Tipos de RAID [Descubra Todos – 2020]

Se você já pensou em comprar um dispositivo ou servidor NAS, sem dúvidas você já encontrou o termo “RAID”.

No artigo de hoje vamos conhecer os tipos de raid RAID significa Redundant Array of Inexpensive Disks ou Redundant Array of Independent Disks, ou em português: Conjunto Redundante de Discos Independentes ou Conjunto Redundante de Discos Baratos.

Em geral, um sistema habilitado para RAID usa dois ou mais discos rígidos para melhorar o desempenho ou fornecer algum nível de tolerância a falhas para uma máquina – normalmente um NAS ou servidor.

A tolerância a falhas significa simplesmente fornecer uma rede de segurança para hardware com falha, garantindo que a máquina com o componente com falha, geralmente um disco rígido, ainda possa operar. A tolerância a falhas diminui as interrupções na produtividade e também diminui a chance de perda de dados.

A maneira como você configura essa tolerância a falhas depende do nível de RAID configurado. Os níveis de RAID dependem de quantos discos você tem em um dispositivo de armazenamento, da importância do failover e da recuperação da unidade para suas necessidades de dados e da importância de maximizar o desempenho.

O que é um RAID?

RAID é uma tecnologia de virtualização de armazenamento usada para organizar várias unidades em vários arranjos para atender a certos objetivos como redundância, velocidade e capacidade.

O RAID pode ser categorizado em RAID de software e RAID de hardware. No RAID de software, a arquitetura da memória é gerenciada pelo sistema operacional. No caso de RAID de hardware, há um controlador e processador dedicado presente dentro dos discos que gerenciam a memória. Existem vários níveis de raid conforme discutido abaixo.

Qual nível de RAID é o melhor

Conforme mencionado, existem vários níveis de RAID, e o que você escolher depende se você está usando RAID para desempenho ou tolerância a falhas (ou ambos).

Para a maioria das pequenas e médias empresas, RAID 5, RAID 6 e RAID 10 são suficientes para boa tolerância a falhas e desempenho. Se você tem um orçamento limitado e deseja obter o máximo dos discos que instalou em seu array, RAID 5 e RAID 6 são ideais.

Também é importante se você tem RAID de hardware ou software, porque o software suporta menos níveis do que o RAID baseado em hardware. No caso de RAID de hardware, o tipo de controlador que você possui também importa. Controladores diferentes suportam níveis diferentes de RAID e também determinam os tipos de discos que você pode usar em um array: SAS, SATA ou SSD.

Aqui está o resumo dos níveis populares de RAID:

RAID 0

O RAID 0 é baseado na distribuição de dados. Um fluxo de dados é dividido em vários segmentos ou blocos e cada um desses blocos é armazenado em discos diferentes. Portanto, quando o sistema deseja ler esses dados, ele pode fazer isso simultaneamente dos discos e juntá-los para reconstruir todo o fluxo de dados. A vantagem disso é que a velocidade aumenta drasticamente para operações de leitura e gravação. É ótimo para situações em que o desempenho é uma prioridade sobre outros aspectos. Além disso, a capacidade total de todo o volume é a soma das capacidades dos discos individuais. A desvantagem, como você já deve ter adivinhado, é que não há redundância. Se um dos discos falhar, todos os dados se tornam corrompidos e sem valor, pois não podem mais ser recriados.

Vantagens:

  • Aumento de desempenho para operações de leitura e gravação;
  • O espaço não é desperdiçado, pois todo o volume dos discos individuais é usado para armazenar dados exclusivos;

Desvantagens:

  • Não há redundância / duplicação de dados. Se um dos discos falhar, todos os dados serão perdidos.

Uso ideal:

O RAID 0 é ideal para armazenamento não crítico de dados que precisam ser lidos / gravados em alta velocidade, como em uma estação de retoque de imagem ou edição de vídeo.

Se você deseja usar o RAID 0 apenas para combinar a capacidade de armazenamento de unidades twee em um único volume, considere montar uma unidade no caminho de pasta da outra unidade. O RAID 0 é compatível com Linux, OS X e Windows e tem a vantagem de que uma única falha de unidade não afeta os dados do segundo disco ou unidade SSD.

RAID 1

RAID 1 usa o conceito de espelhamento de dados. Os dados são espelhados ou clonados em um conjunto idêntico de discos para que, se um dos discos falhar, o outro possa ser usado. O RAID 1 também melhora o desempenho de leitura, pois diferentes blocos de dados podem ser acessados dos discos simultaneamente. Isso pode ser explicado no diagrama abaixo. Um processo multithread pode acessar o Bloco 1 do Disco 1 e o Bloco 2 do Disco 2 ao mesmo tempo, aumentando assim a velocidade de leitura assim como o RAID 0. Mas, ao contrário do RAID 0, o RAID 1 possui desempenho de gravação é reduzido, pois todas as unidades devem ser atualizadas sempre que novos dados são escrito. Outra desvantagem é que espaço é desperdiçado para duplicar os dados, aumentando assim o custo para a proporção de armazenamento.

Vantagens

  • Os dados podem ser recuperados em caso de falha do disco;
  • Maior desempenho para operação de leitura;

Desvantagens

  • Desempenho de gravação lento;
  • O espaço é desperdiçado pela duplicação de dados, o que aumenta o custo por unidade de memória;

Uso ideal

RAID-1 é ideal para armazenamento de missão crítica, por exemplo, para sistemas de contabilidade. Também é adequado para pequenos servidores nos quais apenas duas unidades de dados serão usadas.

RAID 2

No caso do RAID 2, todos os dados são removidos (para os níveis de bits – não bloco). Cada bit é gravado em uma unidade / faixa diferente. Essa solução requer o uso do código de Hamming para correção de erros.

O número de discos usados ​​para armazenar informações é igual ao logaritmo do número de discos que protegem os dados mencionados. Todos os discos funcionam como um disco que tem uma capacidade igual à capacidade comum de todos usados ​​para armazenar dados. Embora seja interessante e tenha suas vantagens, não ouvimos falar de nenhuma implementação comercial.

Vantagens

Em caso de falha do HDD – qualquer parte do array é reconstruída pelos outros discos usados.

Desvantagens

Enquanto o RAID 2 está sendo usado, é importante sincronizar os discos. Tal solução requer que o controlador, que fabrica os discos, gire na mesma orientação angular – de outra forma, o índice não será alcançado ao mesmo tempo. A desintegração levará à total inutilidade das unidades na matriz.
A necessidade de uma geração longa de código de Hamming é problemática ao diminuir a velocidade de todo o sistema.

Uso ideal

O RAID 2 prova ser uma boa solução na área de segurança de dados.

RAID 3 – outro raro na prática

O RAID 3 funciona como o RAID 0 – ele usa a separação em nível de byte – mas também usa um disco adicional na matriz. É usado para armazenar somas de verificação e suporta um processador especial no cálculo de códigos de paridade – portanto, podemos chamá-lo de “disco de paridade”.

No RAID 3, os dados de configuração são divididos em bytes individuais e salvos em um disco. O byte de paridade é determinado para cada linha de dados e salvo no “disco de paridade” mencionado. Em caso de falha, permite recuperar os dados por meio de um cálculo adequado dos bytes restantes e bytes de paridade que lhes correspondem.

Vantagens

  • É a resistência a danos de um disco do arranjo.
  • Alta velocidade de leitura.

Desvantagens

  • Velocidade de gravação é ruim.
  • Quando o disco falha o sistema funcionará muito mais devagar.
  • Substituir um disco danificado é muito caro.
  • O disco usado para calcular somas de verificação – geralmente é o gargalo no desempenho de todo o array.

Uso ideal

Como pode ser facilmente visto, o RAID 3 não é uma solução boa, confiável ou barata. Portanto, como já foi mencionado, seu uso é raro na prática. Os sistemas baseados em RAID 3 destinam-se principalmente a implementações em que um pequeno número de usuários se refere a arquivos muito grandes.

RAID 4

O RAID 4 distribui os dados em vários discos exatamente como o RAID 0. Além disso, ele também armazena informações de paridade de todos os discos em um disco dedicado separado para obter redundância. No diagrama abaixo, o Disco 4 serve como o disco de paridade com blocos de paridade Ap, Bp, Cp e Dp. Portanto, se um dos discos falhar, os dados podem ser reconstruídos usando as informações de paridade desse disco. O espaço é usado de forma mais eficiente aqui quando comparado ao RAID 1, pois as informações de paridade usam muito menos espaço do que o espelhamento do disco. O desempenho de gravação torna-se lento porque todas as informações de paridade são gravadas em um único disco, o que é um gargalo. Este problema é resolvido no RAID 5 como veremos a seguir.

Vantagens

  • Redundância de dados eficiente em termos de custo por unidade de memória
  • Aumento de desempenho para operações de leitura devido à remoção de dados

Desvantagens

  • A operação de gravação é lenta
  • Se o disco de paridade dedicado falhar, a redundância de dados será perdida

RAID 5

O RAID 5 é muito semelhante ao RAID 4, mas aqui as informações de paridade são distribuídas por todos os discos em vez de armazená-las em um disco dedicado. Isso tem dois benefícios – primeiro, não há mais um gargalo, pois o estresse de paridade se equilibra usando todos os discos para armazenar informações de paridade e, segundo, não há possibilidade de perder a redundância de dados, pois um disco não armazena todas as informações de paridade.

Vantagens

  • Todas as vantagens do RAID 4 mais velocidade de gravação aumentada e melhor redundância de dados;

Desvantagens

  • Só pode lidar com uma única falha de disco

Uso ideal

O RAID 5 é um bom sistema completo que combina armazenamento eficiente com excelente segurança e desempenho decente. É ideal para servidores de arquivos e aplicativos com um número limitado de unidades de dados.

RAID 6 (paridade dupla)

O RAID usa o dobro de bits de paridade do que o RAID 5 para obter melhor redundância de dados. Isso aumenta a tolerância a falhas para até duas falhas de unidade no array. Cada disco possui dois blocos de paridade que são armazenados em discos diferentes na matriz. Esse RAID é uma infraestrutura muito prática para manter sistemas de alta disponibilidade.

Vantagens

  • Melhor redundância de dados. Pode lidar com até 2 unidades com falha

Desvantagens

  • Grande sobrecarga de paridade
  • Uso ideal

O RAID 6 é um bom sistema completo que combina armazenamento eficiente com segurança excelente e desempenho decente. É preferível a RAID 5 em servidores de arquivos e aplicativos que usam muitas unidades grandes para armazenamento de dados.

RAID 10 (RAID 1 + 0)

O RAID 10 combina RAID 1 e RAID 0 colocando-os em camadas na ordem oposta. Às vezes, ele também é chamado de RAID “aninhado” ou “híbrido”. Esta é uma “abordagem do melhor dos dois mundos”, porque tem o desempenho rápido do RAID 0 e a redundância do RAID 1. Nessa configuração, é preciso de no mínimo 4 discos vários blocos RAID 1 são conectados entre si para torná-lo semelhante ao RAID 0. Ele é usado nos casos em que é necessário um desempenho de disco enorme (maior que RAID 5 ou 6) junto com redundância.

Vantagens

  • Desempenho muito rápido
  • Redundância e tolerância a falhas

Desvantagens

  • O custo por unidade de memória é alto, pois os dados são espelhados

RAID não é um substituto para backup!

Todos os níveis de RAID, exceto RAID 0, oferecem proteção contra falha de uma única unidade. Um sistema RAID 6 sobrevive até mesmo a 2 discos morrendo simultaneamente. Para segurança completa, você ainda precisa fazer backup dos dados armazenados em um sistema RAID.

  • Esse backup será útil se todas as unidades falharem simultaneamente devido a um pico de energia.
  • É uma proteção quando o sistema de armazenamento é roubado.
  • Os backups podem ser mantidos fora do local em um local diferente. Isso pode ser útil se um desastre natural ou incêndio destruir seu local de trabalho.
  • O motivo mais importante para fazer backup de várias gerações de dados é o erro do usuário. Se alguém excluir acidentalmente alguns dados importantes e isso passar despercebido por várias horas, dias ou semanas, um bom conjunto de backups garante que você ainda possa recuperar esses arquivos.

Conclusão

Compreender os tipos de raid é muito importante para desenvolver uma infraestrutura de armazenamento que atenda às necessidades da organização. O RAID tem a capacidade de proteger contra falhas de disco e fornecer desempenho rápido. No entanto, ele não fornece nenhum meio de proteção contra corrupção de dados ou de implementação de recursos de segurança.

Lembre-se que o RAID pode ser uma ótima maneira de otimizar o desempenho do NAS e do servidor e se recuperar rapidamente de falhas de hardware, mas é apenas parte de uma solução geral de recuperação de desastres.

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