RAID (Redundant Arrays of Independent Disks - Matrizes Redundantes de Discos Independentes)

RAID (Redundant Arrays of Independent Disks - Matrizes Redundantes de Discos Independentes) é uma tecnologia consagrada que oferece capacidade, confiabilidade, alto desempenho e economia no armazenamento de dados on-line. Muito superior à discos magnéticos, o sistema RAID é de ampla utilização em todo o espectro da indústria de computação, desde o PC até o mainframe. O sistema RAID gerencia um conjunto de discos, mas aparece ao usuário como um único disco grande, a vantagem dos discos múltiplos é que, em caso de falha, os dados são transferidos para um disco próximo e o sistema continua trabalhando, sem perda de dados. A disponibilidade dos dados também é mais rápida. Os múltiplos discos e um sistema RAID podem ser varridos simultaneamente.

A transferência de dados do RAID e para o RAID também é mais rápida, porque os discos podem ser acessados simultaneamente. A manutenção também é mais fácil com o RAID, e a tolerância de falhas, mais alta. Cada disco pode ser substituído enquanto o sistema trabalha.

Há vários níveis ou tipos de RAID para acomodar necessidades diferentes de armazenamento.

RAID 1. Este nível tem discos duplicados trabalhando lado a lado, em "espelhamento de discos" paralelo. A confiabilidade do sistema é muito mais alta. Se um disco falhar, o outro pode fornecer quaisquer dados necessários. Entretanto, apenas 50% da capacidade do drive está disponível para armazenamento.

RAID 2. Não é usado por não ser compatível com os drives atuais.

RAID 3. Este nível usa o striping de dados e um drive de paridade dedicado. Quando os dados são escritos na matriz, um byte vai para cada disco. Cada drive é acessado ao mesmo tempo. A vantagem é uma transferência de dados muito mais alta. A desvantagem é que, como cada drive é usado, apenas um transação de I/O pode ser processada de cada vez. O RAID 3 é o melhor para grandes requisições de dados.

RAID 4 (RAID 0). Neste nível, os blocos de dados são divididos ao longo da matriz de discos e, portanto, os discos podem ser acessados em paralelo. O RAID 4 tem uma taxa de I/O maior que o RAID 3, mas a transferência de dados é mais lenta. Os drivers de paridade podem ser utilizados para dar tolerância a falhas do drive de dados. O RAID 4 sem paridade é conhecido como RAID 0.

RAID 5. De modo diferente do RAID 3, que acessa todos os drivers ao mesmo tempo para a mesma leitura ou escrita, o RAID 5 pode acessar tantos drives quanto possível para leituras e escritas diferentes. Como resultado, oferece a maior taxa de I/O de todos os níveis de RAID.

Apesar do RAID ter sido feito para melhorar a confiabilidade no sistema, através da adição de redundância, pode também levar a uma falsa sensação de segurança e confiança quando usado incorretamente. Esta falsa confiança pode acarretar em grandes desastres. Particularmente, o RAID é feito para proteger falhas no disco, não para proteger falhas de energia ou erros do operador.

Falhas de energia, bugs no desenvolvimento do kernel, ou erros de administradores e operadores podem danificar os dados de uma forma irrecuperável. RAID não é um substituto apropriado para fazer backup do seu sistema.

RAID permite que o computador ganhe performance nas operações de acesso a disco, e da mesma forma, rápida recuperação em caso de perda de algum disco. O tipo mais comum de arranjo de unidades é um sistema ou uma controladora que possibilita o uso de múltiplas unidades de disco rígido, configuradas para que o sistema operacional se comporte como se existisse apenas um disco instalado no computador.

RAID Via Hardware

RAID por hardware é sempre uma controladora de disco, isto é, um dispositivo que pode através de um cabo conectar os discos. Algumas controladoras RAID vêm na forma de uma caixa que é conectada através de um cabo entre o sistema controlador de disco e os dispositivos de disco.

RAIDs pequenos podem ser ajustados nos espaços para disco do próprio computador; outros maiores podem ser colocados em um gabinete de armazenamento com seu próprio espaço para disco e suprimento de energia.

Um hardware de RAID antigo pode atuar como um desacelerador, quando usado com uma CPU mais nova: DSP (Digital Signal Processor) e cache antigos podem atuar como um gargalo, e esta performance pode ser frequentemente superada por um RAID de software puro.

RAID por hardware geralmente não é compatível entre diferentes tipos, fabricantes e modelos: se uma controladora RAID falhar, é melhor que ela seja trocada por outra controladora do mesmo tipo. Para uma controladora de RAID via hardware poder ser usada no Linux ela precisa contar com utilitários de configuração e gerenciamento, feitos para este sistema operacional e fornecidos pelo fabricante da controladora.

RAID Via Software

RAID via software é uma configuração de módulos do kernel, juntamente com utilitários de administração que implementam RAID puramente por software, e não requer um hardware extraordinário.

Este tipo de RAID é implementado através dos módulos MD (Multiple Devices) do Kernel do Linux e das ferramentas relacionadas.

RAID por software, por ter sua natureza no software, tende a ser muito mais flexível que uma solução por hardware. O lado negativo é que ele em geral requer mais ciclos e potência de CPU para funcionar bem, quando comparado a um sistema de hardware. Ele oferece uma importante e distinta característica: opera sobre qualquer dispositivo do bloco, podendo ser um disco inteiro (por exemplo, /dev/sda), uma partição qualquer (por exemplo, /dev/hdb1), um dispositivo de loopback (por exemplo, /dev/loop0) ou qualquer outro dispositivo de bloco compatível, para criar um único dispositivo RAID. Isto é um contraste para a maioria das soluções de RAID via hardware, onde cada grupo junta unidades de disco inteiras em um arranjo.

Comparando as duas soluções, o RAID via hardware é transparente para o sistema operacional, e isto tende a simplificar o gerenciamento. Via software, há de longe mais opções e escolhas de configurações, fazendo com que o assunto se torne mais complexo.

O Controlador de Múltiplos Dispositivos (MD)

O controlador MD é usado para agrupar uma coleção de dispositivos de bloco, em um único e grande dispositivo de bloco.

As extensões do controlador MD implementam RAID-0 (striping), RAID-1 (espelhamento [omirroring]), RAID-4 e RAID-5 por software. Isto quer dizer que, com MD, não é necessário hardware especial ou controladoras de disco para obtermos a maioria