Níveis de RAID explicados: qual você deve usar?

Um bom disco rígido não sai barato, então não é surpresa que os usuários optem por criar um RAID. O único problema é que existem diferentes níveis de RAID. Se você não compreender os requisitos, benefícios e desvantagens de usar cada um, poderá ficar desapontado.

Isso não precisa ser você. Compilamos este artigo para desmascarar os diferentes níveis de RAID para que você possa configurar o nível correto de acordo com o seu hardware.

O que é RAID?

Esta é uma tecnologia de redundância de dados frequentemente usada para melhorar o desempenho de um disco rígido. Isso é feito criando uma solução de backup , espelhando seus discos para proteger contra falhas no disco rígido .

Uma vez que cria vários discos rígidos virtuais, também amplia a capacidade de armazenamento da sua unidade sem degradação do desempenho.

Quais são os diferentes níveis de RAID?

Antes de chegarmos aos níveis de RAID, você precisa entender que pode configurar o RAID de duas maneiras: hardware ou software.

• RAID de hardware : Neste tipo de configuração de armazenamento, hardware dedicado é usado para executar as funções de armazenamento e recuperação de dados. A única desvantagem é que o controlador pode ser integrado à placa-mãe ou instalado como uma placa complementar, portanto você precisará de uma placa-mãe compatível, driver do controlador RAID e chipset. Pelo lado positivo, se todos os sistemas funcionarem, um RAID de hardware é muito rápido porque permite a leitura e gravação simultânea de dados em várias unidades.
• RAID de software : RAID de software ocorre quando os discos rígidos são instalados em seu computador e seu sistema operacional os gerencia por meio de software. Ele usa tecnologia de virtualização para combinar vários discos físicos em um disco virtual. O software RAID usa menos energia da CPU do que o RAID de hardware porque não precisa de uma unidade de processamento separada. No entanto, é mais lento que um RAID baseado em hardware porque utiliza memória do sistema em vez de memória dedicada para processamento de disco.

1. RAID 0 (matriz distribuída)

Visão geral do RAID 0

Nesta matriz, cada unidade recebe a mesma quantidade de dados. Isso é feito distribuindo os dados em cada unidade, daí o nome Striped array . O resultado é que todas as unidades podem ler e gravar ao mesmo tempo, aumentando o desempenho.

Se você deseja usar esse nível de RAID, certifique-se de que seja para operações não críticas devido ao problema de volatilidade da perda de dados.

Benefícios de usar RAID 0

• Velocidade – Oferece uma velocidade incrível ao seu computador porque usa vários discos ao mesmo tempo.
• Escalabilidade – Como permite usar mais de um disco por vez, você pode criar arrays com qualquer número de unidades.
• Capacidade de armazenamento – Como duas ou mais unidades são usadas, você ganha capacidade de armazenamento adicional.
• Economia de custos – Dois ou mais discos podem ser combinados em uma única unidade lógica sem a necessidade de hardware ou software especial.

Desvantagens do uso do RAID 0

• Sem redundância – Quando o disco rígido falha, todos os dados armazenados nele serão perdidos para sempre. Portanto, se você tiver 2 discos em RAID 0 e um deles falhar, todos os seus dados desaparecerão para sempre.
• Problemas de integridade de dados – Esses problemas ocorrem quando os dados são gravados ou lidos nos discos em uma ordem inconsistente, o que leva a inconsistências no próprio sistema.
• Os níveis de desempenho dependem das velocidades de leitura/gravação das unidades – Se você tiver unidades lentas, o desempenho será baixo porque cada gravação deve passar por ambos os discos antes de ser concluída.

2. RAID 1 (matriz espelhada)

Visão geral do RAID 1

Essa tecnologia de armazenamento oferece tolerância a falhas usando dois ou mais discos para armazenar dados idênticos.

Quando um disco falha, o outro disco pode continuar funcionando perfeitamente em seu lugar. Contanto que pelo menos um disco na matriz continue funcionando corretamente, todos os dados permanecerão disponíveis.

Você pode configurar facilmente o RAID 1 em seu aplicativo Configurações, portanto, não é surpresa que seja o tipo de RAID mais popular usado.

Benefícios de usar RAID 1

• Confiabilidade – Como cada unidade possui seu próprio controlador e lê e grava em seu próprio disco físico, se uma unidade falhar, ela poderá ser substituída sem afetar a integridade dos seus dados.
• Proteção de dados – Se uma única unidade falhar, você não perderá nenhum dado porque eles serão espelhados em outra unidade. Você pode continuar trabalhando com o outro até instalar a unidade substituta.
• Econômico – Sua simplicidade na implementação quando comparada a outros tipos de matrizes RAID que exigem mais de uma unidade de disco para implementação, o torna uma opção para a maioria dos usuários.

Desvantagens do uso do RAID 1

• Degradação do armazenamento – você perde metade da capacidade de armazenamento disponível porque cada unidade armazena dados idênticos.
• Desempenho reduzido – Como ambas as unidades em uma matriz espelhada precisam ser acessadas o tempo todo, isso resulta em um desempenho mais lento do que se você tivesse usado dois discos separados.
• Escalabilidade – Se você precisar de mais espaço para seus dados, não será fácil adicionar mais capacidade porque ela está limitada a duas unidades. Você só pode substituir a unidade com falha, mas não pode adicionar outro disco rígido ao seu array.
• A substituição do disco pode falhar – Embora você possa substituir uma unidade se alguma falhar, não é tão fácil quanto você pensa. Se você estiver operando um servidor grande, pode ser necessário desligar todo o sistema, causando interrupções.

3. RAID 4 (striping e paridade)

Visão geral do RAID 4

O RAID 4 é um pouco como o RAID 1, mas com distribuição. A diferença é que o RAID 4 remove os dados de todas as unidades do array. Isso oferece mais rendimento do que o RAID 1.

Se alguma unidade da matriz falhar, as outras unidades poderão ser usadas para reconstruir os dados em uma unidade substituta. Geralmente é usado em servidores onde é necessário alto desempenho.

Benefícios de usar RAID 4

• Aprimoramentos de desempenho – Melhora o desempenho distribuindo a carga de gravação por vários discos.
• Redundância de dados – Em caso de falha da unidade, utiliza os bits de paridade para calcular quais blocos de dados precisam ser substituídos após a ocorrência de uma falha.
• Armazenamento eficiente – Este tipo de RAID não desperdiça espaço em seus discos. Cada byte é usado para fins de armazenamento.
• Escalabilidade – Permite um aumento na capacidade adicionando unidades adicionais conforme necessário.

Desvantagens do uso do RAID 4

• Velocidades lentas de leitura/gravação – É menos eficiente na gravação porque os blocos de paridade devem ser gravados em um disco físico separado.
• Requer grandes blocos de dados – Embora possa extrair dados em pequenas quantidades, é melhor que o sentido porque seu custo pode superar seus benefícios.
• Disponibilidade – A tecnologia RAID 4 não está prontamente disponível em todas as configurações de armazenamento atualmente.

4. RAID 5 (matriz redundante)

Visão geral do RAID 5

O RAID 5 é semelhante ao RAID 4, mas com algumas diferenças. A matriz é composta por vários discos divididos em blocos chamados faixas. O número de discos em um array e a quantidade de espaço alocado em cada disco determinam a capacidade do array.

Ele também fornece tempos de acesso mais rápidos e desempenho mais consistente. Isso ocorre porque todas as unidades podem ser acessadas de uma só vez, em vez de esperar que uma unidade conclua sua operação antes que outra possa acessá-la.

Esta é uma escolha comum para servidores que necessitam de altos níveis de proteção de dados e maior desempenho.

Benefícios de usar RAID 5

• Melhoria de desempenho – Como o RAID 5 distribui informações de paridade por todas as unidades, o desempenho pode ser aumentado distribuindo os dados uniformemente por todas as unidades do array.
• Redundância – O risco de falha é baixo porque há várias cópias de seus dados em unidades diferentes; portanto, mesmo que uma unidade falhe, sobrarão dados suficientes em outra unidade para reconstruí-la automaticamente.
• Flexível – Há maior flexibilidade na forma como você usa o espaço do disco rígido porque você pode adicionar mais unidades posteriormente ou removê-las se não forem mais necessárias.
• Substituição perfeita de unidades – Quando uma unidade falha, você pode trocá-la facilmente por uma nova sem a necessidade de desligar um servidor inteiro.

Desvantagens do uso do RAID 5

• Degradação de desempenho – À medida que você adiciona mais unidades ao seu array, o desempenho diminui, pois cada unidade tem sua própria carga de trabalho e perfil de desempenho exclusivos. Com o tempo, isso fará com que o array se torne menos eficiente e mais lento quando comparado a uma única unidade.
• Processo de reconstrução complexo – O processo de reconstrução requer mais etapas em comparação com outros níveis de RAID. Pode levar vários dias ou até semanas até que o computador volte ao normal após perder um disco no array.
• Alta manutenção – o RAID 5 requer reconstrução após uma falha na unidade e também requer manutenção regular para evitar corrupção de dados.

5. RAID 6 (striping de paridade dupla)

Visão geral do RAID 6

Esse tipo de RAID oferece redundância de dados e benefícios de desempenho. Ele usa dois discos de paridade para proteção contra perda de dados e pode sobreviver a até duas falhas simultâneas de unidade.

As informações extras de paridade aumentam o desempenho, permitindo que os blocos sejam lidos e gravados simultaneamente, em vez de ter que esperar que os cálculos de paridade terminem primeiro.

Benefícios de usar RAID 6

• Desempenho aprimorado – O RAID 6 melhora o desempenho distribuindo dados em vários discos, em vez de gravá-los apenas uma vez em um disco.
• Suporta mais unidades – Isso possibilita o uso de maiores quantidades de armazenamento sem a necessidade de se preocupar com problemas de desempenho, como gargalos no sistema.
• Proteção de dados – RAID 6 oferece um alto nível de proteção contra falhas de disco. Se uma unidade falhar, outra poderá ser usada para reconstruir a matriz e restaurar seus dados.

Desvantagens do uso do RAID 6

• Mais complexos de configurar e gerenciar – os arrays RAID 6 usam algoritmos mais complexos do que os arrays RAID 5, o que os torna mais complexos de configurar e gerenciar.
• Velocidades de gravação lentas – Devido aos dados de paridade que precisam ser calculados e gravados em paralelo com seus dados, o RAID 6 tem velocidades de gravação mais lentas do que outras configurações de RAID.
• Requer mais potência de CPU – Devido aos cálculos do RAID em paridade e às reconstruções em caso de falha do disco, o RAID 6 requer mais potência de CPU para processar tais tarefas.
• Tempo de recuperação mais longo – Após uma falha na unidade, o tempo de recuperação é significativamente mais longo em comparação com outros níveis de RAID devido ao tempo de reconstrução para que as informações de paridade sejam reconstruídas e gravadas de volta no disco.

6. RAID 10 (espelhamento e distribuição)

Visão geral do RAID 10

RAID 10 é um nível de RAID que combina o desempenho e a redundância do RAID 0 com o espelhamento do RAID 1. Isso significa que os dados são gravados em várias unidades, mas também são gravados como blocos individuais distribuídos em todas as unidades.

Dessa forma, se uma unidade falhar, os outros discos poderão continuar funcionando e permitir a reconstrução dos dados dos discos restantes na matriz.

É uma excelente escolha para aplicações sensíveis ao desempenho onde você precisa de leituras e gravações rápidas sem sacrificar a proteção contra falhas da unidade.

Benefícios de usar RAID 10

• Flexibilidade – O RAID 10 oferece alto desempenho sem sacrificar a tolerância a falhas — ou vice-versa. Também pode ser configurado como RAID baseado em hardware ou software.
• Melhor escalabilidade – Você pode adicionar mais discos posteriormente para expandir sua capacidade de armazenamento sem precisar recriar o array.
• Desempenho – A distribuição por si só pode oferecer excelente desempenho com várias unidades. No entanto, quando combinado com o espelhamento, você obtém o melhor dos dois mundos.
• Confiabilidade – Como cada unidade mantém sua própria cópia dos dados, o RAID 10 fornece proteção de backup contra falha de uma unidade.

Desvantagens do uso do RAID 10

• Custos adicionais – Um array RAID 10 requer pelo menos quatro discos rígidos com a mesma capacidade e velocidade. Os discos rígidos não são baratos, então isso pode prejudicar seu bolso. Para reduzir o custo, você pode fazer RAID em discos rígidos externos .
• Maior consumo de energia – Um array RAID 10 requer mais energia do que outros arrays porque cada unidade precisa realizar mais trabalho ao gravar dados no array.

Um resumo dos níveis de RAID em formato tabular:

Qual nível de RAID devo usar?

Cada nível de RAID oferece diferentes vantagens e desvantagens, por isso é importante compreender as vantagens e desvantagens antes de tomar uma decisão. Sua resposta deve ser orientada por alguns fatores: custo, capacidade, redundância e desempenho.

Se o desempenho for sua principal preocupação, escolha RAID 10, RAID 6 se a redundância de dados for mais importante e RAID 5 se a capacidade for mais importante que o desempenho ou a redundância de dados.

Ao selecionar o nível de RAID mais seguro, procure um com propriedades de espelhamento de disco. Dependendo de suas necessidades, você pode optar por RAID 1 ou RAID 10.

Em última análise, qualquer nível de RAID que você escolher dependerá de suas necessidades específicas. Com a seleção certa, você pode ter mais espaço de armazenamento sem se preocupar em perder nenhum dos seus dados.

Esperamos que este artigo tenha ajudado você a entender como funcionam os diferentes níveis de RAID e você se sentirá preparado para colocar essas habilidades em prática.

Adoraríamos ouvir sobre sua experiência com qualquer um dos níveis de RAID mencionados acima, então envolva-nos na seção de comentários abaixo.