.T. 數據或壞塊掃描(Bad Block Scan)卻顯示它仍然正常。這些情況其實反映了儲存技術中不同層次的運作邏輯,而非系統的異常。

作為 QNAP 用戶常見的疑問之一,我們希望透過這篇文章,帶你了解背後的三個關鍵概念:硬碟的壞扇區(Bad Sector)、SSD 的壞塊(Bad Block) 和 RAID 的壞塊(RAID Bad Block)。透過釐清它們的差異,你將更清楚這些訊息如何協助 QNAP NAS 保護你的資料,並讓你更安心地面對硬碟與 RAID 的狀態變化。

UI 會顯示各式各樣的錯誤訊息,究竟代表的意義是什麼?

S.M.A.R.T.:硬碟的健康預報

S.M.A.R.T. 是硬碟內建的預警系統,持續追蹤健康參數如壞扇區數量、讀寫錯誤率與溫度。當數值超出安全閾值,S.M.A.R.T. 會觸發警告,提示使用者潛在故障風險,但不會主動介入修復。S.M.A.R.T. 主要著眼於預測性診斷,它能讓使用者在硬碟問題惡化至無法正常運作前搶先採取行動,以防止問題持續擴大最終可能導致資料的永久性毀損。在 S.M.A.R.T 提供的各項數值中,「Reallocated_Event_Count」與「Uncorrectable_Sector_Count」為兩項重要指標,如果數值不為零則代表硬碟上已經開始出現故障區域,這也預示著硬碟的使用壽命可能接近終結。

Bad Sector & Bad Block(壞扇區 & 壞塊):硬碟的物理傷口

壞扇區 & 壞塊(Bad Sector & Bad Block) (後續統稱為壞區塊) 是指因物理損壞、製造缺陷或長期使用而無法正常讀寫的儲存單元。對於硬碟(HDD),其儲存基於磁性碟片,壞扇區通常是由碟片表面損壞或讀寫頭問題引起,而固態硬碟(SSD)的儲存是基於 NAND 快閃記憶體,壞塊則可能由記憶單元磨損或電子故障引起。為了應對這種情況,硬碟(HDD)和固態硬碟(SSD)在設計時都會預留一部分備用區塊(Spare Sectors / Spare Blocks),這些空間隱藏於使用者不可見的區域。當控制器在存取資料時檢測到壞區塊,硬碟內部的韌體會將該區域標記為不可用。若是在處理寫入請求時遭遇壞區塊,韌體將自動透過重新分配(Reallocation) 功能從備用區塊中分配一個新磁區處理寫入請求,將資料寫入新位置。然而當備用區塊用盡後,代表硬碟已經出現無法修復的資料丟失,此時用戶資料能否繼續存取就取決於 RAID 層的冗餘機制是否仍能還原原始資料。

QNAP RAID Bad Block (RAID 壞塊):系統層的錯誤保護

RAID 系統運作中可能會遭遇到無法正常讀取或寫入的「區塊」,這種問題雖大部分是由於上述的壞區塊所導致,但資料同步錯誤或其他硬體故障也可能導致 RAID 存取硬碟失敗,在有啟用 QNAP BBM 的情況下,RAID 5/6 會將存取範圍標記為 RAID 壞塊(RAID Bad Block)RAID 壞塊雖然名稱類似於上段談到的壞區塊,但兩者有本質上的差異。RAID 壞塊是 RAID 因存取硬碟時回報錯誤(可能是壞扇區/壞塊或其他故障)而被標記為不可用的資料區塊,來避免反覆嘗試讀取故障區域導致效能損失,也能更好的分辨及處理臨時和永久故障。

RAID 除了被動的標記外,當某顆硬碟回報讀取錯誤時,RAID 會使用冗餘資料還原出原始資料後重新寫入硬碟,以讓硬碟進行區塊重新分配來修復壞區塊。若失敗,RAID 才會將此資料位置標為 RAID 壞塊並紀錄於 RAID 元數據中。如同一硬碟持續出現 RAID 壞塊直到 RAID 元數據上的紀錄空間滿了,硬碟就會被 RAID 視為故障並移出陣列不再參與後續運作。

QNAP RAID BBM (Bad Block Management): QNAP 進階錯誤管理

QNAP RAID BBM 機制會持續監控 RAID 陣列中的硬碟健康狀態。如果偵測到某顆硬碟出現 RAID 壞塊,且 RAID 系統中已配有備用硬碟,則會直接進行故障硬碟資料鏡相移轉,並利用 RAID 其他成員硬碟資料來重建故障磁區資料並寫入到備用硬碟,在此過程中除了尚未完成重建的故障磁區資料外,其餘資料仍享有原本 RAID 5/6 的資料防護等級,將資料遺失的風險降到最低。

然而若沒有配置備用硬碟(Spare Disk) 的情況下,由於後續更換硬碟時仍會使所有資料的防護等級降低,為了避免使用者低估相關風險而繼續推遲硬碟,QNAP BBM 會自動將該硬碟從陣列中標為錯誤並移出陣列,來警示使用者其資料已存在高度風險,促使盡快更換有問題的硬碟。透過這樣的預防性措施,雖導致陣列暫時降階,卻能避免問題進一步惡化,進而降低因多重硬碟故障導致資料無法重建的嚴重後果。這樣的做法不僅保護資料安全,也讓使用者有機會在問題擴大前採取行動。我們建議使用者在收到硬碟被踢出的警報後,立即檢查系統狀態、更換受損硬碟,並考慮配置備用硬碟,以提升 RAID 的可靠性和容錯能力。

現在,讓我們回到開頭的疑問:為什麼「Bad Block」訊息在不同頁面看起來不太一樣?又為什麼硬碟可能被 RAID 踢除,但 S.M.A.R.T. 卻顯示正常?

這是因為 QNAP NAS 中硬碟與 RAID 各自專注於不同的保護目標,S.M.A.R.T. 和硬碟壞區塊關注的是硬碟本身的物理狀態;而 RAID 的壞塊管理(BBM)則從系統層面出發,處理任何可能影響資料完整性或效能的錯誤——不論這些錯誤是否直接來自硬碟的物理損壞。例如,RAID 可能因資料同步失敗或暫時性存取異常而標記壞塊並移出硬碟,這時 S.M.A.R.T. 不一定會記錄明顯問題。這種分層設計是為了確保資料安全與系統穩定性所做的考量,讓硬碟狀態與 RAID 狀態各自管理並發揮作用,共同守護你的資料。

如何保護你的資料?從日常維護到終極防線

資料保護並非一蹴可幾,透過使用 QNAP RAID 及 BBM 技術、定期的硬體狀態監測、有效的資料備份就可以來確保使用者的資料能得到完善保護。對於資料完整性及可用性有高度需求的用戶,會建議您使用相較於 RAID5 提供更高可用度的 RAID 6,並搭配至少一顆備用硬碟來盡量縮短保護空窗期。每月至少執行一次 RAID Scrubbing 來確保資料與冗餘資訊的一致性,修復因硬碟或其他故障導致的資料隱形損壞。

定期監控硬體健康狀態在資料保護議題上亦扮演關鍵角色。使用者可透過 QNAP storage & snapshot APP 來主動進行 S.M.A.R.T 檢測和壞區塊掃描並持續關注 S.M.A.R.T. 數值或狀態的改變,如觀察到「Reallocated_Event_Count」與「Uncorrectable_Sector_Count」兩項指標持續攀升,代表硬碟正頻繁修復壞扇區,可能已接近壽命極限,此時建議應儘快規劃硬碟更換。

QNAP NAS 提供多種工具來實現 NAS 資料的備份!QNAP Hybrid Backup Sync 能將 NAS 資料備份至遠端 QNAP NAS,也可將資料備份或同步至雲端空間。或是透過 QNAP Snapshot Replica 將本地快照快速而有效的進行增量備份到遠端的 QNAP NAS,並在需要時輕鬆還原或隨時存取個別檔案資料,確保即使在災難發生時仍能保證資料的安全性。

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