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RAID

Criada por: Frederico Madeira, última modificação em: Tue 26 of Feb, 2008 (01:39 UTC)

Introdução


RAID (Redundant Array of Independent Disks) é uma forma de armazenamento de dados de forma redundante em múltiplos Hard Disks. Colocando os dados em múltiplos discos, operações de I/O (input/output) são sobrepostas de maneira balanceada, aumentando a performance. Partindo do pressuposto que múltiplos discos aumenta o tempo médio entre falahas (MTBF), armazenando dados de forma redundante aumenta a tolerância a falhas.

Para o Sistema Operacional, um sistema RAID aparece apenas como um disco lógico. RAID emprega a técnica de stripping disk, o que envolve o particionamento do espaço disponível de cada disco em unidades que variam de um setor de 512 bytes até setores de vários megabytes. Os blocos de todos os discos são intervalados e endereçados em ordem.

Em sistemas mono-usuários onde registros longos são armazenados, como imagens científicas ou médicas, os blocos são configurados tipicamente para serem pequenos (possivelmente 512 bytes), então esse registro é gravado em todos os discos e pode ser acessado de forma rápida lendo todos os discos ao mesmo tempo.

Em sistemas multi-usuários, para se obter uma melhor performance é necessário que o bloco seja grande o suficiente para armazenar o maior tamanho de registro. Isso permite que operações simultâneas de I/O através dos discos.

Existem 9 tipos de RAID redundantes e um tipo de array não redundante (RAID 0):

RAID 0

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Essa técnica realiza o stripping mas não possui redundância de dados. Oferece a melhor performance, mas nenhuma tolerância a falhas.

RAID 1

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Esse tipo é conhecido também como espelhamento de disco e consiste em pelo menos dois drivers que duplicam suas áreas de armazenamento. Não existe nenhum stripping. O desempenho da leitura aumenta pois cada disco pode ser lido ao mesmo tempo. O desempenho da escrita é o mesmo que um esquema com um único disco de storage. RAID-1 provê a melhor performance e a melhor tolerância a falhas para um sistema multi-usuário.

RAID 2

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Esse tipo de RAID, grava pedaços do dado através dos discos. Essa gravação contem informações chamadas de ECC (disks storing error checking and correcting - verificação e correção de erros de armazenamento em disco) sobre os discos. Ele não possui nenhuma vantagem em relação ao RAID-3.

RAID 3

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Esse tipo de Raid, usa vários discos para armazenar o dado e usa um disco dedicado para armazenar informações sobre paridade. O ECC que é gerado e gravado junto com o dado é utilizado para detectar erros. A recuperação dos dados é feita calculando um XOR das informações gravadas nos outros discos. Como uma operação de I/O endereça todos os discos ao mesmo tempo, Raid-3 não pode coincidir I/O. Por essa razão, RAID-3 é a melhor opção para sistemas de usuário único com aplicações com arquivos grandes.

RAID 4

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Esse tipo usa pedaços grandes de dados, isso significa que você pode ler dados de um único disco. Isso permite tirar vantagem da capacidade de coincidir I/O para operações de leitura. Todas as operações de escrita necessitam atualizar o disco de paridade, dessa forma coincidência de I/O não é permitida. RAID-4 não oferece vantagens sobre o RAID 5.

RAID 5

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Esse tipo inclui um array de paridade rotativa, além de resolver a limitação de escrita do RAID-4. Todas as operações de leitura e escrita podem ser simultâneas. O RAID-5 armazena as informações de paridade mas os dados não são de armazenados de forma redundante (as informações de paridade são usadas para reconstruir os dados). RAID-5 requer pelo menos 3 discos e mais comumente 5 discos para montar o array. Ele é melhor para sistemas multi-usuários em que a performance não é crítica ou onde são feitas poucas operações de escrita.

RAID 6

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Esse tipo é semelhante ao RAID-5, no entanto inclui um segundo esquema de paridade que é distribuído através de diferentes drivers, e também oferece um alto nível de tolerância a falhas.

RAID 7

Esse tipo inclui como controlador, um sistema operacional real time embutido, fazendo cache através de um barramento de alta velocidade e outras características de um computador stand-alone. Um fabricante oferece este sistema.

RAID 10

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A Combinação de RAID 0 e RAID 1 é conhecida como RAID 10. Esse tipo oferece maior performance do que o RAID 1, com um maior custo. Existem dois tipos:
RAID 0+1: o dado é organizado em diversos pedaços espalhados em múltiplos discos, e depois os discos são espelhados.
RAID 1+0: os dados são espelhados e depois os resultado é particionados e salvo em múltiplos discos.

RAID 50 (ou RAID-5+0)

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Esse tipo consiste em grupos de RAID 5 e particionados em RAID 0 para aumentar a performance do RAID 5 sem reduzir a proteção dos dados.

RAID 53 (ou RAID-5+3)

Esse tipo usa particionamento de arquivos (no estilo do RAID 0) para blocos de disco virtuais em RAID 3. Oferece maior performance do que o RAID 3, mas com um custo muito maior.

RAID S (também conhecido como RAID de paridade)

Essa é uma forma alternativa, método proprietário para particionamento da paridade RAID, desenvolvido pela EMC Symmetrix que não está sendo usado atualmente nos equipamentos atuais. Aparenta ser semelhante ao RAID 5, só que com melhoramentos de performance que pode ser obtido usando discos com cache de alta velocidade nos arrays de discos.


Referências


Raid Explained
AC&NC


12/08/2007
Frederico Madeira
fred@madeira.eng.br



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