O que é a tecnologia RAID?

Setembro 2017


Apresentação da Tecnologia RAID

A tecnologia RAID (acrônimo para Redundant Array of Inexpensive Disks, às vezes Redundant Array of Independent Disks, traduz a matriz redundante de discos independentes) pode ser uma unidade de armazenamento de vários discos rígidos. A unidade assim criada (chamada de conjunto, tem uma alta tolerância a falhas (alta disponibilidade) ou maior capacidade/velocidade de gravação. A distribuição dos dados em vários discos rígidos permite aumentar a segurança e serviços relacionados confiabilidade.

Esta tecnologia foi desenvolvida em 1987 por três pesquisadores (Patterson, Gibson e Katz) na Universidade da Califórnia (Berkeley). Desde 1992 é o Conselho Consultivo RAID, que administra estas especificações. É uma grande capacidade de disco (e, portanto, caro) com discos de baixo custo menores (ou seja, cujo MTBF, Mean Time Between Failure, o tempo médio entre falhas é baixo).

Os discos montados com a tecnologia RAID podem ser usados de diferentes maneiras, chamado níveis de RAID. Aqui estão os mais utilizados: São 6 níveis. Cada um deles descreve a maneira pela qual os dados são distribuídos entre os discos:
  • Nível 0: chamado striping
  • Nível 1: chamados espelhamento, sombreamento o duplex
  • Nível 2: chamada distribuição com paridade (obsoleto)
  • Nível 3: chamada matriz de disco com dados bit-intercalados
  • Nível 4: chamada matriz de disco com dados bloco intercalados
  • Nível 5: chamada matriz de disco com blocos intercalados de paridade distribuída
  • Nível 6: chamada matriz de disco com blocos intercalados de paridade distribuída


Cada um destes níveis é um método de utilização do conjunto, com base em:
  • Performance
  • Custo
  • Acesso ao disco

Nível 0

O nível RAID 0, chamado de striping (traduza entrelaçamento, às vezes chamado injustamente de stripping) consiste em armazenar os dados discriminado-os no conjunto dos discos da matriz. Desta forma, não há nenhuma redundância, por isso não podemos falar sobre tolerância das falhas. Com efeito, em caso de falha de um disco, todos os dados distribuídos em discos serão perdidos.

No entanto, considerando que cada disco do grupo tem o seu próprio controlador, isto é uma solução que oferece uma alta velocidade alta de transferência.

RAID 0 é, portanto, a justaposição lógica (agregação) de várias unidades físicas. Em RAID 0, os dados são gravados com "Stripe" (em Inglês Stripes):


Falamos sobre o fator de inter calamento para caracterizar o tamanho relativo de fragmentos (Stripes) armazenado em cada unidade física. A taxa média de transferência depende deste fator (quanto menor é cada stripe, melhor é a taxa de débito).

Se um dos elementos da matriz é maior que os outros, o sistema de enchimento por Stripe se encontrará bloqueado quando os discos menores estiverem preenchidos. O tamanho final é, portanto, igual a duas vezes a capacidade do menor dos dois discos:
  • Dois discos de 2000 Go darão um disco lógico de 4000 Go.
  • Um disco de 1000 Go utilizado conjuntamente com um disco de 2000 proporcionará uma unidade lógica 2000 Go (1000 Go do segundo disco serão, então, inutilizados ou perdidos).


Nível 1

O nível 1 tem por objetivo duplicar a informação à armazenar em vários discos, por isso falamos de espelhamento, ou sombreamento para descrever este processo.


Assim, se obtém maior segurança dos dados, pois se um disco falhar, os dados estão salvos no outro. Aliás, leitura pode ser muito mais rápida, quando as duas unidades estiverem em funcionamento. Finalmente, considerando que cada disco possui o seu próprio controlador, o servidor pode continuar a funcionar mesmo que aconteça uma falha do disco, da mesma maneira que um caminhão pode continuar a andar se um de seus pneus, pois ele tem vários em cada eixo ...

Em contrapartida, a tecnologia RAID1 é muito cara, já que apenas a metade da capacidade de armazenamento é realmente utilizada.

Nível 2

O nível 2 RAID-2 já é obsoleto, pois ele propõe um controle de erro por código de Hamming de ora este último está agora diretamente integrado nos controladores de disco rígido.

Esta tecnologia armazena os dados com o mesmo princípio que com o RAID-0, mas, escrevendo em uma unidade diferente dos bits certificados ECC.
A tecnologia RAID 2 oferece um desempenho medíocre, mas um alto nível de segurança.

Nível 3

O nível 3 propõe armazenar os dados sob forma de octetos em cada disco e dedicar um dos seus discos na armazenagem de um bit de paridade.


Desta forma, se uma unidade falhar, seria possível reconstruir a informação a partir dos outros discos. Depois da "recuperação", o conteúdo do disco que falhou é integrado novamente. Por outro lado, se dois discos falhassem simultaneamente, seria impossível remediar a perda de dados.

Nível 4

O nível 4 é muito próximo do nível 3. A diferença se encontra no nível da paridade, que é feita sobre um setor (chamado bloco) e não no bit, e que é armazenado sobre um disco dedicado. Isto quer dizer, mais precisamente que o valor do fator de intercalação é diferente em relação ao RAID 3.


Assim para ler um número reduzido de blocos, o sistema não necessita ter acesso a múltiplas unidades físicas, mas apenas aqueles em que os dados são efetivamente armazenados. Em contrapartida, o disco contendo os dados de controle deve ter um tempo de acesso igual à soma do tempo de acesso dos outros discos para não limitar o desempenho do conjunto.

Nível 5

O nível 5 é similar ao nível 4, ou seja, a paridade é calculada no nível de um setor, mas repartida no conjunto dos discos da matriz.


Desta forma, RAID 5 melhora muito o acesso aos dados (ler e escrever), pois o acesso aos bits de paridade é distribuído entre os discos da matriz.

O modo RAID-5 permite obter um desempenho muito próximo aos obtidos em RAID-0, garantindo a alta tolerância às falhas de dados, é a razão pela qual é um dos modos RAID mais interessantes em termos de desempenho e confiabilidade.

Nível 6

Nível 6 foi adicionado aos níveis definidos em Berkeley. Ela define a utilização de duas funções de paridade e, assim, a sua armazenagem em dois discos dedicados. Esse nível permite assegurar a redundância em caso de avaria simultânea de ambas as unidades. Isso significa que é preciso pelo menos quatro unidades para colocar em funcionamento um sistema RAID-6.

Comparação

As soluções RAID geralmente aceitas são o RAID de nível 0, 1 e o RAID de nível 5.

A escolha de uma solução RAID está relacionada a três critérios:
  • Os Desempenhos: RAID 0 proporciona um melhor desempenho do que qualquer outro tipo de RAID, mas sem segurança. A perda de um disco faz perder todo o conjunto.
  • A segurança : RAID 1 e 5 de oferecem um elevado nível de segurança, no entanto, o método de reconstrução de discos varia entre as duas soluções. Em caso de falha do sistema, RAID 5 reconstrói a unidade ausente da partir das informações armazenadas nos outros discos, enquanto que RAID 1 faz uma cópia do disco à disco.
  • Os desempenhos: RAID 1 oferece melhor desempenho do que o RAID 5 em leitura, mas sofre quando tem grandes operações de gravação.
  • O custo: O custo está diretamente relacionado com a capacidade de armazenamento a ser implementado, a fim de ter alguma capacidade efetiva. Saiba que a solução RAID 5 dá um volume útil representando 80 a 90% do volume atribuído. RAID 1 oferece, por seu lado, somente um volume disponível representando 50% do volume total (pois a informação é duplicada).

Configurar uma solução RAID

Existem várias maneiras diferentes de implementar uma solução RAID em um servidor:
  • Por software: Trata-se geralmente de um drive no nível do Sistema Operacional do computador capaz de criar um volume lógico com vários discos SCSI ou IDE).
  • Com hardwares
    • Com hardware DASD (Direct Access Stockage Device) ): trata-se de unidades de armazenamento externos equipados com a sua própria fonte de alimentação. Além disso, esses materiais possuem conectores para a troca de discos, no ato, (geralmente se diz que este tipo de unidade é hot swappable). Este material gera seus próprios registros, de modo que é reconhecido como um disco SCSI standard.
    • Com controladores de disco RAID: trata-se de cartões se exibindo em slots PCI ou ISA e permitindo controlar diversos discos.


Há muitos mais tipos de RAID além daqueles descritos acima, neste Link
Artigo original de Homedual reformulado integralmente e publicado por Flo88
Tradução feita por Ana Spadari

Veja também

Artigo original publicado por Carlos-vialfa. Tradução feita por ninha25. Última modificação: 12 de outubro de 2016 às 18:49 por ninha25.
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