O que é RAID?
RAID é a sigla para Redundant Array of Independent Disks ou, em tradução livre, algo como "Matriz Redundante de Discos Independentes". Trata-se, basicamente, de uma solução computacional que combina vários discos rígidos (HDs) para formar uma única unidade lógica de armazenamento de dados.
E o que é unidade lógica? Em poucas palavras, no que se refere a RAID, trata-se de fazer com que o sistema operacional enxergue o conjunto de HDs como uma única unidade de armazenamento, independente da quantidade de dispositivos que estiver em uso. Hoje, além de HDs, é possível montar sistemas RAID baseados em SSD.
Fazer com que várias unidades de armazenamento trabalhem em conjunto resulta em muitas possibilidades:
- Se um HD sofrer danos, os dados existentes nele não serão perdidos, pois podem ser replicados em outra unidade (redundância);
- É possível aumentar a capacidade de armazenamento a qualquer momento com a adição de mais HDs;
- O acesso à informação pode se tornar mais rápido, pois os dados são distribuídos a todos os discos;
- Dependendo do caso, há maior tolerância a falhas, pois o sistema não é paralisado se uma unidade parar de funcionar;
- Um sistema RAID pode ser mais barato que um dispositivo de armazenamento mais sofisticado e, ao mesmo tempo, oferecer praticamente os mesmos resultados.
Não importa qual sistema RAID você utiliza.
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Sistemas Raid, 0,1,0+1,5,6,10 JBOD
Níveis de RAID
Para que um sistema RAID seja criado, é necessário utilizar pelo menos dois HDs (ou SSDs). Mas não é só isso: é necessário também definir o nível de RAID do sistema. Cada nível possui características distintas justamente para atender às mais variadas necessidades. A seguir, os níveis mais comuns:
RAID 0 (zero)
Também conhecido como striping (fracionamento), o nível RAID 0 é aquele onde os dados são divididos em pequenos segmentos e distribuídos entre os discos. Trata-se de um nível que não oferece proteção contra falhas, já que nele não existe redundância. Isso significa que uma falha em qualquer um dos discos pode ocasionar perda de informações para o sistema todo, especialmente porque "pedaços" do mesmo arquivo podem ficar armazenados em discos diferentes.
O foco do RAID 0 acaba sendo o desempenho, uma vez que o sistema praticamente soma a velocidade de transmissão de dados de cada unidade. Assim, pelo menos teoricamente, quanto mais discos houver no sistema, maior é a sua taxa de transferência. Não é difícil entender o porquê: como os dados são divididos, cada parte de um arquivo é gravada em unidades diferentes ao mesmo tempo. Se este processo acontecesse apenas em um único HD, a gravação seria uma pouco mais lenta, já que teria que ser feita sequencialmente.
Por ter estas características, o RAID 0 é muito utilizado em aplicações que lidam com grandes volumes de dados e não podem apresentar lentidão, como tratamento de imagens e edição de vídeos.
RAID 1
O RAID 1 é, provavelmente, o modelo mais conhecido. Nele, uma unidade "duplica" a outra, isto é, faz uma "cópia" da primeira, razão pela qual o nível também é conhecido como mirroring(espelhamento). Com isso, se o disco principal falhar, os dados podem ser recuperados imediatamente porque existe cópias no outro.
Perceba que, por conta desta característica, sistemas RAID 1 devem funcionar em pares, de forma que uma unidade sempre tenha um "clone". Na prática, isso significa que um sistema RAID composto por dois HDs com 500 GB cada terá justamente esta capacidade, em vez de 1 TB.
nível RAID 1 é claramente focado na proteção dos dados, ou seja, não torna o acesso mais rápido. Na verdade, pode até ocorrer uma ligeira perda de desempenho, uma vez que o processo de gravação acaba tendo que acontecer duas vezes, uma em cada unidade.
É importante observar, no entanto, que o uso de RAID 1 não dispensa soluções de backup. Como a duplicação dos dados é feita praticamente em tempo real, significa que se uma informação indevida for gravada na primeira unidade (como um vírus) ou se um arquivo importante for apagado por engano, o mesmo acontecerá no segundo disco. Por isso, RAID 1 se mostra mais adequado para proteger o sistema de falhas "físicas" das unidades.
RAID 0+1 e RAID 10
Tal como você já deve ter imaginado, o nível RAID 0+1 é um sistema "híbrido" (hybrid RAID), ou seja, que combina RAID 0 com RAID 1. Para isso, o sistema precisa ter pelo menos quatro unidades de armazenamento, duas para cada nível. Assim, tem-se uma solução RAID que considera tanto o aspecto do desempenho quanto o da redundância.
Há uma variação chamada RAID 10 (ou RAID 1+0) de funcionamento semelhante. A diferença essencial é que, no RAID 0+1, o sistema se transforma em RAID 0 em caso de falha; no RAID 1+0, o sistema assume o nível RAID 1.
RAID 5
O RAID 5 é outro nível bastante conhecido. Nele, o aspecto da redundância também é considerado, mas de maneira diferente: em vez de existir uma unidade de armazenamento inteira como réplica, os próprios discos servem de proteção. Deste modo, pode-se inclusive montar o sistema com quantidade ímpar de unidades. Mas, como isso é possível? Com o uso de um esquema de paridade.
Neste método de proteção, os dados são divididos em pequenos blocos. Cada um deles recebe um bit adicional - o bit de paridade - de acordo com a seguinte regra: se a quantidade de bits '1' do bloco for par, seu bit de paridade é '0'; se a quantidade de bits '1' for ímpar, o bit de paridade é '1'.
As informações de paridade - assim como os próprios dados - são distribuídas entre todos os discos do sistema. Via de regra, o espaço destinado à paridade é equivalente ao tamanho de um dos discos. Assim, um array formado por três HDs de 500 GB terá 1 TB para armazenamento e 500 GB para paridade.
A partir daí, se em uma tarefa de verificação o sistema constatar, por exemplo, que o bit de paridade de um bloco é '1', mas ali há uma quantidade par de bits, percebe que há um erro. Se houver apenas um bit com problema e se o sistema conseguir identificá-lo, conseguirá substituí-lo imediatamente. A restauração dos dados poderá ser feita inclusive depois de o HD ter sido trocado.
omo exemplo, imagine um bloco de dados com os bits '110X' e paridade '1'. O X indica um bit perdido, mas será que ele é '0' ou '1'? Como a paridade é '1', significa que o bloco é composto por quantidade ímpar de bits '1'. Logo, se X fosse '0', a paridade também deveria ser '0', pois ali existiria quantidade par de bits '1'. Isso significa que o bit X só pode ser '1'.
Durante a substituição, é possível manter o sistema em funcionamento, principalmente com o uso de equipamentos que suportam hot-swaping, ou seja, a troca de componentes sem necessidade de desligamento do computador. Isso é possível porque os dados são distribuídos entre todos os discos. Caso um falhe, o esquema de paridade permite recuperar os dados a partir das informações existentes nas demais unidades.
RAID 6
O RAID 5 é uma opção bastante interessante para sistemas que precisam aliar redundância com custos (relativamente) baixos, mas tem uma limitação considerável: consegue proteger o sistema se apenas um disco apresentar falha.
Uma maneira de lidar com isso é acrescentando um recurso de nome hot-spare ao sistema. Trata-se de um esquema onde um ou mais discos são acrescentados para ficar de reserva, entrando em ação tão logo uma unidade apresente problemas.
Outra alternativa interessante é o uso de RAID 6. Trata-se de uma especificação mais recente e parecida com o RAID 5, mas com uma importante diferença: trabalha com dois bits de paridade. Com isso, é possível oferecer redundância para até dois HDs no sistema, em vez de apenas um.
BOD (Just a Bunch Of Disks)
Quando o assunto é RAID, você também pode ouvir falar de JBOD, sigla para Just a Bunch Of Disks(algo como "Apenas um Conjunto de Discos"). Não se trata de um nível de RAID, mas sim de um método que simplesmente permite o uso em conjunto de dois ou mais HDs (independente de sua capacidade) de forma a fazer com que o sistema operacional enxergue o arranjo como uma única unidade lógica.
De fato, JBOD é semelhante ao RAID, mas não possui foco em desempenho ou redundância, considerando apenas o aumento da capacidade de armazenamento. Aqui, os dados são simplesmente gravados e, quando um disco fica lotado, a operação continua no outro. Desta forma, se um HD sofrer danos, os dados existentes nos demais não são prejudicados.
