Entendendo os modos RAID

Devido à sua natureza mecânica, o HD é um dos componentes mais lentos de qualquer PC. Embora o desempenho venha crescendo de forma incremental a cada nova geração, os ganhos não tem acompanhado o aumento na capacidade de armazenamento. Ler todos os dados armazenados num HD atual, de 1 TB, demora muito mais tempo do que num HD antigo, de 40 GB, por exemplo. Para quem precisa de HDs mais rápidos, ou com uma capacidade muito maior, a melhor opção é montar um sistema RAID, onde é possível somar a capacidade e o desempenho de vários HDs, ou então sacrificar parte do espaço de armazenamento em troca de mais confiabilidade. O uso do RAID não é popular apenas em PCs de alto desempenho, mas também em servidores.

Existem diversos modos de operação para um array RAID, que vão do RAID 0 ao RAID 6, que permitem adicionar redundância, aumentar o desempenho, ou ambas as coisas combinadas. Muito se fala sobre eles, mas nem todo mundo sabe explicar as diferenças nem definir qual deles é o melhor em determinada situação. Vamos então a uma rápida explicação sobre eles 🙂

RAID 0 (Striping): No RAID 0 todos os HDs passam a ser acessados como se fossem um único drive. Ao serem gravados, os arquivos são fragmentados nos vários discos, permitindo que os fragmentos possam ser lidos e gravados simultaneamente, com cada HD realizando parte do trabalho. Isso permite melhorar brutalmente a taxa de leitura e de gravação e continuar usando 100% do espaço disponível nos HDs. O problema é que no RAID 0 não existe redundância. Os HDs armazenam fragmentos de arquivos, e não arquivos completos. Sem um dos HDs, a controladora não tem como reconstruir os arquivos e tudo é perdido. Isso faz com que o modo RAID 0 seja raramente usado em servidores.

RAID 1 (Mirroring): No RAID 1 são usados dois HDs (ou qualquer outro número par). O primeiro HD armazena dados e o segundo armazena um cópia exata do primeiro, atualizada em tempo real. Se o primeiro HD falha, a controladora automaticamente chaveia para o segundo HD, permitindo que o sistema continue funcionando. Em servidores é comum o uso de HDs com suporte a hot-swap, o que permite que o HD defeituoso seja substituído a quente, com o servidor ligado. A desvantagem em usar RAID 1 é que metade do espaço de armazenamento é sacrificado.

RAID 10 (Mirror/Strip): Este modo combina os modos 0 e 1 e pode ser usado com a partir de 4 HDs (ou outro número par). Metade dos HDs são usados em modo striping (RAID 0), enquanto a segunda metade armazena uma cópia dos dados dos primeiros, oferecendo redundância.

RAID 5: Este é o modo mais utilizado em servidores com um grande número de HDs. O RAID 5 usa um sistema de paridade para manter a integridade dos dados. Os arquivos são divididos em fragmentos e, para cada grupo de fragmentos, é gerado um fragmento adicional, contendo códigos de paridade. Os códigos de correção são espalhados entre os discos. Dessa forma, é possível gravar dados simultaneamente em todos os HDs, melhorando o desempenho.

O RAID 5 pode ser usado com a partir de 3 discos. Independentemente da quantidade de discos usados, sempre temos sacrificado o espaço equivalente a um deles. Em um NAS com 4 HDs de 1 TB, por exemplo, você ficaria com 3 TB de espaço disponível, em um servidor com 10 HDs de 1 TB, você ficaria com 9 TB disponíveis e assim por diante. Os dados continuam seguros caso qualquer um dos HDs usados falhe, mas se um segundo HD falhar antes que o primeiro seja substituído (ou antes que a controladora tenha tempo de regravar os dados), todos os dados são perdidos. Você pode pensar no RAID 5 como um RAID 0 com uma camada de redundância.

RAID 6: O RAID 6 dobra o número de bits de paridade, eliminando o ponto fraco do RAID 5, que é a perda de todos os dados caso um segundo HD falhe. No RAID 6, a integridade dos dados é mantida caso dois HDs falhem simultaneamente, o que reduz brutalmente as possibilidades matemáticas de perda de dados.

A percentagem de espaço sacrificado decai conforme são acrescentados mais discos, de forma que o uso do RAID 6 vai tornado-se progressivamente mais atrativo. No caso de um grande servidor, com 20 HDs, por exemplo, seria sacrificado o espaço equivalente a apenas dois discos, ou seja, apenas 10% do espaço total. O maior problema é que o RAID 6 exige o uso de algoritmos muito mais complexos por parte da controladora, de forma que ele não é suportado por todos os dispositivos.

JBOD: No JBOD (Just a Bunch Of Disks) os HDs disponíveis são simplesmente concatenados e passam a ser vistos pelo sistema como um único disco, com a capacidade de todos somada. Os arquivos são simplesmente espalhados pelos discos, com cada um armazenando parte dos arquivos (nesse caso arquivos completos, e não fragmentos como no caso do RAID 0). No JBOD não existe qualquer ganho de desempenho, nem de confiabilidade, ele é apenas uma forma simples de juntar vários HDs de forma a criar uma única unidade de armazenamento. Ele não é uma boa opção para armazenamento de dados importantes, mas pode ser usado para tarefas secundárias, como no caso de servidores de backup.