O que é RAID?

RAID, sigla de redundant array of independent disks (Conjunto Redundante de Discos Independentes), é um mecanismo criado com o objetivo de melhorar o desempenho e segurança dos discos rígidos existentes em um PC qualquer, através do uso de HDs extras. 

Existem vários mecanismos de RAID distintos, dos quais se destacam o RAID 0 até o RAID 6, além dos RAID 10 e RAID 01. Cada um deles é destinado para um problema em específico, portanto, possuindo características próprias. Neste artigo vamos abordar em detalhes o RAID 0 e RAID 1, os quais são esquemas de redundância de dados mais usados na atualidade.

RAID 0 e a divisão de dados

A divisão de dados consiste em usar um disco extra em paralelo para armazená-los, dividindo a informação através dos dois HDs disponíveis. Sua vantagem está no fato de ser possível ler e gravar o dobro de informações ao mesmo tempo, assim diminuindo o tempo de operação quase pela metade. Tal esquema é a base do RAID 0. Vamos exemplificar o seu funcionamento através do seguinte exemplo. Suponha que o seu computador tenha um único disco rígido e você deseja que o dobro de dados seja transmitido ao mesmo tempo. 

No RAID 0, um novo disco é utilizado em paralelo com o já existente, dividindo o conteúdo entre os dois HDS. Suponha que uma palavra seja formada pelos caracteres A1A2...A7A8. Neste mecanismo, nós mandaríamos os caracteres com final ímpar, para o disco 0 e com o final par para o disco 1. O resultado pode ser conferido na ilustração ao lado.

Tanto na leitura e na escrita em uma posição qualquer, ela será acessada em ambos os discos ao mesmo tempo. Isso faz com que dois dados sejam lidos ou escritos no mesmo momento, dobrando a taxa de leitura ou gravação. Logo, se a taxa de transferência era de 100 MB/s, ela passaria a trabalhar como 200 MB/s. As principais desvantagens deste método são o custo adicional do HD extra e o fato de que um erro em um disco compromete toda a informação armazenada.

RAID 1 e a replicação de conteúdo

A replicação, como seu próprio nome indica, faz com que dois ou mais discos possuam exatamente o mesmo conteúdo, tornando um cópia idêntica do outro. Assim, sempre haverá um backup pronto para ser utilizado. Consequentemente é necessário também duplicar o hardware utilizado. Tal esquema é a base do RAID 1. 

Suponha que por algum motivo um computador apresente perdas de dados em seu disco rígido. Com o RAID 1, um segundo disco seria usado paralelamente ao primeiro, funcionando como cópia idêntica. Em uma escrita, os dados necessitam ser modificados nos dois discos ao mesmo tempo. Por exemplo, a palavra A1A2A3A4 ficaria armazenada do mesmo modo em ambos HDs.

Assim a taxa de transferência de dados continuaria a mesma, mas o espaço utilizado seria o dobro do real, pois um disco rígido de 250 MB exigiria outra cópia idêntica de 250 MB.

RAIDs que trabalham com paridade 

Duplicar um disco inteiro como backup pode não ser uma ótima opção, principalmente se a sua máquina utiliza vários Hds ao mesmo tempo. Por isso, os mecanismos de RAID 3 até o RAID 6 efetuam cálculos de paridade de uma mesma posição em todos os discos e armazenam o resultado em um novo disco. Dependendo do RAID utilizado, o esquema de paridade varia um pouco, mas o princípio continua o mesmo. Em seguida, um novo cálculo de paridade é efetuado. Caso os resultados obtidos sejam distintos, significa que algum bit está incorreto. A figura abaixo exemplifica o esquema, reapresentando o RAID 4.

Como é possível perceber, os discos 0, 1 e 2 são os que efetivamente guardam os dados, enquanto que o disco 3 guarda a paridade. Deste modo, para 3 HDs, precisamos somente um disco adicional, o que gera uma economia de hardware comparado com o RAID 1.

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• RAID 0: todos os discos funcionam como apenas um, multiplicando a performance geral pelo número de discos utilizados no conjunto (desde que o sistema oepracional ofereça suporte), unicamente com o objetivo de aumentar o desempenho. Não utilizada nenhuma forma de redundância ou paridade;

• RAID 1: utilizado quando a confiabilidade dos dados gravados é a maior preocupação, utiliza no mínimo dois discos e basicamente copia os dados de um em outro, se acaso um deles falhe. Possui uma performance geral menor em comparação a um disco comum e não utiliza paridade;

• RAID 5: utiliza paridade para a verificação de dados em todos os discos utilizados, sendo muito parecido com o RAID 0, mas com tolerância a falhas devido à utilização de um ECC (Error Correcting Code). É umas das opções mais vantajosas, mas tem uma implementação difícil;

• RAID 0 + 1: combinação do desempenho do RAID 0 com a tolerância a falhas do RAID 1, sendo necessário no mínimo 4 discos funcionando como dois conjuntos iguais ao de um RAID 0;

• RAID 1 + 0 (ou RAID 10): é o inverso da implementação acima, sendo um RAID 0 de no mínimo 4 discos em RAID 1;

Implementação via hardware: utiliza controladoras proprietárias e o gerenciamento é feito sem a necessidade de utilizar o processador. O processo de inicialização é feito pelo BIOS da placa-mãe e oferece um tratamento de erros mais eficiente. Caso a placa-mãe não possua suporte nativo a essa opção, o usuário pode optar por adquirir uma placa separada com inteface PCI ou PCI Express, fornecendo também um armazenamento em forma de cache para melhorar a performance;

Implementação vis software: Linux, Mac OS X, Unix e as edições Server do Windows possuem suporte a essa opção nativamente. Na versão desktop do sistema da Microsoft também é possível encontrar algumas soluções com programas específicos. Existe uma pequena queda de processamento na CPU e um desempenho ligeiramente inferior ao da opção por hardware, mas essa implementação traz a vantagem de ser mais flexível e simples de criar e manter o conjunto;

Muitos usuários optam por adquirir vários discos com capacidades menores em vez de apenas um com mais espaço de armazenamento para tirar proveito da maior velocidade e segurança que sistemas RAID podem trazer, compensando escolher um conjunto de 4 discos de 500 GB do que apenas um de 2 TB. SSDs também são componentes compatíveis com as soluções que utilizam RAID, sendo a opção de muitas máquinas de altíssimo desempenho e oferecendo níveis brutais de transferência de dados.