FAPAN - Faculdade Pan Amaznica Curso Gesto de TI - 1 semestre

R.A.I.D.Conjunto Redundante de Discos Independentes

Estrutura lgicaA idia bsica por trs do RAID combinar diversos discos pequenos e de custo baixo em um conjunto, para atingir objetivos de desempenho ou redundncia inatingveis com um disco grande e de custo alto. Este conjunto de discos aparece para o computador como uma nica unidade ou disco de armazenamento lgico.

RapidezUm sistema de disco RAID e sensivelmente mais rpido do que um disco comum. Usando uma tcnica chamada diviso de dados ( data striping ou RAID 0), ele executa a leitura ou gravao dos dados de forma parcelada e simultnea, tornando-a assim mais rpida. Ex:

CapacidadeOutro benefcio que o RAID oferece a capacidade que dependendo da necessidade pode aumentar de forma muito satisfatria . EX:

Conexes e Ordem de DispositivosThiago ficou de fazer esse texto

Tipos de RAIDVia Software Na implementao via software, o sistema operacional gerencia o RAID atravs da controladora de discos, sem a necessidade de um controlador de RAIDs, tornando-a mais barata. Nesse tipo de implementao, todo o processamento necessrio para o gerenciamento do RAID feito pela CPU. Toda movimentao de dados(leitura e escrita) feita por uma camada de software que faz a abstrao entre a operao lgica(RAID) e os discos fsicos, e controlada pelo sistema operacional. A configurao do RAID via software feita pelo sistema operacional, que precisa ter implementado no prprio kernel a utilizao de RAIDs via software. possvel criar RAIDs via software no Linux, FreeBSD, Windows 2000, XP, 2003 Server e Vista.

Via Hardware Controladoras RAID usam layouts de disco proprietrios (e diferentes). Por isso, normalmente no possvel misturar controladoras de fabricantes diferentes. Eles no utilizam recursos do processador. A BIOS pode iniciar (dar boot) por ela, e uma integrao maior com o driver de dispositivo pode oferecer um melhor tratamento de erros. Um implementao de RAID via hardware requer pelo menos uma controladora especialmente dedicada para isso. Em uma estao de trabalho (PC comum) isso pode ser uma placa de expanso PCI, PCI-e ou uma placa integrada placa-mae. A controladora gerencia os drives e faz os clculos de paridade necessrios pelo nvel de RAID escolhido. A maioria das implementaos em hardware provem cache de leitura e escrita, o que (dependendo da carga de I/O) melhora a performance. Na maioria dos casos, o

cache de escrita no-voltil (protegido por bateria), e portanto, escritas pendentes no so perdidas no caso de uma falha no suprimento de energia. Implementaes em hardware provem performance garantida, no sobrecarregam o processador e podem suportar vrios sistemas operacionais, j que a controladora apresentar ao sistema operacional um disco simples. A maioria das implementaes em hardware tambm suporta o hot-swapping, permitindo que discos com falha sejam substitudos enquanto o sistema est sendo executado.

ExpansoAumentar o tamanho de um dispositivo RAID de software existente Voc pode expandir a capacidade do dispositivo RAID de software adicionando parties at o nmero mximo de parties. Se o dispositivo j contm o nmero mximo de parties, a opo Aumentar tamanho ficar esmaecida. No possvel expandir o RAID. Compreendendo os tamanhos e as parties de RAID Cada dispositivo RAID possui vrias parties:

O RAID 0 possui de 2 a 14 parties. O RAID 1 possui de 2 a 4 parties. O RAID 5 possui de 3 a 14 parties.

Para o RAID 0, possvel adicionar parties, mas no remov-las. Como os dados so distribudos por todas as parties sem paridade, a remoo de uma partio poderia destruir todos os dados do dispositivo RAID0. Para o RAID 1, voc pode adicionar parties e remover todas as parties, exceto uma, em um momento especfico. Duas parties devem permanecer para que haja um espelho. Se apenas uma partio permanecer, essa ser a sua nica cpia dos dados. O dispositivo identifica-se como "No espelhado". A partio restante fica ativa no servidor como um espelho de elemento nico. Em um espelho de elemento nico, o grupo RAID 1 permanece no Gerenciador de Mdias, utilizando apenas 1 KB de memria. A matriz funciona normalmente, sem degradao do desempenho e sem consumo de recursos adicionais. A excluso do grupo RAID 1 apagar todas as suas parties membro e destruir os seus dados. Para o RAID 5, voc pode adicionar parties, mas no pode remover mais de uma nica partio em determinado perodo. Como a paridade pode ser usada para recriar dados, voc pode remover uma partio temporariamente para substituir um dispositivo com falha, por exemplo. Entretanto, o desempenho ficar altamente

prejudicado at que a partio que falhou seja substituda e os dados sejam recriados a partir da paridade.

Cuidados e ManutenoAlguns cuidados para um melhor aproveitamento do RAID: - Escolha sempre que possivl um nivel de RAID em que voc possa recuperar seus dados. - Energia sempre um ponto crucial , utilize sempre um no-break. Lembre-se que o investimento em sistema de discos RAID quase sempre de alto custo. - Verifique periodicamente os discos.

Como proceder na troca de um disco danificado: Algumas controladoras de discos RAID(apenas SCSI), possuem a opo hot-swap (troca quente), ou seja um disco com falha pode ser removido ou substitudo sem perda de dados ou interrupes do servidor. Com o hot-swap RAID, o sistema continua operando, enquanto o contedo do disco avariado reconstrudo em um disco sobressalente, usando informao redundante ou paridade. Em outros casos, a troca dever ocorrer com o computador desligado.

Funcionamento InternoA tecnologia RAID funciona de vrias maneiras. Tais maneiras so conhecidas como "nveis de RAID". No total, existem 6 nveis bsicos, os quais so mostrados a seguir: RAID nvel 0 - Este nvel tambm conhecido como "Striping" ou "Fracionamento". Nele, os dados so divididos em pequenos segmentos e distribudos entre os discos. Este nvel no oferece tolerncia a falhas, pois no existe redundncia. Isso significa que uma falha em qualquer um dos HDs pode ocasionar perda de informaes. Por essa razo, o RAID 0 usado para melhorar a performance do computador, uma vez que a distribuio dos dados entre os discos proporciona grande velocidade na gravao e leitura de informaes. Quanto mais discos houver, mais velocidade obtida. Isso porque, se os dados fossem gravados em um nico disco, esse processo seria feito de forma sequencial. Com o RAID, os dados cabveis a cada disco so gravados ao mesmo tempo. O RAID 0, por ter estas caractersticas, muito usado em aplicaes de CAD e tratamento de imagens e vdeos. GRFICO RAID0

RAID nvel 1 - tambm conhecido como "Mirroring" ou "Espelhamento", o RAID 1 funciona adicionando HDs paralelos aos HDs principais existentes no computador. Assim, se por exemplo, um computador possui 2 discos, pode-se aplicar mais um HD para cada um, totalizando 4. Os discos que foram adicionados, trabalham como uma cpia do primeiro. Assim, se o disco principal recebe dados, o disco adicionado tambm os recebe. Da o nome de "espelhamento", pois um HD passa a ser uma cpia praticamente idntica do outro. Dessa forma, se um dos HDs apresentar falha, o outro imediatamente pode assumir a operao e continuar a disponibilizar as informaes. A conseqncia neste caso, que a gravao de dados mais lenta, pois realizada duas vezes. No entanto, a leitura dessas informaes mais rpida, pois pode-se acessar duas fontes. Por esta razo, uma aplicao muito comum do RAID 1 seu uso em servidores de arquivos.

GRAFICO RAID1

RAID nvel 2 - este tipo de RAID, adapta o mecanismo de deteco de falhas em discos rgidos para funcionar em memria. Assim, todos os discos da matriz ficam sendo "monitorados" pelo mecanismo. Atualmente, o RAID 2 pouco usado, uma vez que praticamente todos os discos rgidos novos saem de fbrica com mecanismos de deteco de falhas implantados. GRAFICO RAID2 RAID nvel 3 - neste nvel, os dados so divididos entre os discos da matriz, exceto um, que armazena informaes de paridade. Assim, todos os bytes dos dados tem sua paridade (acrscimo de 1 bit, que permite identificar erros) armazenada em um disco especfico. Atravs da verificao desta informao, possvel assegurar a integridade dos dados, em casos de recuperao. Por isso e por permitir o uso de dados divididos entre vrios discos, o RAID 3 consegue oferecer altas taxas de transferncia e confiabilidade das informaes. Para usar o RAID 3, pelo menos 3 discos so necessrios. GRAFICO RAID3 RAID nvel 4 - este tipo de RAID, basicamente, divide os dados entre os discos, sendo que um exclusivo para paridade. A diferena entre o nvel 4 e o nvel 3, que em caso de falha de um dos discos, os dados podem ser reconstrudos em tempo real atravs da utilizao da paridade calculada a partir dos outros discos, sendo que cada um pode ser acessado de forma independente. O RAID 4 indicado para o armazenamento de arquivos grandes, onde necessrio assegurar a integridade das informaes. Isso porque, neste nvel, cada operao de gravao requer um novo clculo de paridade, dando maior confiabilidade ao armazenamento (apesar de isso tornae as gravaes de dados mais lentas). GRAFICO RAID4 RAID nvel 5 - este muito semelhante ao nvel 4, exceto o fato de que a paridade no fica destinada a um nico disco, mas a toda a matriz. Isso faz com que a gravao de dados seja mais rpida, pois no necessrio acessar um disco de

paridade em cada gravao. Apesar disso, como a paridade distribuda entre os discos, o nvel 5 tende a ter um pouco menos de performance que o RAID 4. O RAID 5 o nvel mais utilizado e que oferece resultados satisfatrios em aplicaes no muito pesadas. Este nvel precisa de pelo menos 3 discos para funcionar. GRFICO RAID5 RAID 0 + 1 - O RAID 0 + 1 uma combinao dos nveis 0 (Striping) e 1 (Mirroring), onde os dados so divididos entre os discos para melhorar o rendimento, mas tambm utilizam outros discos para duplicar as informaes. Assim, possvel utilizar o bom rendimento do nvel 0 com a redundncia do nvel 1. No entanto, necessrio pelo menos 4 discos para montar um RAID desse tipo. Tais caractersticas fazem do RAID 0 + 1 o mais rpido e seguro, porm o mais caro de ser implantado. GRFICO RAID 0+1

ParidadeA paridade consiste em adicionar um bit adicional para cada grupo de bits. Na memria RAM, existe um bit de paridade para cada 8 bits de dados, enquanto no RAID 3 temos um bit extra para cada 4 bits de dados. Caso dentro destes 4 bits exista um nmero par de bits 1, ento o bit de paridade 0. Caso exista um nmero mpar de bits 1, ento o bit de paridade 1: Bits 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 Paridade 0 1 0 0

Veja que graas ao bit de paridade possvel saber apenas que, dentro do grupo de 4 bits existe um nmero par ou mpar de bits 1. Mas, isso j o suficiente para recuperar qualquer um dos 4 bits que seja perdido, desde que sejam respeitadas duas condies: a) Que apenas um bit de cada grupo seja perdido

b) Que se saiba qual dos bits foi perdido No RAID 3 cada um dos bits dentro de cada grupo fica guardado em um HD. Quando um dos HDs pra de funcionar, a controladora sabe exatamente quais bits foram perdidos e tm condies de recuper-los com uma continha muito simples:

Bits 1 1 0 1 ? ? ? ? 1 1 0 0 0 0 0 1

Paridade 0 1 0 0

Existem hoje vrios outros nveis de Raid, porm todos compartilham dos mesmos objetivos em escalas maiores (espao, segurana e desempenho).

Bibliografiahttp://blog.deserv.info/2010/01/20/o-que-e-raid/