RAID (Matriz Redundante de Discos Independentes)

RAID - (Matriz Redundante de Discos Independentes)

Com a grande evolução dos computadores surgiu a necessidade de mais do que simplesmente guardar dados, soluções de armazenamento devem fornecer acesso à informação de maneira eficiente, em tempo hábil e, dependendo do caso, oferecendo algum tipo de proteção contra falhas. É neste ponto que os sistemas RAID (Matriz Redundante de Discos Independentes) entram em ação.

Atualmente existem diversas características associadas à servidores e storages: fontes redundantes, gabinetes low profile, placas mãe biprocessadas e RAID.

RAID, acrônimo de Redundant Array of Inexpensive (ou Independent) Disks é um subsistema de armazenamento utilizado em servidores e storages de dados que utiliza dois ou mais discos rígidos para construir um conjunto lógico, abstraído da aplicação ou do usuário, visando a segurança e/ou performance do sistema.

De acordo com a aplicação de determinado equipamento, podemos utilizar diferentes combinações de algoritmos de leitura e escrita para os discos.

Estas instruções são gerenciadas pela controladora RAID (via hardware) ou também por um sistema operacional (via software).

Implementação Via software

Na implementação via software, o sistema operacional gerencia o RAID através da controladora de discos, sem a necessidade de um controlador de RAIDs, tornando-a mais barata.

Nesse tipo de implementação, todo o processamento necessário para o gerenciamento do RAID é feito pela CPU.

Toda movimentação de dados(leitura e escrita) é feita por uma camada de software que faz a abstração entre a operação lógica (RAID) e os discos físicos, e é controlada pelo sistema operacional.

A configuração do RAID via software é feita pelo sistema operacional, que precisa ter implementado no próprio núcleo a utilização de RAIDs via software. É possível criar RAIDs via software no Mac OS X, Linux, FreeBSD e no Windows (Algumas versões).

Implementação Via hardware

Controladoras RAID em hardware usam layouts de disco proprietários (e diferentes). Por isso, normalmente não é possível misturar controladoras de fabricantes diferentes. Eles não utilizam recursos do processador. O BIOS pode iniciar (dar boot) por ela, e um integração maior com o driver de dispositivo pode oferecer um melhor tratamento de erros.

Uma implementação de RAID em hardware requer pelo menos uma controladora especialmente dedicada para isso. Em uma estação de trabalho (PC comum) isso pode ser uma placa de expansão PCI, PCI-e ou uma placa integrada à placa-mãe. Controladoras utilizando a maioria dos tipos de drive podem ser usadas – IDE/ATA, Serial ATA, SCSI, SSA, Fibre Channel, e às vezes uma combinação. A controladora e os discos utilizados devem estar isolados. Podem estar conectados diretamente ao computador, ou conectados via SAN. A controladora gerencia os drives e faz os cálculos de paridade necessários pelo nível de RAID escolhido.

A maioria das implementações em hardware proveem cache de leitura e escrita, o que (dependendo da carga de I/O) melhora a performance. Na maioria dos casos, o cache de escrita é não volátil (protegido por bateria), e portanto, escritas pendentes não são perdidas no caso de uma falha no suprimento de energia. Implementações em hardware promovem performance garantida, não sobrecarregam o processador e podem suportar vários sistemas operacionais, já que a controladora apresentará ao sistema operacional um disco simples.

A maioria das implementações em hardware também suporta o “hot-swapping”, permitindo que discos com falha sejam substituídos enquanto o sistema está sendo executado.

Falso RAID

A implementação via software geralmente não possui uma fácil configuração. Já na implementação via hardware as controladoras tem um preço muito elevado. Então foi criada uma “controladora barata” que em vez de um chip controlador RAID você utiliza uma combinação de funções especiais na BIOS da placa e drivers instalados no sistema operacional.

Cada diferente combinação de instruções é denominada “nível RAID”, e cada uma emprega as operações de I/O nos discos de acordo com a necessidade do equipamento.

Alguns níveis RAID tem como objetivo prover uma camada de segurança ao sistema, outros são utilizados para aumentar performance de leitura e escrita dos discos, enquanto existem níveis RAID que podem somar ambas as opções anteriores.

Existem diversos níveis RAID, contudo neste post apresentamos somente os mais utilizados atualmente no mercado.

Níveis de RAID

A tecnologia RAID funciona de várias maneiras. Tais maneiras são conhecidas como "níveis de RAID". Existem 4 níveis mais usados, que são os níveis 0, 1, 5 e 10 (ou 1+0).

A tecnologia RAID é um dos principais conceitos quando o assunto é armazenamento de dados. Sua eficiência é comprovada por se tratar de uma tecnologia em uso há vários anos e que mesmo assim "não sai de moda". Grandes empresas, como a Intel, oferecem soluções de RAID, e essa tecnologia é possível de ser encontrada até mesmo em computadores domésticos. É muito provável que o RAID ainda venha a apresentar novos meios de funcionalidades, ampliando seu uso para os mais diversos tipos de necessidade de armazenamento e acesso à dados.

RAID 0 - PERFORMANCE Os blocos de dados são divididos entre os discos, aumentando consideravelmente a performance de leitura e escrita do conjunto RAID. Contudo, em caso de perda de um dos discos, haverá perda total dos dados.

NÃO TEMOS TOLERÂNCIA A FALHAS
MÍNIMO 2 DISCOS
QUANTO MAIS DISCOS, MELHOR A PERFORMANCE.
NÃO NECESSITA TRABALHAR EM PARIDADE

RAID 1 - ESPELHAMENTO É basicamente o espelhamento dos discos: os dados gravados no disco 1 serão automaticamente gravados no disco 2.Em caso de perda de um dos discos, os dados permanecem íntegros. Contudo, esta solução consome o dobro de discos para armazenamento.

DUPLICA DADOS
PRECISA DE 2 HD’s – NO MÍNIMO.
TRABALHA EM PARIDADE ENTRE OS HD’s
CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO NÃO CORRESPONDE COM A TOTALIZAÇÃO DA CAPACIDADE FÍSICA
PERMITE A FALHA DE METADE DOS DISCOS

RAID 5 - PERFORMANCE SEGURA FRAGMENTADA Os blocos de dados são distribuídos entre os discos, aumentando a performance de leitura e escrita.

Há ainda dados de paridade distribuídos também entre os discos, gerados por um algoritmo que permite em caso de perda de um dos discos, que os dados permaneçam íntegros.

É uma opção que soma segurança e performance, porém, todo arranjo RAID 5 com 3 ou até 21 discos irá consumir um dos discos para paridade.

PRECISA-SE NO MÍNIMO DE 3 DISCOS
NÃO TRABALHA EM PARIDADE
POSSUI UNIDADE PARA BANCO DE DADOS
PERMITE A FALHA DE APENAS 1 HD
EXIGE QUE TENHA UMA CONTROLADORA ESPECÍFICA ( SAS )
MAIS USUAL COM HD SAS

RAID 10 ou 1+0 -PERFORMANCE C/ SEGURANÇA É A MISTURA DO RAID 0 COM O RAID 1, POR ISTO É CHAMADO TAMBÉM DE RAID 1+0, ELE FAZ A GRAVAÇÃO EM PARIDADE DIVIDINDO OS DISCOS EM DOIS GRUPOS, SENDO QUE O PRIMEIRO IRÁ GRAVAR AS INFORMAÇÕES FRAGMENTADAS DOS DADOS, E NO SEGUNDO GRUPO ELE ESPELHARÁ TODAS AS INFORMAÇÕES DO SEGUNDO GRUPO. Com isto, aumenta-se a performance do servidor ou storage, sem perder a segurança do arranjo RAID.

TRABALHA EM PARIDADE MÍNIMA DE 4 HD’s
FRAGMENTA DADOS E AO MESMO TEMPO ESPELHA EM OUTRO CONJUNTO DE HD’S
PERMITE A FALHA DA METADE DOS HD’S
EXIGE QUE TENHA UMA CONTROLADORA ESPECÍFICA ( SAS )
ACONSELHA QUE USE UNIDADE DE HD SAS

Como configurar RAID em poucas palavras

Reunimos um pequeno guia sobre como colocá-lo discos rígidos ou SSDs em um array RAID. Nós vamos mostrar como fazer isso com o controlador RAID do chipset Intel Z77. Tenha em mente que todos os dados são apagados quando a criação de um array RAID, então melhor usar novos discos ou fazer um back-up em primeiro lugar.

Passo 1: Quando você quiser usar o controlador RAID onboard na placa-mãe, entrar na BIOS e definir o modo SATA para RAID.

Passo 2: Reinicie o PC, e durante a inicialização ele irá reconhecer o controlador RAID. Com chipsets Intel você pressionar CTRL + I para entrar no menu de configuração RAID.

Passo 3: No menu de configuração RAID que você selecione Criar volume RAID .

Passo 4: Na próxima tela você dá a matriz um nome, e você escolher o tipo RAID (0, 1, 10 ou 5). Em seguida, selecione Selecionar discos.

Passo 5: Use a barra de espaço para selecionar os discos que você deseja incluir na matriz RAID, pressione enter.

Passo 6: Você tem a opção para mudar o tamanho da faixa, mas a configuração padrão é geralmente a melhor. Selecione Criar volume, o que irá, em seguida, criar o array RAID.

Atenção: Quando você instala o Windows em um array RAID, ele vai pedir para os controladores para os controladores RAID. Você pode carregá-los a partir de um CD-ROM ou USB stick.