RAID. Redundant Array of Independent Disks

Transcrição

1 RAID Redundant Array of Independent Disks

2 Introdução - RAID A tecnologia RAID (Redundant Array of Independent Disks) 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 as especificações da tecnologia. Trata-se de um mecanismo criado com o objetivo de melhorar o desempenho e segurança dos discos rígidos (DH) dos computadores. Os discos montados com a tecnologia RAID podem ser configurados de diferentes maneiras, os chamado níveis de RAID.

3 Níveis de RAID mais utilizados Dentre os ONZE Níveis de RAID existentes, apenas os SETE primeiros são mais utilizados pelos administradores. Cada um dos níveis descreve a maneira pela qual os dados são distribuídos entre os discos: Nível 0: Striping (Sem tolerância a falhas) Nível 1: Espelhamento, sombreamento o duplex Nível 2: Distribuição com paridade (obsoleto) Nível 3: Matriz de disco com dados bit-intercalados Nível 4: Matriz de disco com dados bloco intercalados Nível 5: Matriz de disco com blocos intercalados de paridade distribuída Nível 6: Matriz de disco com blocos intercalados de paridade distribuída

4 Conceitos - RAID Apesar do RAID oferecer segurança e confiabilidade na adição de redundância com o objetivo de evitar falhas dos discos, a tecnologia 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. Definições básicas: Array É um agrupamento de discos ou conjunto, ou seja, ao se configurar dois ou mais discos, eles passam a formar um conjunto de discos, comumente chamado de apenas ARRAY. Hot-Swap Ou troca a quente, é a possibilidade de adicionar ou remover um dispositivo sem a necessidade de desligar o computador. É o que acontece com pen drive, ipod, câmeras fotográficas, etc. Paridade é o método mais simples de verificar se um dado foi transmitido corretamente ou não. Consiste em adicionar um bit adicional para cada grupo de bits. É um método matemático para a recriação de dados perdidos de um único disco, o que aumenta a tolerância a falhas.

5 Conceitos - RAID A tecnologia RAID poderá ser implementada em diversas condições e combinações diferentes, Nos sete níveis mais comuns de configuração, a arquiteturas de projeto compartilham 3 características comuns: O agrupamento de unidades de discos físicos, visto pelo sistema operacional como uma única unidade de disco lógico. Os dados são distribuídos pelas unidades de discos físicos do agrupamento. A capacidade de armazenamento redundante é utilizada para armazenar informação de paridade, garantindo a recuperação dos dados em caso de falha em algum disco.

6 Configuração - RAID Existem diversas maneiras de implementação de uma solução Por software Trata-se geralmente de um drive em nível de Sistema Operacional do computador capaz de criar um volume lógico com vários discos SCSI ou IDE). Por hardware Com hardware DASD (Direct Access Stockage Device) ): tratase de unidades de armazenamentos externos equipados com a sua própria fonte de alimentação. Além disso possuem conectores para a troca de discos, no ato (geralmente se diz que este tipo de unidade é hot swappable). Este evento gera seus próprios registros, de modo que é reconhecido como um disco SCSI standard. Com controladores de disco RAID: trata-se de cartões para slots PCI ou ISA que permite o controle de diversos discos.

7 RAID 0 (Divisão de Dados) Exemplo

8 RAID 0 (Divisão de Dados) A divisão de dados consiste em usar um disco extra em paralelo para armazená-los, dividindo a informação através dos dois HDs disponíveis. Sua vantagem está no fato de ser possível ler e gravar o dobro de informações ao mesmo tempo, assim diminuindo o tempo de operação quase pela metade. Este é o esquema e base do RAID 0.

9 RAID 0 (Divisão de Dados) Neste esquema um novo disco é utilizado em paralelo com o já existente, dividindo o conteúdo entre os dois HDS. Por exemplo: Em uma palavra formada pelos caracteres A1A2...A7A8. Neste mecanismo os caracteres com final ímpar seriam disponibilizados no disco 0 e com o final par no disco 1

10 RAID 0 (Divisão de Dados) As informações são acessadas ao mesmo tempo em ambos os discos na leitura/gravação. Isso faz com que dois dados sejam lidos ou escritos no mesmo momento, dobrando a taxa de leitura ou gravação. Exemplo: Se a taxa de transferência for de 100 Mb/s, ela passaria a ser de 200 Mb/s. As principais desvantagens deste método são o custo adicional do HD extra e o fato de que um erro em um disco compromete toda a informação armazenada.

11 RAID 1 (Replicação de Dados) Como o próprio nome indica, faz com que dois ou mais discos possuam exatamente o mesmo conteúdo, tornando um, cópia idêntica do outro. Assim, sempre haverá um backup pronto para ser utilizado. Consequentemente é necessário também duplicar o hardware utilizado. Essa é a base do RAID 1.

12 RAID 1 (RAID UM Replicação de Dados) Exemplo

13 RAID 1 (RAID UM Replicação de Dados) Como o próprio nome indica, faz com que dois ou mais discos possuam exatamente o mesmo conteúdo, tornando um, cópia idêntica do outro. Assim, sempre haverá um backup pronto para ser utilizado. Consequentemente é necessário também duplicar o hardware utilizado.

14 RAID 1 (Replicação de Dados) Com o RAID 1, um segundo disco seria configurado paralelamente ao primeiro, funcionando como cópia idêntica. Se por algum motivo um computador apresente perdas de dados em seu disco rígido este segundo disco entra em operação. Os dados necessitam ser modificados nos dois discos ao mesmo tempo. Por exemplo, a palavra A1A2A3A4 ficaria armazenada do mesmo modo em ambos HDs conforme ilustrado no slide 9.

15 RAID com Paridade Duplicar um disco inteiro como backup pode não ser uma boa escolha principalmente se a máquina utilizar vários HDs ao mesmo tempo. Por isso, os mecanismos de RAID 3 até o RAID 6 efetuam cálculos de paridade de uma mesma posição em todos os discos e armazenam o resultado em um novo disco.

16 RAID com Paridade Dependendo do RAID utilizado o esquema de paridade varia um pouco, mas o princípio continua o mesmo. Em seguida, um novo cálculo de paridade é efetuado. Caso os resultados obtidos sejam distintos significa que algum bit está incorreto. A lustração do próximo slide demonstra o RAID 4.

17 RAID com Paridade Exemplo

18 RAID com Paridade Conforme ilustrado na figura os discos 0, 1 e 2 são os que efetivamente guardam os dados, enquanto que o disco 3 guarda a paridade. Deste modo, para 3 HDs, necessita-se somente um disco adicional, o que gera uma economia de hardware se comparado com o RAID 1.