O que é RAID e como ele funciona?

O RAID ( Redundant Array of Independent Disks) é uma sigla para "Matriz Redundante de Discos Independentes", e consiste em combinar 2 ou mais discos (Discos Rígidos ou SSDs) para formar uma unica unidade lógica de armazenamento, em outras palavras, o RAID faz com que o sistema operacional enxerge essa matriz de discos como uma única unidade de armazenamento.

Essa combinação de disco pode ser feita por software ou por hardware, e nos possibilita obter recursos como alta tolerância a falhas, aumento de desempenho e ganho de espaço de armazenamento.

Quando o RAID Surgiu?

Surgiu em 1987 criado pelos pesquisadores da Universidade de Berkeley David Patterson, Garth Gibson e Randy Katz, nos Estados Unidos.

Existem várias implementações de RAID e cada uma tem diferentes características, vantagens e limitações. Essas diferentes implementações são conhecidas como "Níveis de RAID".

Quais são os Níveis de RAID?

Os níveis de RAID mais utilizados atualmente são: RAID 0, RAID 1, RAID 0+1, RAID 10 (1+0), RAID 5, RAID 6.

RAID 0

O RAID nível 0 (zero) também é conhecido como fracionamento ou striping, nele os dados são divididos em pequenas partes (chunks) e gravados ao mesmo tempo em todos os discos do arranjo.

A vantagem desse nível, é o aumento da performance na leitura e escrita de informações pois os dados são gravados e lidos ao mesmo tempo de diversos discos, o que o torna uma ótima opção para leitura e gravação de arquivos grandes, sendo ideal para games, edição de vídeos e imagens.

Apesar de ser o RAID mais rápido entre todos, o RAID 0 não oferece tolerância a falhas, ou seja, caso um dos discos do arranjo falhe os dados de todos os outros serão perdidos.

Usando 2 HDs de 1TB o sistema reconhecerá 2TB.

RAID 1

O Raid nível 1 é provavelmente o mais conhecido entre todos, também conhecido como "mirroring" ou "espelhamento" nesse modelo uma unidade duplica exatamente o que acontece na outra, com isso se o disco principal falhar, os dados podem ser recuperados imediatamente pois existe uma cópia exata dos dados no outro disco.

Nesse nível de RAID não há ganho de eficiência, pois o mesmo foi pensado para a proteção de dados, e algumas vezes pode ocorrer até uma ligeira perda de desempenho, uma vez que os dados tem que ser gravados duas vezes.

Apesar de ser pensado como uma solução de proteção de dados, o RAID 1 não dispensa backup, pois a duplicação de dados é feita praticamente em tempo real, e qualquer informação gravada ou apagada indevidamente no disco principal também será gravada ou apagada do disco redundante.

Logo podemos concluir que o RAID 1 se mostra mais adequado para proteção de falhas físicas no sistema (quando um dos discos deixa de funcionar).

Usando 2 HDs de 1TB o sistema reconhecerá 1TB.

RAID 0+1

Esse nível é um Hybrid RAID ou seja, uma fusão do striping (RAID 0) e mirroring (RAID 1), por isso o nome RAID 0+1, nesse modelo é preciso utilizar no mínimo 4 discos, dois para cada nível RAID. Com isso temos uma solução que proporciona tanto desempenho quanto redundância. Em caso de falha o sistema se transforma atua como RAID 0.

Utilizando 4 HDs de 1TB o sistema reconhecerá 2TB.

RAID 1+0 ou RAID 10

O RAID 10 também é um hybrid RAID, ele também precisa de 4 discos a diferença entre o RAID 1+0 para o RAID 0+1 é que o RAID 1+0 se transforma em RAID 1 em caso de falhas ao contrário do RAID 0+1 que se transforma em RAID 0.

Utilizando 4 HDs de 1TB o sistema reconhecerá 2TB.

RAID 5

O RAID 5 funciona de maneira semelhante ao RAID 0, porém reserva um espaço em cada um dos discos para os cálculos de pariedade e consegue unir redundância e desempenho sem sacrificar muito do espaço em disco, porém precisa de no mínimo 3 discos para operar.

As informações de paridade são armazenadas juntamente com os dados normais, e são distribuídas entre todos os discos do sistema. Via de regra, o espaço destinado à pariedade equivalente ao tamanho de um dos discos. Assim, um array formado por 3 Discos de 1 TB terá 2 TB para armazenamento e 1 TB para paridade.

Sua principal vantagem é que ao ocorrer uma falha de um dos discos, o sistema consegue recuperar automaticamente os dados através de cálculos de pariedade. A restauração dos dados poderá ser feita inclusive depois de um dos HDs ter sido trocado e a substituição de um dos discos defeituosos pode ser feita sem que seja preciso desligar o sistema.

Como calcular a capacidade utilizando RAID 5 em storages e servidores?

O calculo é muito simples, basta multiplicar a capacidade dos discos pelo numero de discos e subtrair um. Exemplo:

Temos 8HDs de 1TB, então o calculo ficaria 8 x 1TB - 1TB = 7TB.

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. Mínimo de 4 HDs para ser implementado. Ao usar 8 HDs de 20 GB cada um, em RAID 6, teremos 120 GB de dados e 40 GB de paridade.

Vantagens:

Possibilidade falhar 2 HDs ao mesmo tempo sem perdas.

Desvantagens:

Precisa de N+2 HDs para implementar por causa dos discos de paridade; escrita lenta; sistema complexo de controle dos HDs.

Existem também outros níveis RAID, sendo eles RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 50, RAID 100 mas são menos utilizados ou são variações dos mais utilizados.