Quem trabalha com armazenamento e proteção de grandes volumes de dados provavelmente já ouviu falar em RAID.
Em RAID e NAS, um rebuild ou uma inicialização sem diagnóstico pode reduzir as chances de recuperação. Antes de mexer, conheça a recuperação de RAID, com diagnóstico grátis.
RAID (em português, algo como “Conjunto Redundante de Discos Independentes”) é uma técnica usada para melhorar o desempenho e a confiabilidade do armazenamento de dados. Ela é especialmente importante quando a disponibilidade e a segurança dos dados são imprescindíveis.
Neste artigo, você vai entender tudo sobre o que é RAID, qual a sua função e como aplicar essa técnica. Acompanhe!
O que é RAID?
RAID é uma técnica de armazenamento que usa um conjunto de HDs ou SSDs para aumentar a velocidade de leitura e gravação e/ou a proteção dos dados. RAID é a sigla de Redundant Array of Independent Disks, que pode ser traduzido como Conjunto Redundante de Discos Independentes.
A técnica consiste em criar um subsistema de armazenamento com vários discos individuais, como se fossem “blocos de montar”. Assim, o computador enxerga os discos do conjunto como uma única unidade de armazenamento: em RAID 0, por exemplo, dois discos de 2 TB aparecem para o sistema operacional como um único volume de 4 TB. Nos níveis com redundância, a capacidade útil é menor, como vamos ver mais adiante.
Essa técnica foi apresentada em 1988 por três pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley, em um artigo chamado “A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)”. Posteriormente, a expressão mudou de “inexpensive disks” para “independent disks”, para se desvincular da ideia de “discos baratos”.
Qual a função do RAID?
O RAID serve para criar redundância, ganhar desempenho ou as duas coisas. Redundância significa que os dados (ou as informações necessárias para reconstruí-los) ficam distribuídos por mais de um disco do conjunto, de modo que, se um dos discos falhar, os dados continuam acessíveis a partir dos outros. Assim, o sistema pode continuar funcionando normalmente.
Se o RAID vai oferecer mais segurança, mais desempenho ou as duas coisas depende do nível utilizado. Vamos entender melhor:
Maior segurança
A redundância do RAID proporciona mais segurança: mesmo que um dos discos falhe, os outros mantêm os dados acessíveis, seja porque guardam uma cópia idêntica (espelhamento), seja porque guardam informações de paridade que permitem reconstruí-los.
Mas é importante saber que o RAID não substitui o backup, que continua sendo a melhor forma de proteger os dados. O RAID não protege contra problemas que atingem todos os discos ao mesmo tempo, como surtos de energia, vírus, ransomware ou erros humanos (uma exclusão, por exemplo, é replicada em todo o conjunto). Por isso, os dados ainda podem ser perdidos por completo.
Melhor desempenho
O RAID também pode aumentar a velocidade de leitura e gravação, porque divide o trabalho entre vários discos, mas isso depende do nível utilizado, como veremos a seguir.
Além disso, nos níveis com redundância, o RAID garante alta disponibilidade: quando um HD ou SSD falha, o sistema continua funcionando e o disco defeituoso pode ser substituído e reconstruído sem interromper o trabalho.
Quais são os tipos de RAID?
Vamos entender em mais detalhes como o RAID funciona e as técnicas em que se baseia: distribuição, espelhamento e paridade. Veja:
RAID de distribuição
O RAID de distribuição (striping) divide os dados em blocos e grava cada bloco em um disco diferente. Nesse método, os dados não se repetem entre os discos: cada um guarda apenas uma parte, e todos trabalham em paralelo, o que acelera a leitura e a gravação.
Por isso, o foco do RAID de distribuição é a velocidade de leitura e gravação. Em compensação, perde em segurança e confiabilidade: como cada arquivo fica dividido entre os discos, a falha de um único HD ou SSD torna inacessíveis os dados de todo o conjunto.
Repare, portanto, que o RAID de distribuição não tem redundância. Por esse motivo, há quem não o considere um RAID de verdade.
RAID de espelhamento
No RAID de espelhamento, como o nome sugere, os dados são espelhados nos discos do conjunto. Ou seja, uma cópia idêntica dos dados é gravada em pelo menos mais um disco.
O objetivo principal é a redundância, o que dá mais segurança aos arquivos. Por outro lado, a gravação não fica mais rápida, já que cada escrita é repetida em todos os discos espelhados (a leitura, sim, pode ganhar velocidade). Além disso, o custo tende a ser mais alto, porque boa parte da capacidade dos discos é usada para guardar as cópias.
RAID de paridade
O RAID de paridade calcula informações adicionais (a paridade) a partir dos dados e as grava junto com eles. Essas informações dão segurança ao conjunto porque, se um HD ou SSD falhar, permitem reconstruir os dados que estavam nele sem perda de informação, dentro do número de falhas que o nível suporta.
A paridade é diferente do espelhamento, que faz uma cópia completa dos dados em outro disco. Ela ocupa bem menos espaço (em geral, a capacidade de um ou dois discos do conjunto), por isso o RAID de paridade equilibra segurança, capacidade útil e desempenho de leitura, embora a gravação fique um pouco mais lenta por causa dos cálculos.
Quais os níveis de RAID?
No artigo da Universidade da Califórnia que introduziu o termo RAID, os autores já apresentaram diferentes níveis de RAID. Eles representam os tipos de arranjo de discos e a técnica usada em cada um para ganhar redundância e/ou desempenho.
Hoje existem mais níveis, variações e combinações, mas vamos apresentar os principais:
RAID 0
No RAID 0, também chamado de striping, os dados são divididos entre todos os discos, de modo que a leitura e a gravação acontecem neles ao mesmo tempo.
Portanto, é um RAID de distribuição: sacrifica a segurança, por não ter redundância, mas ganha em desempenho. Por esse motivo, muitos não consideram o RAID 0 um RAID de verdade.
O RAID 0 costuma ser usado em aplicações que lidam com grandes volumes de dados e precisam de rapidez, como tratamento de imagens e edição de vídeo.
Vantagens
- Aumenta a velocidade de leitura e gravação;
- Aproveita toda a capacidade dos discos;
- É uma técnica fácil de implementar.
Desvantagens
- Compromete a segurança dos dados;
- Não tem espelhamento nem paridade: se um disco falhar, todos os dados do conjunto ficam inacessíveis.
Fonte: Dicas de Infra
RAID 1
O RAID 1 protege os dados contra falhas físicas de um disco. Nesse nível, os dados são copiados para um ou mais discos do conjunto, e sempre que há uma alteração ela é gravada em todos eles.
Portanto, usa o espelhamento, que prioriza a segurança dos dados em detrimento da velocidade de gravação, já que cada escrita precisa ser feita em todos os discos.
O RAID 1 é um dos mais usados, especialmente em equipamentos que não podem ficar indisponíveis. Sua função é manter a máquina funcionando mesmo quando um disco falha.
Vantagens
- Protege os dados com cópias idênticas nos outros discos;
- Mantém a máquina disponível em caso de falha de um disco.
Desvantagens
- A capacidade útil é apenas metade da capacidade total (com dois discos);
- Aumenta o custo por gigabyte de armazenamento;
- Não acelera a gravação de dados.
Fonte: Dicas de Infra
RAID 2
O RAID 2 caiu em desuso, porque a correção de erros que ele fazia passou a ser feita pelos próprios HDs. Ele divide os dados entre os discos no nível de bits, como uma distribuição, mas acrescenta discos com códigos de correção de erros (código de Hamming), que dão uma proteção adicional em caso de falhas.
Vantagens
- Oferece uma camada de proteção aos dados;
- Aumenta a velocidade de leitura e gravação;
Desvantagens
- É uma técnica obsoleta diante dos HDs atuais;
- Não tem espelhamento nem paridade: se um disco falhar, todos os dados do conjunto ficam inacessíveis.
RAID 3
A partir do RAID 3, todos os níveis usam paridade. No RAID 3, os dados são divididos em pequenos blocos (bytes) entre os discos, e a paridade correspondente é gravada em um disco dedicado, o que permite reconstruir os dados se um dos discos falhar.
Vantagens
- Aumenta a velocidade de leitura e gravação de dados;
- Oferece proteção contra falhas nos discos.
Desvantagens
- É difícil de implementar via software.
RAID 4
O RAID 4 também usa paridade. É semelhante ao RAID 3, mas os dados são divididos entre os discos em blocos maiores, e a paridade fica em um disco dedicado, a partir do qual os dados podem ser reconstruídos.
Você pode ter, por exemplo, três discos que armazenam efetivamente os dados e um quarto disco que guarda a paridade. Ou seja, só é preciso um disco adicional para proteger os dados, enquanto no RAID 1 metade da capacidade fica reservada para o espelhamento.
Vantagens
- Protege os dados por meio da paridade;
- Reduz o custo da proteção dos dados.
Desvantagens
- Se um disco falhar, a reconstrução dos dados é mais demorada do que no RAID 1, em que os dados já estão prontos no disco espelhado;
- É uma técnica antiga, já superada (o disco de paridade vira um gargalo na gravação).
RAID 5
O RAID 5 é uma evolução dos níveis anteriores. Também é chamado de striping com paridade distribuída.
Nele, a paridade não fica em um disco dedicado, como no RAID 4: ela é distribuída de forma alternada entre todos os discos. Se um disco falhar, é possível substituí-lo e acionar um processo chamado “rebuild” para reconstruir os dados.
Porém, a reconstrução costuma ser demorada e sobrecarrega os discos restantes. E, se outro disco falhar durante esse processo, os dados podem ser perdidos.
Vantagens
- Oferece uma proteção de dados mais robusta, com bom aproveitamento da capacidade;
- Tem boa velocidade de leitura;
- Mantém a unidade disponível mesmo com um disco em falha ou em reconstrução.
Desvantagens
- É um pouco mais lento para gravar os dados, devido aos cálculos de paridade;
- A reconstrução (rebuild) é demorada e, enquanto ela acontece, o conjunto fica sem proteção contra uma segunda falha.
Fonte: Dicas de Infra
RAID 6
O RAID 6, também chamado de striping com dupla paridade, funciona como o RAID 5, mas protege os dados mesmo que duas unidades falhem ao mesmo tempo.
Isso acontece porque o RAID 6 calcula duas paridades independentes, distribuídas entre os discos. Dessa forma, se um disco falhar, o conjunto continua protegido mesmo que um segundo disco falhe, e você mantém o acesso aos dados enquanto as unidades são reconstruídas.
Vantagens
- Tem boa velocidade de leitura;
- Mantém os dados disponíveis mesmo em caso de falha de dois discos.
Desvantagens
- Grava mais lentamente que o RAID 5, por causa do cálculo da segunda paridade;
- A reconstrução é ainda mais demorada e exige pelo menos quatro discos.
Fonte: Dicas de Infra
RAID 10
O RAID 10 combina o RAID 1 e o RAID 0, com as vantagens e desvantagens de cada um. Os dados são espelhados em pares de discos (característica do RAID 1), o que dá mais segurança, e distribuídos entre esses pares (característica do RAID 0), o que acelera a leitura e a gravação.
Assim, quando um disco falha, a reconstrução é muito mais rápida, porque basta copiar os dados do disco espelhado. Por outro lado, o armazenamento fica mais caro, já que metade da capacidade vai para o espelhamento.
Vantagens
- Protege os dados com o espelhamento;
- Aumenta a velocidade de transferência e torna a reconstrução mais rápida.
Desvantagens
- É uma solução cara para obter redundância;
- Tem um alto custo de expansão (exige no mínimo 4 discos).
Como é implementado o RAID?
Agora que você já entendeu melhor o que é RAID e quais são os tipos e níveis que existem, vamos ver na prática como implementar um arranjo de discos.
O RAID pode ser implementado de duas formas: via software ou via hardware. Para decidir qual é a melhor opção, avalie a infraestrutura da empresa, o objetivo do RAID (foco em segurança ou em desempenho) e os recursos disponíveis, já que cada solução tem um custo.
Seja qual for a opção, é importante contar com profissionais qualificados para esse tipo de procedimento. Um erro na configuração pode apagar dados, afetar o funcionamento dos discos ou inviabilizar o seu uso. Por isso, tenha cuidado e faça backup antes de começar.
A seguir, entenda como funcionam os procedimentos:
Via software
Na implementação via software, o próprio sistema operacional gerencia o RAID. Essa forma tende a ser mais flexível e barata, mas pode comprometer o desempenho da máquina, porque o processador fica encarregado de distribuir os dados entre os discos e de calcular a paridade, quando houver.
Para isso, você precisa de dois ou mais discos, de preferência com a mesma velocidade e capacidade (no RAID 0 e no RAID 1, o disco menor limita a capacidade aproveitada dos outros). Depois de instalar os discos no computador, faça a configuração do RAID no Windows.
Para isso, abra o Gerenciamento de Disco do Windows (clique com o botão direito no menu Iniciar e escolha “Gerenciamento de Disco”). Clique com o botão direito no espaço não alocado de um dos discos e escolha “Novo Volume Distribuído” (RAID 0) ou “Novo Volume Espelhado” (RAID 1). O Windows vai converter os discos em discos dinâmicos.
Em seguida, selecione os discos com espaço não alocado que farão parte do RAID e defina o tamanho do volume. Atribua uma letra à unidade e conclua o processo com uma formatação rápida. Use apenas discos sem dados importantes, porque a criação do volume e a formatação apagam o que houver neles. Depois disso, o RAID já está funcionando.
Via hardware
A implementação via hardware tende a ser mais eficiente, mas também mais complexa. Para isso, você precisa de pelo menos dois discos e de uma controladora RAID (ou uma placa-mãe com suporte a RAID), o que já permite montar um RAID 0 ou um RAID 1.
Primeiro, instale os componentes de hardware e conecte os discos às portas gerenciadas pela controladora RAID. Depois, configure o RAID para que os discos funcionem de forma integrada: no caso de RAID da placa-mãe, é preciso entrar na BIOS/UEFI e mudar o modo SATA das portas (de “AHCI” ou “IDE”) para “RAID”. Atenção: mudar esse modo em um computador que já tem o sistema instalado pode impedir que o Windows inicie.
Depois disso, durante o POST (Power-On Self Test, o teste feito ao ligar o computador), entre no utilitário de configuração da controladora RAID, que costuma ser aberto com uma combinação de teclas indicada na tela. Nele, você pode criar o volume RAID e definir o nível (RAID 0 ou RAID 1) e o tamanho do bloco (stripe). Lembre-se de que criar o volume apaga os dados que estiverem nos discos.
Por fim, falta preparar o sistema operacional para usar o RAID. Provavelmente, durante a instalação, o sistema não vai reconhecer o volume RAID e vai pedir o driver da controladora. Então, use um pendrive com esse driver. Depois da instalação, o sistema operacional vai reconhecer os discos como uma única unidade.
Agora você já sabe o que é RAID, para que serve e como utilizá-lo. Em geral, essas soluções são usadas em empresas e organizações que trabalham com grandes volumes de dados e precisam de segurança e desempenho nas suas máquinas.
Mas qualquer usuário pode implementar um RAID, desde que tenha conhecimento técnico para isso ou, claro, conte com ajuda profissional.
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