voltar

RAID

Redundant Array of Independent Drives (ou Disks), também denominado Redundant Array of Inexpensive Drives (ou Disks) ou mais conhecido como simplesmente RAID ou ainda em português: Conjunto Redundante de Discos Independentes ou também Conjunto Redundante de Discos Econômicos, é um meio de se criar uma unidade virtual de armazenamento composta por vários discos individuais, com a finalidade de ganhar segurança e desempenho.

A primeira idéia de RAID foi desenvolvida pela IBM em 1978, para melhorar a confiabilidade e segurança de sistemas através de redundância.

Popularmente, RAID seriam dois ou mais discos (por exemplo, HD ou disco rígido) trabalhando simultaneamente para um mesmo fim, por exemplo, citando o exemplo de RAID-1 logo abaixo, serviria como um espelhamento simples, rápido e confiável entre dois discos, para fazer o backup de um disco em outro.

Vantagens

• Ganho de desempenho no acesso.
• Redundância em caso de falha em um dos discos.
• Uso múltiplo de várias unidades de discos.
• Facilidade em recuperação de conteúdo "perdido".

Níveis de RAID

Níveis de RAID são as várias maneiras de combinar discos para um fim.

RAID

O sistema RAID consiste em um conjunto de dois ou mais discos rígidos com dois objetivos básicos: tornar o sistema de disco mais rápido (isto é, acelerar o carregamento de dados do disco), através de uma técnica chamada divisão de dados (data striping ou RAID 0) e/ou tornar o sistema de disco mais seguro, através de uma técnica chamada espelhamento (mirroring ou RAID 1). Essas duas técnicas podem ser usadas isoladamente ou em conjunto.



RAID 0 Linear

É uma simples concatenação de partições para criar uma grande partição virtual. Isto é possível se existirem várias unidades pequenas, com as quais o administrador pode criar uma única e grande partição. Esta concatenação não oferece redundância, e de facto diminui a confiabilidade total: se qualquer um dos discos falhar, a partição combinada falha.Geralmente usada para estender o tamanho total de um volume.

RAID 0 Striping

No striping, ou distribuição, os dados são subdivididos em segmentos consecutivos (stripes, ou faixas) que são escritos seqüencialmente através de cada um dos discos de um array, ou conjunto. Cada segmento tem um tamanho definido em blocos. A distribuição, ou striping, oferece melhor desempenho comparado a discos individuais, se o tamanho de cada segmento for ajustado de acordo com a aplicação que utilizará o conjunto, ou array.

No caso da aplicação armazenar pequenos registros de dados, preferem-se segmentos grandes. Se o tamanho de segmento para um disco é grande o suficiente para conter um registro inteiro, os discos do array podem responder independentemente para as requisições simultâneas de dados. Caso contrário, se a aplicação armazenar grandes registros de dados, os segmentos de pequeno tamanho são os mais apropriados. Se um determinado registro de dados está armazenado em vários discos do array, o conteúdo do registro pode ser lido em paralelo, aumentando o desempenho total do sistema.

Há problemas de confiabilidade e desempenho. RAID 0 não terá desempenho desejado com sistemas operacionais que não oferecem suporte a busca combinada de setores. Uma desvantagem desta organização é que a confiança se torna geometricamente pior. Um disco SLED com um tempo médio de vida de 20.000 horas será 4 vezes mais seguro do que 4 discos funcionando em paralelo com RAID 0 (admitindo-se que a capacidade de armazenamento somada dos quatro discos for igual ao do disco SLED). Como não existe redundância, não há confiabilidade neste tipo de organização.

RAID 1

RAID 1 é o nível de RAID que implementa o espelhamento de disco, também conhecido como mirror. Para esta implementação são necessários no mínimo dois discos. O funcionamento deste nível é simples: todos os dados são gravados em dois discos diferentes; se um disco falhar ou for removido, os dados preservados no outro disco permitem a não descontinuidade da operação do sistema.

Apesar de muitas implementações de RAID 1 envolverem dois grupos de dados (daí o termo espelho ou mirror), três ou mais grupos podem ser criados se a alta confiabilidade for desejada. O RAID 1 é o que oferece maior segurança, pois toda informação é guardada simultaneamente em dois ou mais discos. Se ocorrer uma falha num dos discos do array, o sistema pode continuar a trabalhar sem interrupções, utilizando o disco que ficou operacional. Os dados então são reconstruídos num disco de reposição (spare disk) usando dados do(s) disco(s) sobrevivente(s). O processo de reconstrução do espelho tem algum impacto sobre o desempenho de I/O do array, pois todos os dados terão de ser lidos e copiados do(s) disco(s) intacto(s) para o disco de reposição.

Com o RAID 1 consegue-se duplicar o desempenho na leitura de informação, pois as operações de leitura podem ser repartidas pelos dois discos.








RAID 2

Raramente são usados, e em algum momento ficaram obsoletos pelas novas tecnologias de disco. RAID 2 é similar ao RAID 4, mas armazena informação ECC (Error Correcting Code), que é a informação de controle de erros, no lugar da paridade. Este facto possibilitou uma pequena protecção adicional, visto que todas as unidades de disco mais novas incorporaram ECC internamente.O RAID 2 origina uma maior consistência dos dados se houver queda de energia durante a escrita. Baterias de segurança e um encerramento correcto podem oferecer os mesmos benefícios.

RAID 3

RAID-3RAID 3 é similar ao RAID 4, excepto pelo facto de que ele usa o menor tamanho possível para o stripe. Como resultado, qualquer pedido de leitura invocará todos os discos, tornando as requisições de sobreposição de I/O difíceis ou impossíveis.

A fim de evitar o atraso em razão da latência rotacional, o RAID 3 exige que todos os eixos das unidades de disco estejam sincronizados. A maioria das unidades de disco mais recentes não possuem a opção de sincronização do eixo, ou se são capazes disto, faltam os conectores necessários, cabos e documentação do fabricante.

RAID 4

Funciona com dois ou mais discos iguais. Um dos discos guarda a paridade (uma forma de soma de segurança) da informação contida nos discos. Se algum dos discos avariar, a paridade pode ser imediatamente utilizada para reconstituir o seu conteúdo. Os discos restantes, usados para armazenar dados, são configurados para usarem segmentos suficientemente grandes (tamanho medido em blocos) para acomodar um registo inteiro. Isto permite leituras independentes da informação armazenada, fazendo do RAID 4 um array perfeitamente ajustado para ambientes transaccionais que requerem muitas leituras pequenas e simultâneas.

O RAID 4 assim como outros RAID's, cuja característica é utilizarem paridade, usam um processo de recuperação de dados mais envolvente que arrays espelhados, como RAID 1. Este nível também é útil para criar discos virtuais de grande dimensão, pois consegue somar o espaço total oferecido por todos os discos, exceto o disco de paridade. O desempenho oferecido é razoável nas operações de leitura, pois podem ser utilizados todos os discos em simultâneo.

Sempre que os dados são escritos no array, as informações são lidas do disco de paridade e um novo dado sobre paridade deve ser escrito para o respectivo disco antes da próxima requisição de escrita ser realizada. Por causa dessas duas operações de I/O, o disco de paridade é o factor limitante do desempenho total do array. Devido ao facto do disco requerer somente um disco adicional para protecção de dados, este RAID é mais acessível em termos monetários que a implementação do RAID 1.

RAID 5

RAID-5O RAID 5 é frequentemente usado e funciona similarmente ao RAID 4, mas supera alguns dos problemas mais comuns sofridos por esse tipo. As informações sobre paridade para os dados do array são distribuídas ao longo de todos os discos do array , ao invés de serem armazenadas num disco dedicado, oferecendo assim mais desempenho que o RAID 4, e, simultaneamente, tolerância a falhas.

Para aumentar o desempenho de leitura de um array RAID 5, o tamanho de cada segmento em que os dados são divididos pode ser optimizado para o array que estiver a ser utilizado. O desempenho geral de um array RAID 5 é equivalente ao de um RAID 4, excepto no caso de leituras sequenciais, que reduzem a eficiência dos algoritmos de leitura por causa da distribuição das informações sobre paridade. A informação sobre paridade é distribuída por todos os discos; perdendo-se um, reduz-se a disponibilidade de ambos os dados e a paridade, até à recuperação do disco que falhou. Isto causa degradação do desempenho de leitura e de escrita.

Não é recomendado para bases de dados, devido à penalidade de desempenho em escritas pela necessidade de gravar a paridade e ao risco de perda do conjunto quando um segundo disco falhar durante a recuperação de uma falha qualquer; vide RAID 1+0, ou 10, abaixo.

RAID 6

É um padrão relativamente novo, suportado por apenas algumas controladoras. É semelhante ao RAID 5, porém usa o dobro de bits de paridade, garantindo a integridade dos dados caso até 2 dos HDs falhem ao mesmo tempo. Ao usar 8 HDs de 20 GB cada um em RAID 6, teremos 120 GB de dados e 40 GB de paridade.

RAID 0 (zero) + 1

RAID-0+1O RAID 0 + 1 é uma combinação dos níveis 0 (Striping) e 1 (Mirroring), onde os dados são divididos entre os discos para melhorar o rendimento, mas também utilizam outros discos para duplicar as informações. Assim, é possível utilizar o bom rendimento do nível 0 com a redundância do nível 1. No entanto, é necessário pelo menos 4 discos para montar um RAID desse tipo. Tais características fazem do RAID 0 + 1 o mais rápido e seguro, porém o mais caro de ser implantado. No RAID 0+1, se um dos discos vier a falhar, o sistema vira um RAID 0.






RAID 1+0

RAID-10O RAID 1+0, ou 10, exige ao menos 4 discos rígidos. Cada par será espelhado, garantindo redundância, e os pares serão distribuídos, melhorando desempenho. Até metade dos discos pode falhar simultaneamente, sem colocar o conjunto a perder, desde que não falhem os dois discos de um espelho qualquer — razão pela qual usam-se discos de lotes diferentes de cada ‘lado’ do espelho. É o nível recomendado para bases de dados, por ser o mais seguro e dos mais velozes, assim como qualquer outro uso onde a necessidade de economia não se sobreponha à segurança e desempenho.

[editar] RAID 50 É um arranjo híbrido que usa as técnicas de RAID com paridade em conjunção com a segmentação de dados. Um arranjo RAID-50 é essencialmente um arranjo com as informações segmentadas através de dois ou mais arranjos. Veja o esquema representativo abaixo:

RAID 0
RAID 5			RAID 5			RAID 5
120 GB	120 GB	120 GB	120 GB	120 GB	120 GB	120 GB	120 GB	120 GB
A1	A2	Ap	A3	A4	Ap	A5	A6	Ap
B1	Bp	B2	B3	Bp	B4	B5	Bp	B6
Cp	C1	C2	Cp	C3	C4	Cp	C5	C6
D1	D2	Dp	D3	D4	Dp	D5	D6	Dp