Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre RAID
12/01/2006 às 6h00min por Gabriel Torres em Armazenamento

O Básico: Divisão de Dados

Os usuários mais atentos devem ter reparado que de um tempo para cá surgiram no mercado vários modelos de placas-mães com um recurso adicional chamado RAID, que significa Redundant Array of Independent Disks, ou conjunto reduntante de discos independentes. Mas o que na prática significa isso e como esse recurso pode ser útil para usuários comuns?

O sistema RAID consiste em um conjunto de dois ou mais discos rígidos com dois objetivos básicos: tornar o sistema de disco mais rápido (isto é, acelerar o carregamento de dados do disco), através de uma técnica chamada divisão de dados (data stripping ou RAID 0) e/ou tornar o sistema de disco mais seguro, através de uma técnica chamada espelhamento (mirroring ou RAID 1). Essas duas técnicas podem ser usadas isoladamente ou em conjunto.

Vamos falar primeiro na divisão de dados. Imagine um micro equipado com dois discos rígidos iguais. Em um micro comum, sem RAID, um disco é acessado independentemente do outro. Na técnica de divisão de dados, os dois discos rígidos farão parte de um mesmo conjunto, fazendo com que o micro "pense" que os dois discos rígidos é um só disco maior. Se os dois discos são de 20 GB, então o micro "pensará" que existe um disco rígido único de 40 GB instalado no micro. Na hora de gravar um arquivo no disco, o sistema RAID irá dividir esse arquivo entre os dois discos rígidos, gravando metade do arquivo em um disco e a outra metade do arquivo no outro disco. Tudo isso é feito sem que o usuário perceba.

Mas qual é a vantagem disso? Vamos supor que você esteja gravando um arquivo de 200 KB. No sistema de disco tradicional, esse arquivo terá de ser gravado por inteiro em um só disco, usando o único canal de comunicação existente. No caso da divisão de dados, esse arquivo será dividido em dois arquivos de 100 KB, sendo que cada um será gravado em um dos discos existentes ao mesmo tempo. Ora, como um arquivo de 100 KB demora a metade do tempo para ser gravado em um disco que um arquivo de 200 KB, a velocidade de acesso ao disco rígido dobrou!

Para você ter uma idéia mais concreta, imagine que você esteja trabalhando com um arquivo de dados realmente grande, por exemplo 100 MB (realmente grande para usuários comuns, mas se pensarmos em edição profissional de áudio e vídeo, um arquivo desse tamanho é relativamente comum). Se o seu disco rígido (e sua placa-mãe) forem do padrão ATA-100, isso significa que ele teoricamente transfere dados a 100 MB/s. Dizemos "teoricamente" porque na prática essa taxa é mais baixa. Mas vamos continuar com nosso exemplo teórico. Esse arquivo demora, portanto 1 segundo para ser transferido (lido ou gravado). Se usarmos um sistema RAID 0 nesse micro, isto é, usarmos dois discos rígidos iguais com divisão de dados e supondo que esses discos são ATA-100, então ocorrerá que o mesmo arquivo será dividido em dois de 50 MB e, com isso, demorará apenas 0,5 s para ser gravado (ou lido) em cada disco. Como o acesso aos dois discos ocorre de forma simultânea, o tempo total para acessar o mesmo disco passa a ser a metade (0,5 s), ou seja, o desempenho dobra.

Só que o sistema RAID não é limitado a apenas dois discos rígidos. Podemos, em princípio, colocar quantos discos quisermos. Nesse mesmo exemplo, se usarmos quatro discos iguais em vez de um, o micro "pensará" que os quatro discos são apenas um e dividirá automaticamente o arquivo em quatro, quadruplicando a velocidade de leitura e gravação do arquivo. No mesmo exemplo do arquivo de 100 MB, ele será dividido automaticamente em quatro de 25 MB e, com isso, será gravado em apenas 0,25 s, se supormos discos ATA-100.

É claro que quanto mais discos colocarmos, mais caro fica o sistema. Mas aplicações que manipulam arquivos grandes, como a edição profissional de áudio e vídeo, esse sistema torna-se realmente muito vantajoso, pois a máquina passa a ficar muito mais rápida para ler e gravar os arquivos.

Lembramos que toda essa divisão é feita "por debaixo dos panos" e o usuário não toma conhecimento que o seu arquivo foi dividido.

O Básico: Espelhamento

O espelhamento, também chamado RAID 1, faz com que o conteúdo de um disco rígido seja inteiramente copiado para outro disco rígido, de forma automática. Ou seja, se você montar um sistema desse em seu micro, o segundo disco rígido será cópia fiel do primeiro disco. Se o seu disco rígido principal queimar, o segundo entra em ação automaticamente.

Veja que maravilha: o espelhamento é um backup automático feito por hardware, aumentando a segurança do seu micro. É claro que esse sistema não dispensa o backup (já que pode acontecer de os dois discos rígidos queimarem ao mesmo tempo, embora essa probabilidade seja muito baixa - mas existe), mas realmente dá uma enorme sensação de segurança para aqueles que não podem perder de maneira alguma os dados presentes no disco rígido. O mais legal do espelhamento é que ele é feito por hardware automaticamente pela placa-mãe ou placa controladora, não sendo necessário nenhum tipo de configuração no sistema operacional para que o backup seja efetuado (o sistema "acha" que só há um disco rígido no micro).

O mais legal é que o espelhamento não precisa ser feito no momento da formatação do disco rígido e instalação do sistema operacional. Você pode pegar um disco contendo dados de anos e iniciar o espelhamento. No momento da configuração, que é feito através de um setup próprio, o conteúdo do disco rígido principal será copiado para o disco rígido de backup (procedimento que demora um pouco, é claro).

A divisão de dados e o espelhamento podem ser combinados ao mesmo tempo, em uma configuração normalmente chamada RAID 0+1. Essa configuração necessita de, no mínimo, quatro discos rígidos. A divisão de dados será usada em dois discos para aumentar a velocidade, enquanto que os outros dois discos serão backup dos dois primeiros. Se um dos discos falhar, o sistema começa agir como um sistema RAID0, ou seja, divisão de dados. Um outro sistema, chamado RAID10, combina as características do RAID0 e RAID1. Ele funciona como o RAID0+1, mas se um disco falhar, o RAID10 faz com que o sistema se torne um sistema RAID1, ou seja, espelhamento.

Computadores modernos permitem o uso do RAID0+1 usando apenas dois discos rígidos. Essa configuração é chamada JBOD (Just a Bunch of Disk) e funciona usando apenas metade da capacidade de cada disco, simulando assim quatro discos rígidos. Por exemplo, usando dois discos rígidos de 40 GB com configuração RAID JBOD, a capacidade total disponível será 20 GB (os outros 20 GB serão usados para fazer o backup dos dados da primeira metade do disco). Claro que o micro ficará mais lento do que o RAID0+1.

Outros Sistemas RAID

Vimos o básico: RAID0 (divisão de dados) e RAID1 (espelhamento e que pode ser combinado como RAID0+1, RAID10 ou JBOD). Existem mais opções de RAID, mas que não são tão comuns em sistemas RAID IDE, isto é, sistemas RAID disponíveis em placas-mães voltadas para usuários domésticos. Os sistemas RAID podem ser classificados ainda como:

Agora que vimos todas as versões do RAID, vamos falar sobre a sua implementação.

Implementação

Antigamente o RAID estava disponível somente para discos rígidos SCSI, que são caros. Nos últimos anos, empresas como HighPoint (http://www.highpoint-tech.com), Promise (http://www.promise.com), SiliconImage (http://www.siliconimage.com) e ITE (http://www.ite.com.tw) lançaram uma série de chips RAID IDE permitindo que discos rígidos IDE pudessem ser utilizados em sistemas RAID. Os discos rígidos IDE são mais populares e baratos do que os discos SCSI.

Esses chips podem ser encontrados em placas de expansão ou embutidos na própria placa-mãe. Assim, mesmo que a sua placa-mãe não possua função RAID, você pode instalar uma placa de expansão para aumentar o desempenho e a confiabilidade do seu sistema. Alguns chipsets possuem função RAID integrada, como é o caso dos chipsets mais modernos da Intel (por exemplo, no chipset Intel 915P, mas a ponte sul tem que ser a ICH6R ou ICH6RW para ter este recurso habilitado) e VIA (ponte sul VT8237).

Na Figura 1 você pode ver um exemplo real de uma placa-mãe com RAID on-board. Ela possui quatro portas IDE, duas controladas pelo chipset (que não tem a função RAID, como ocorre com a grande maioria das placas-mães disponíveis no mercado) e outras duas portas controladas por um chip extra da ITE chamado GigaRAID IT8212F, e também duas portas Serial ATA controlada pelo chip SiliconImage SiI3112. Essas duas portas controladas pelo chip GigaRAID suportam RAID0, RAID1 e RAID0+1. Assim, se você quiser usar o RAID seu disco rígido tem que ser instalado nessas portas. Você também pode usar estas portas extras como portas IDE convencionais, sem usar a função RAID que elas oferecem.

Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre RAID
Figura 1: Detalhe das portas IDE extras da placa-mãe Gigabyte GA-SINXP1394.

Todos os nossos exemplos foram dados usando discos rígidos IDE, mas o RAID também está disponível em discos rígidos Serial ATA. No exemplo da Figura 1, as portas Serial ATA disponíveis nesta placa-mãe não permitem RAID pois o chip da SiliconImage não suporta esta função. Mas existem chips Serial ATA no mercado que suportam o sistema RAID.

Uma outra opção é o RAID através de software. Em vez de um chip RAID especial controlando o disco rígido, é possível habilitar um sistema RAID usando um programa apropriado de RAID. A vantagem é que é barato usar uma solução RAID baseada em software. Por outro lado, é menos confiável do que soluções RAID baseadas em hardware.

Abaixo você pode ver uma tabela com os chips RAID mais comuns que vêm com placas-mães que implementam esta função.

Chip

Portas

Tipos de RAID

HighPoint HPT370

2x ATA-100

0, 1, 0+1

HighPoint HPT372

2x ATA-133

0, 1, 0+1

HighPoint HPT374

4x ATA-133

0, 1, 0+1, JBOD

Promise PDC20275

2x ATA-100

0, 1

Promise PDC20276

2x ATA-133

0, 1

Promise PDC20378

1x ATA-133, 2x SATA-150

0, 1, 0+1

ITE GigaRAID IT8212F

2x ATA-133

0, 1, 0+1

Originalmente em http://www.clubedohardware.com.br/artigos/Tudo-o-Que-Voce-Precisa-Saber-Sobre-RAID/651

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