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Matrizes redundantes de discos independentes

Uma matriz redundante de discos independentes (RAID) é um sistema comum para armazenamento de dados de alto volume no nível do servidor. Os sistemas RAID usam muitas unidades de disco de pequena capacidade para armazenar grandes quantidades de dados e fornecer maior confiabilidade e redundância. Essa matriz aparece para o computador como uma única unidade lógica que consiste em várias unidades de disco.

O armazenamento RAID pode ser feito de várias maneiras. Alguns tipos de RAID enfatizam o desempenho, outros a confiabilidade, a tolerância a falhas ou a correção de erros. O tipo que você escolhe depende do que você está tentando realizar.



No entanto, comum a todos os sistemas RAID - e sua real vantagem - é a capacidade de 'troca a quente': você pode retirar uma unidade com defeito e inserir uma nova em seu lugar. Para a maioria dos tipos de RAID, os dados em um disco com falha podem ser reconstruídos automaticamente sem que o servidor ou o sistema tenha que ser desligado.



RAID não é a única maneira de proteger grandes quantidades de dados, mas backups regulares e software de espelhamento são mais lentos e geralmente exigem o desligamento do sistema se uma unidade falhar.

Mesmo se o disco não travar o servidor, os trabalhadores de tecnologia da informação ainda precisariam desligar os servidores para substituir a unidade. Em vez disso, o RAID reconstrói os dados das unidades restantes usando informações espelhadas ou de paridade, sem exigir um desligamento.



As três implementações de RAID mais comuns são os níveis 0, 3 e 5.

RAID nível 0, distribuição de dados, é o modelo mais básico. Em um disco rígido normal, os dados são armazenados em setores consecutivos do mesmo disco. O RAID 0 usa no mínimo duas unidades de disco e divide os dados em blocos que variam de 512 bytes a vários megabytes, que são gravados alternadamente nos discos. O segmento 1 é gravado no disco 1, o segmento 2 no disco 2 e assim por diante. Quando o sistema atinge a unidade final na matriz, ele grava no próximo segmento disponível da unidade 1 e assim por diante.

A distribuição dos dados distribui a carga de E / S uniformemente em todas as unidades. E como as unidades podem ser gravadas ou lidas simultaneamente, o desempenho aumenta notavelmente. Mas não há proteção de dados. Se um disco falhar, os dados serão perdidos. O RAID 0 não é para ambientes de missão crítica, mas é adequado para aplicativos como produção e edição de vídeo ou edição de imagem.



O RAID nível 3 inclui distribuição de dados, mas também atribui uma unidade para armazenar informações de paridade. Isso fornece alguma tolerância a falhas e é especialmente útil em ambientes de uso intensivo de dados ou de usuário único para acessar registros sequenciais longos. O RAID 3 não se sobrepõe à E / S e requer unidades de eixo sincronizado para evitar a degradação do desempenho com registros curtos.

O RAID nível 5 é semelhante ao nível 0, mas em vez de dividir os dados em blocos, ele distribui os bits de cada byte em vários discos. Essa segmentação de bytes adiciona sobrecarga, mas se uma unidade falhar, ela pode ser substituída e os dados reconstruídos a partir de códigos de paridade e de correção de erros. RAID 5 sobrepõe todas as operações de leitura / gravação. Requer de três a cinco discos para o array e é mais adequado para sistemas multiusuário que não precisam de desempenho crítico ou que executam poucas operações de gravação.

Tipos menos comuns de RAID

RAID Nível 1 é espelhamento de disco - tudo o que é gravado no Disco 1 também é gravado no Disco 2 e pode ser lido em qualquer um dos discos. Isso fornece backup instantâneo, mas requer o maior número de unidades de disco e não melhora o desempenho. Oferecendo o melhor desempenho e tolerância a falhas em um sistema multiusuário, o RAID 1 é a configuração mais fácil de implementar e funciona melhor para dados contábeis, de folha de pagamento, financeiros e de alta disponibilidade.

O RAID Nível 2 foi desenvolvido para mainframes e supercomputadores. Ele corrige os dados na hora, mas o RAID 2 está sujeito a altas taxas de verificação e correção de erros.

O RAID nível 4 inclui faixas grandes para que os registros possam ser lidos em qualquer unidade. Raramente é usado porque não tem suporte para várias operações de gravação simultâneas.

O RAID nível 6 raramente é implementado comercialmente. Ele estende o RAID 5 usando um segundo esquema de paridade distribuído por unidades diferentes. Ele pode sustentar várias falhas de unidade simultâneas, mas o desempenho, especialmente para operações de gravação, é ruim e o sistema requer um controlador extremamente complexo.

O RAID nível 7, oferecido apenas pela Storage Computer Corp. em Nashua, N.H., inclui um sistema operacional integrado em tempo real como controlador e barramento de alta velocidade para armazenamento em cache. Oferece I / O rápido, mas é caro.

O RAID nível 10 consiste em uma matriz de distribuições, em que cada distribuição é uma matriz RAID 1 de unidades. Ele tem a mesma tolerância a falhas do RAID 1 e é voltado para servidores de banco de dados que requerem alto desempenho e redundância sem alta capacidade.

O RAID nível 53, o tipo mais recente, é implementado como uma matriz distribuída de Nível 0, em que cada segmento é uma matriz RAID 3. Ele tem a mesma redundância e tolerância a falhas que o RAID 3. Isso pode ser útil para sistemas de TI que precisam de uma configuração RAID 3 com altas taxas de transferência de dados, mas é caro e ineficiente.