Entendendo Tudo sobre RAID

RAID

RAID, sigla de redundant array of independent disks (Conjunto Redundante de Discos Independentes), e com pelo menos dois discos rígidos você pode montar um arranjo RAID de modo a aumentar capacidade/desempenho/confiabilidade que você pretende atingir.

RAID 0 (Striping)

É um RAID, onde o objetivo é unicamente melhorar o desempenho, sacrificando a confiabilidade.

Ao usar o RAID  0, todos os HD’s passam a ser acessados como se fossem um único drive. Ao serem gravados, os arquivos são fragmentados nos vários discos, permitindo que os fragmentos possam ser lidos e gravados simultaneamente, com todos os HD realizando parte do trabalho. Usando RAID 0 a performance fica em um patamar próximo da velocidade de todos os HDs somada. Ao usar 4 HDs com uma taxa de transferência e 50 MB/s (em leituras seqüenciais) em RAID 0, você teria uma taxa de transferência total de quase 200 MB/s em muitas situações.

Ao criar um RAID 0 com 4 HDs de 500 GB em RAID 0, você teria um espaço total de armazenamento de 2 TB, onde toda a capacidade é dedicada ao armazenamento de dados, sem redundância.

O problema é que todos os HD armazenam apenas fragmentos de cada arquivo e não arquivos completos. Por causa desta peculiaridade, caso qualquer um dos HD’s apresente defeito, você simplesmente perde todos os dados.

O RAID 0 é possivelmente o mais usado em desktops e também em alguns servidores de alto desempenho. Ele é a melhor opção caso você queira o melhor desempenho possível e tenha como manter um backup atualizado dos dados gravados.

Assim como em outros modos RAID, não é realmente obrigatório usar HDs idênticos, mas isso é fortemente aconselhável, pois tanto a capacidade quanto o desempenho ficam limitados à capacidade do HD mais lento.

Ao utilizar um HD de 500 GB e outro de 300 GB em RAID 0, o sistema ignora os últimos 200 GB do HD maior, de forma que você acaba ficando com um total de 600 GB disponíveis. Os acessos também precisam ser sincronizados, de forma que ao utilizar um HD com taxa de transferência máxima de 50 MB/s, em conjunto com 30 MB/s, você acaba tendo um máximo de 60 MB/s. Ou seja, utilizar dois HDs diferentes é possível, mas geralmente não é um bom negócio.

RAID 1 (Mirroring)

O RAID 1 (Mirroring) usando dois HDs,  o segundo armazenará uma imagem idêntica do primeiro. Na pratica, será como se você tivesse apenas um disco rígido instalado, mas caso o disco titular falhe por qualquer motivo, você terá uma cópia de segurança armazenada no segundo disco. Este é o modo ideal se você deseja aumentar a confiabilidade do sistema.

Também é possível utilizar RAID 1 com quatro ou mais discos (desde que seja utilizado sempre um número par). Neste caso, um dos discos de cada par é visto pelo sistema como um HD separado e o outro ficam ocultos, guardado a cópia atualizada do primeiro. Ao utilizar 4 HDs de 500 GB em RAID 1, por exemplo, o sistema enxergaria 2 HDs, de 500 GB cada um.

Usar RAID 1 não proporciona qualquer ganho de desempenho. Pelo contrário, ele acaba causando uma pequena perda em comparação com usar um único drive, já que todas as alterações precisam ser duplicadas e realizadas em ambos os drives.

Caso um dos HDs titulares falhe, o segundo entra em ação automaticamente, substituindo-o até que você possa substituir o drive.

Uma dica é que, ao fazer RAID 1 utilizando discos IDE, procure colocar um em cada uma das duas interfaces IDE da placa, isto melhorará o desempenho. Outro ponto é que caso os dois discos estejam na mesma interface, como master e slave, você precisa reiniciar o micro caso o primeiro falhe. Usando um em cada interface, a controladora fará a troca automaticamente, sem necessidade de reset. Da próxima vez que inicializar o micro você receberá um aviso pedindo para substituir o HD defeituoso.

Este problema não afeta as controladoras SATA, já que nelas cada HD é ligado a uma porta separada, sem a divisão de master/slave como nos HDs IDE.

Ao invés de usar dois HDs em RAID 1, seus dados estarão mais seguros se você colocar o segundo HD numa gaveta USB e usá-lo para manter backups de todos os arquivos e dados pessoais. Deixe o HD desconectado do PC e, de preferência, guarde-o num local separado ou carregue-o com você.

RAID  5 (Parity Across Disks)

O RAID 5 é um modo é muito utilizado em servidores com um grande número de HD’s. Ele utiliza um método bastante engenhoso para criar uma camada de redundância, sacrificando apenas uma fração do espaço total, ao invés de simplesmente usar metade dos HD’s para armazenar cópias completas, como no caso do RAID 1.

O RAID 5 usa um sistema de paridade para manter a integridade dos dados. Os arquivos são divididos em fragmentos de tamanho configurável e, para cada grupo de fragmentos, é gerado um fragmento adicional, contendo códigos de paridade.

Note que, ao invés de reservar um HD inteiro para a tarefa, os códigos de correção são espalhados entre os discos. Desta forma, é possível gravar dados simultaneamente em todos os HDs, melhorando o desempenho.

O RAID 5 pode ser implementado com a partir de 3 discos. Independentemente da quantidade de discos usados, sempre temos sacrificado o espaço equivalente a um deles. Ou seja, quanto maior é a quantidade de discos usados no array, menor é a proporção de espaço desperdiçado.

Em um sistema com 5 HDs de 500 GB, teríamos 2 TB de espaço disponível e 500 GB de espaço consumido pelos códigos de paridade. Usando 8 HDs teremos 3.5 TB para dados e os mesmos 500 GB para paridade, e assim por diante.

Graças à forma como os bits de paridade são dispostos, é possível recuperar os dados de qualquer um dos HDs que eventualmente falhe. Mais ainda, o sistema pode continuar funcionando normalmente, mesmo sem um dos HDs.

A idéia por trás desta aparente "mágica" é bastante simples. A paridade consiste em adicionar um bit adicional para cada grupo de bits. Ao usar 5 HDs, por exemplo, temos um bit extra para cada 4 bits de dados.

Caso dentro destes 4 bits exista um número par de bits 1, então o bit de paridade é 0. Caso exista um número ímpar de bits 1, então o bit de paridade é 1.

Veja que, graças ao bit de paridade, é possível saber apenas que, dentro do grupo de 4 bits existe um número par ou ímpar de bits 1. Isso é o suficiente para recuperar qualquer um dos 4 bits que seja perdido, desde que sejam respeitadas duas condições:

a) Que apenas um bit de cada grupo seja perdido

b) Que se saiba qual dos bits foi perdido

No RAID 5 cada um dos bits dentro de cada grupo fica guardado em um dos HDs. Quando um deles é perdido, a controladora sabe exatamente quais bits foram perdidos e têm condições de recuperá-los usando uma verificação muito simples. A controladora pode manter o sistema funcionando mesmo sem um dos HDs, realizando estes cálculos em tempo real para obter os dados que estavam armazenados nele. Quando o HD é finalmente substituído, a controladora reescreve todos os dados (usando o mesmo processo) e o sistema volta ao estado original.

RAID 6

O RAID 6 é um padrão relativamente novo, suportado por apenas algumas controladoras. Ele 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 7 HDs de 500 GB em RAID 6, por exemplo, teríamos 2.5 TB para dados mais 1 TB de códigos de paridade.

A percentagem de espaço sacrificado decai conforme são acrescentados mais discos, de forma que o uso do RAID 6 vai tornado-se progressivamente mais atrativo. No caso de um grande servidor, com 41 HDs, por exemplo, seria sacrificado o espaço equivalente a apenas dois discos, ou seja, menos de 5% do espaço total. Em troca, ganha-se proteção contra a possibilidade de um segundo HD falhar durante o processo de substituição e reconstrução dos dados do primeiro.

Tanto no caso do RAID 5, quanto no RAID 6, o servidor continua funcionando normalmente durante todo o processo de substituição do disco, embora a performance decaia, sobretudo logo depois da substituição do drive defeituoso, quando o sistema precisa regravar os dados, lendo as informações armazenados em todos os outros discos e fazendo os cálculos de paridade.

RAID 10

O RAID 10 (Mirror/Strip) é um modo que pode ser usado apenas caso você tenha a partir de 4 discos rígidos e o módulo total seja um número par (6, 8, etc.). Neste modo, metade dos HDs serão usados em modo striping (RAID 0), enquanto a segunda metade armazena uma cópia dos dados dos primeiros, assegurando a segurança.

Este modo é na verdade uma combinação do RAID 0 e RAID 1, daí o nome. O ponto fraco é que você sacrifica metade da capacidade total. Usando 4 HDs de 500 GB, por exemplo, você fica com apenas 1 TB de espaço disponível. No RAID 10 você obtém o dobro de desempenho que em um HD sozinho, mas sem abrir mão da segurança.