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1 AID - Wikipédia, a enciclopédia livre de 10 5/10/ :30 Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre. Redundant Array of Independent Drives, também denominado Redundant Array of Inexpensive Drives ou mais conhecido como simplesmente RAID ou ainda em português: Conjunto Redundante de Discos Independentes ou também Conjunto Redundante de Discos Econômicos, é um meio de se criar um sub-sistema de armazenamento composta por vários discos individuais, com a finalidade de ganhar segurança e desempenho. A primeira idéia de RAID foi desenvolvida pela IBM em 1978, para melhorar a confiabilidade e segurança de sistemas através de redundância. [carece de fontes?] Popularmente, RAID seriam dois ou mais discos (por exemplo, HD ou disco rígido) trabalhando simultaneamente para um mesmo fim, por exemplo, citando o exemplo de RAID-1 logo abaixo, serviria como um espelhamento simples, rápido e confiável entre dois discos, para fazer o backup de um disco em outro. Apesar do RAID oferecer segurança e confiabilidade na adição de redundância e evitar falhas dos discos, o RAID não protege contra falhas de energia ou erros de operação. Falhas de energia, código errado de [[kernel]] ou erros operacionais podem danificar os dados de forma irrecuperável. 1 História 2 Vantagens 3 Arquiteturas 3.1 Implementação Via software 3.2 Implementação Via hardware 3.3 Fake RAID 3.4 Comparação entre as arquiteturas 4 Níveis de RAID 4.1 RAID RAID 0 Linear RAID 0 Striping 4.2 RAID RAID RAID RAID RAID RAID 0 (zero) RAID RAID RAID Ver também 6 Ligações externas O RAID foi proposto em 1988 por David A. Patterson, Garth A. Gibson e Randy H. Katz na publicação "Um

2 2 de 10 5/10/ :30 Caso para Conjuntos de Discos Redundantes Econômicos (RAID)". Publicado na Conferência SIGMOD de 1988: pp Ganho de desempenho no acesso. Redundância em caso de falha em um dos discos. Uso múltiplo de várias unidades de discos. Facilidade em recuperação de conteúdo "perdido". 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 kernel a utilização de RAIDs via software. É possível criar RAIDs via software no Linux, FreeBSD, como no Windows 2000, XP, 2003 Server e Vista. 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. A BIOS pode iniciar (dar boot) por ela, e um integração maior com o driver de dispositivo pode oferecer um melhor tratamento de erros. Um 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-mae. Controladoras utilizando a maioria dos tipos de drive podem ser usadas - IDE/ATA, SATA, 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 implementaçãos em hardware provêem 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 provêem 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. Fake RAID A implementação via software geralmente não possui uma facil configuração. Já na implementação via

3 3 de 10 5/10/ :30 hardware as controladoras tem um preço muito elevado. Então foi criada uma "controladora barata" que em vez de um chip controlador RAID voce utiliza uma combinação de funções especias na BIOS da placa e drivers instalados no sistema operacional. trepcc Comparação entre as arquiteturas Ao compararmos RAIDs por software e por hardware percebe-se que os implementados através de [[software]] são mais flexíveis que os via [[hardware]]. Por outro lado, os primeiros exigem da CPU mais tempo de processamento. Comparando os dispositivos de blocos, os em software também são flexíveis podendo ser usados em discos inteiros, partições ou outro dispositivo de bloco. Níveis de RAID são as várias maneiras de combinar discos para um fim. RAID O sistema RAID consiste em um conjunto de dois ou mais discos rígidos com dois objetivos básicos: 1 - Tornar o sistema de disco mais rápido (isto é, acelerar o carregamento de dados do disco), através de uma técnica chamada divisão de dados (data striping ou RAID 0); 2 - Tornar o sistema de disco mais seguro, através de uma técnica chamada espelhamento (mirroring ou RAID 1). Essas duas técnicas podem ser usadas isoladamente ou em conjunto. RAID 0 Linear É uma simples concatenação de partições para criar uma grande partição virtual. RAID-0 RAID 0 Striping

4 4 de 10 5/10/ :30 No striping, ou distribuição, os dados são subdivididos em segmentos consecutivos (stripes, ou faixas) que são escritos seqüencialmente através de cada um dos discos de um array, ou conjunto. Cada segmento tem um tamanho definido em blocos. A distribuição, ou striping, oferece melhor desempenho comparado a discos individuais, se o tamanho de cada segmento for ajustado de acordo com a aplicação que utilizará o conjunto, ou array. Há problemas de confiabilidade e desempenho. RAID 0 não terá desempenho desejado com sistemas operacionais que não oferecem suporte a busca combinada de setores. Uma desvantagem desta organização é que a confiança se torna geometricamente pior. Um disco SLED com um tempo médio de vida de horas será 4 vezes mais seguro do que 4 discos funcionando em paralelo com RAID 0 (admitindo-se que a capacidade de armazenamento somada dos quatro discos for igual ao do disco SLED). Como não existe redundância, não há confiabilidade neste tipo de organização. RAID-0 - Acesso rápido as informações (até 50% mais rápido). - Custo baixo para expansão de memória. RAID 1 - Caso algum dos setores de algum dos HD s venha a apresentar perda de informações, o mesmo arquivo que está dividido entre os mesmos setores dos demais HD s não terão mais sentido existir, pois uma parte do arquivo foi corrompida, ou seja, caso algum disco falhe, não tem como recuperar. - Não é usado paridade.

5 5 de 10 5/10/ :30 RAID 1 é o nível de RAID que implementa o espelhamento de disco, também conhecido como mirror. Para esta implementação são necessários no mínimo dois discos. O funcionamento deste nível é simples: todos os dados são gravados em dois discos diferentes; se um disco falhar ou for removido, os dados preservados no outro disco permitem a não descontinuidade da operação do sistema. Com o RAID 1 consegue-se duplicar o desempenho na leitura de informação, pois as operações de leitura podem ser repartidas pelos dois discos. - Caso algum setor de um dos discos venha a falhar, basta recuperar o setor defeituoso copiando os arquivos contidos do segundo disco. - Segurança nos dados (com relação a possíveis defeitos que possam ocorrer no HD). RAID-1 RAID 2 - Custo relativamente alto se comparado ao RAID 0. - Ocorre aumento no tempo de escrita. - Não é usado paridade. RAID 2 é similar ao RAID 4, mas armazena informação ECC (Error Correcting Code), que é a informação de controle de erros, no lugar da paridade. Este fato possibilita uma pequena protecção adicional, porém o RAID 2 ficou obsoleto pelas novas tecnologias de disco já possuírem este tipo de correcção internamente. O RAID 2 origina uma maior consistência dos dados se houver queda de energia durante a escrita. Baterias de segurança e um encerramento correto podem oferecer os mesmos benefícios Vantagem: RAID-1 - Usa ECC; Desvantagem: - Hoje em dia há tecnologias melhores para o mesmo fim; RAID 3

6 6 de 10 5/10/ :30 RAID 3 é similar ao RAID 4, exceto pelo fato de que ele usa o menor tamanho possível para o stripe. Como resultado, qualquer pedido de leitura invocará todos os discos, tornando as requisições de sobreposição de I/O difíceis ou impossíveis. A fim de evitar o atraso em razão da latência rotacional, o RAID 3 exige que todos os eixos das unidades de disco estejam sincronizados. A maioria das unidades de disco mais recentes não possuem a opção de sincronização do eixo, ou se são capazes disto, faltam os conectores necessários, cabos e documentação do fabricante. RAID-3 - Leitura rápida - Escrita rápida - Possui controle de erros Desvantagem: RAID 4 - Montagem difícil via software Funciona com dois ou mais discos iguais. Um dos discos guarda a paridade (uma forma de soma de segurança) da informação contida nos discos. Se algum dos discos avariar, a paridade pode ser imediatamente utilizada para reconstituir o seu conteúdo. Os discos restantes, usados para armazenar dados, são configurados para usarem segmentos suficientemente grandes (tamanho medido em blocos) para acomodar um registro inteiro. Isto permite leituras independentes da informação armazenada, fazendo do RAID 4 um array perfeitamente ajustado para ambientes transacionais que requerem muitas leituras pequenas e simultâneas. O RAID 4 assim como outros RAID's, cuja característica é utilizarem paridade, usam um processo de recuperação de dados mais envolvente que arrays espelhados, como RAID 1. Este nível também é útil para criar discos virtuais de grande dimensão, pois consegue somar o espaço total oferecido por todos os discos, exceto o disco de paridade. O desempenho oferecido é razoável nas operações de leitura, pois podem ser utilizados todos os discos em simultâneo. Sempre que os dados são escritos no array, as informações são lidas do disco de paridade e um novo dado sobre paridade deve ser escrito para o respectivo disco antes da próxima requisição de escrita ser realizada. Por causa dessas duas operações de I/O, o disco de paridade é o factor limitante do desempenho total do array. Devido ao facto do disco requerer somente um disco adicional para protecção de dados, este RAID é mais acessível em termos monetários que a implementação do RAID 1. - Taxa de leitura rápida; - Possibilidade do aumento de área de discos físicos. - Taxa de gravação lenta. - Em comparação com o RAID 1, em caso de falha do disco, a reconstrução é difícil, pois o RAID 1 já tem o dado pronto no disco espelhado.

7 7 de 10 5/10/ :30 RAID 5 - Tecnologia não mais usada por haver melhores para o mesmo fim. O RAID 5 é frequentemente usado e funciona similarmente ao RAID 4, mas supera alguns dos problemas mais comuns sofridos por esse tipo. As informações sobre RAID-5 paridade para os dados do array são distribuídas ao longo de todos os discos do array, ao invés de serem armazenadas num disco dedicado, oferecendo assim mais desempenho que o RAID 4, e, simultaneamente, tolerância a falhas. RAID-5 Para aumentar o desempenho de leitura de um array RAID 5, o tamanho de cada segmento em que os dados são divididos pode ser optimizado para o array que estiver a ser utilizado. O desempenho geral de um array RAID 5 é equivalente ao de um RAID 4, excepto no caso de leituras sequenciais, que reduzem a eficiência dos algoritmos de leitura por causa da distribuição das informações sobre paridade. A informação sobre paridade é distribuída por todos os discos; perdendo-se um, reduz-se a disponibilidade de ambos os dados e a paridade, até à recuperação do disco que falhou. Isto causa degradação do desempenho de leitura e de escrita. - Maior rapidez com tratamento de ECC. - Leitura rápida (porém escrita não tão rápida). Desvantagem: - Sistema complexo de controle dos HD's. /storage/ /images/raid6- promise.gif === RAID 6 === É um padrão relativamente novo, suportado por apenas algumas controladoras. 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 8 HDs de 20 GB cada um em RAID 6, teremos 120 GB de dados e 40 GB de paridade. Vantagem:

8 8 de 10 5/10/ :30 - Pode falhar 2 HD's ao mesmo tempo. - Precisa de N+2 HD's para implementar por causa dos discos de paridade. - Escrita lenta. - Sistema complexo de controle dos HD's. RAID 0 (zero) + 1 O RAID é uma combinação dos níveis 0 (Striping) e 1 (Mirroring), onde os dados são divididos entre os discos para melhorar o rendimento, mas também utilizam outros discos para duplicar as informações. Assim, é possível utilizar o bom rendimento do nível 0 com a redundância do nível 1. No entanto, é necessário pelo menos 4 discos para montar um RAID desse tipo. Tais características fazem do RAID o mais rápido e seguro, porém o mais caro de ser implantado. No RAID 0+1, se um dos discos vier a falhar, o sistema vira um RAID 0. - Segurança contra perda de dados. - Pode falhar metade dos HD's ao mesmo tempo, porém deixando de ser RAID RAID Alto custo de expansão de hardware (custo mínimo = 2N HD's). - Os drives devem ficar em sincronismo de velocidade para obter a máxima performance. RAID 1+0 O RAID 1+0, ou 10, exige ao menos 4 discos rígidos. Cada par será espelhado, garantindo redundância, e os pares serão distribuídos, melhorando desempenho. Até metade dos discos pode falhar simultaneamente, sem colocar o conjunto a perder, desde que não falhem os dois discos de um espelho qualquer razão pela qual usam-se discos de lotes diferentes de cada lado do espelho. É o nível recomendado para bases de dados, por ser o mais seguro e dos mais velozes, assim como qualquer outro uso onde a necessidade de economia não se sobreponha à segurança e desempenho. RAID-10 - Segurança contra perda de dados. - Pode falhar um ou dois dos HD's ao mesmo tempo, dependendo de qual avaria. - Alto custo de expansão de hardware (custo mínimo = 2N HD's). - Os drivers devem ficar em sincronismo de velocidade para obter a máxima performance.

9 9 de 10 5/10/ :30 RAID 50 É um arranjo híbrido que usa as técnicas de RAID com paridade em conjunção com a segmentação de dados. Um arranjo RAID-50 é essencialmente um arranjo com as informações segmentadas através de dois ou mais arranjos. Veja o esquema representativo abaixo: RAID-50 - Alta taxa de transferência. - Ótimo para uso em servidores. RAID Alto custo de implementação e expansão de memória. O RAID 100 basicamente é composto do RAID Normalmente ele é implementado utilizando uma combinação e software e hardware, ou seja, implementa-se o RAID 0 via software sobre o RAID 10 via Hardware. Disco rígido Redes de computadores Hardware RAID 100 (em inglês) AC&NC - RAID.edu ( (em inglês) Como usar RAID em Linux ( RAID-HOWTO.html) (em português) Como usar RAID em Linux (2) ( /verartigo.php?codigo=6210) (em alemão) Raid Systems ( (em inglês) Exemplos de RAID ( (em português) RAID no FreeBSD ( Obtido em "" Categoria: Dispositivos de armazenamento

10 10 de 10 5/10/ :30 Esta página foi modificada pela última vez às 21h25min de 1 de outubro de O texto está disponível sob a licença Creative Commons Attribution/Share-Alike License; condições adicionais podem-se aplicar. Veja Condições de Uso para detalhes.

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