Os Tipos de RAID para Servidores e Storages

RAID (Redundant Array of Independent Disks) é uma tecnologia que combina múltiplos discos rígidos em um único sistema de armazenamento para melhorar a performance e/ou a redundância de dados. Existem várias configurações de RAID, cada uma com suas características específicas que podem ser benéficas dependendo das necessidades do seu servidor ou storage. Neste artigo, vamos explorar os principais tipos de RAID, suas vantagens e desvantagens, e quando cada um deve ser utilizado.

Veja abaixo os tipos de RAID para servidores e storages.

RAID 0 (Striping)

Como funciona: RAID 0 distribui os dados igualmente entre dois ou mais discos, sem qualquer redundância.

Vantagens:

• Performance: A leitura e escrita de dados são rápidas, pois os dados são divididos entre vários discos.
• Custo: Não há overhead de armazenamento, já que todos os discos são utilizados para armazenar dados.

Desvantagens:

• Sem redundância: Se um disco falhar, todos os dados são perdidos.

Quando usar: Ideal para situações onde a performance é mais crítica do que a segurança dos dados, como em aplicações que exigem alta velocidade de leitura e escrita, mas onde a perda de dados não seria catastrófica.

RAID 1 (Mirroring)

Como funciona: RAID 1 copia os mesmos dados em dois ou mais discos. Se um disco falhar, os dados ainda estarão disponíveis no outro.

Vantagens:

• Redundância: Oferece alta proteção de dados, pois mantém uma cópia exata dos dados em outro disco.
• Leitura rápida: A leitura pode ser mais rápida, pois os dados podem ser lidos de qualquer um dos discos.

Desvantagens:

• Custo: Efetivamente, o armazenamento disponível é reduzido pela metade, pois os dados são duplicados.

Quando usar: Adequado para aplicações onde a segurança dos dados é crucial, como em servidores de arquivos e bancos de dados onde a perda de dados não pode ser tolerada.

RAID 5 (Striping with Parity)

Como funciona: RAID 5 distribui os dados e a paridade (informação de recuperação) entre três ou mais discos. Se um disco falhar, os dados podem ser reconstruídos a partir dos discos restantes.

Vantagens:

• Redundância e performance: Combina boa performance com redundância, oferecendo um equilíbrio entre velocidade e segurança.
• Eficiência de armazenamento: A capacidade de armazenamento é melhor utilizada em comparação ao RAID 1.

Desvantagens:

• Complexidade: A reconstrução de dados pode ser lenta e impactar a performance se um disco falhar.

Quando usar: Indicado para aplicações onde um bom equilíbrio entre performance, redundância e custo é necessário, como em sistemas de armazenamento de dados empresariais.

RAID 6 (Striping with Double Parity)

Como funciona: RAID 6 é similar ao RAID 5, mas utiliza dupla paridade, permitindo que dois discos falhem sem perda de dados.

Vantagens:

• Alta redundância: Maior segurança contra falhas de discos, suportando a falha de dois discos simultaneamente.
• Performance de leitura: Boa performance de leitura.

Desvantagens:

• Escrita lenta: A escrita pode ser mais lenta devido à necessidade de calcular e gravar a paridade adicional.
• Custo: Maior overhead de armazenamento em comparação ao RAID 5.

Quando usar: Ideal para ambientes críticos onde a tolerância a falhas de disco é essencial, como em grandes storages empresariais.

RAID 10 (Combination of RAID 1 and RAID 0)

Como funciona: RAID 10 combina os benefícios do RAID 0 (striping) e RAID 1 (mirroring), utilizando ao menos quatro discos.

Vantagens:

• Performance e redundância: Oferece alta performance de leitura e escrita com redundância.
• Recuperação rápida: A recuperação de dados em caso de falha de disco é rápida.

Desvantagens:

• Custo: Requer pelo menos quatro discos e a capacidade de armazenamento é reduzida pela metade devido ao espelhamento.

Quando usar: Perfeito para aplicações que requerem alta performance e alta disponibilidade, como servidores de banco de dados transacionais.

RAID 50 (RAID 5 + RAID 0)

Como funciona: RAID 50, também conhecido como RAID 5+0, combina as vantagens do RAID 5 e do RAID 0. Nesta configuração, múltiplos arrays de RAID 5 são configurados em striping (RAID 0). Isso significa que os dados são distribuídos entre vários conjuntos de discos em RAID 5.

Vantagens:

• Redundância e performance: Oferece boa redundância com a capacidade de sobreviver à falha de um disco em cada array RAID 5 e melhora a performance devido ao striping.
• Recuperação rápida: A reconstrução dos dados é mais rápida em comparação ao RAID 5, pois os dados são distribuídos entre múltiplos arrays.

Desvantagens:

• Complexidade: A configuração é mais complexa e requer mais discos.
• Custo: Maior investimento em discos, já que é necessário um número significativo de discos para implementar RAID 50.

Quando usar: Ideal para grandes ambientes de armazenamento que requerem alta capacidade, desempenho e redundância, como data centers e grandes servidores de arquivos.

RAID 60 (RAID 6 + RAID 0)

Como funciona: RAID 60, também conhecido como RAID 6+0, combina as vantagens do RAID 6 e do RAID 0. Semelhante ao RAID 50, múltiplos arrays de RAID 6 são configurados em striping (RAID 0). Isso proporciona dupla paridade em cada array RAID 6 e distribuição dos dados através dos arrays.

Vantagens:

• Alta redundância: Pode suportar a falha de até dois discos em cada array RAID 6, oferecendo excelente proteção contra falhas de disco.
• Performance: A leitura e escrita de dados são melhoradas devido ao striping entre múltiplos arrays.

Desvantagens:

• Custo elevado: Requer um número ainda maior de discos, o que aumenta o custo de implementação.
• Complexidade: A configuração e gerenciamento são mais complexos.

Quando usar: Recomendado para ambientes de missão crítica onde a máxima proteção de dados é essencial, como sistemas de armazenamento de dados de grandes empresas, data centers e servidores de missão crítica que não podem tolerar falhas de disco.

Como Calcular a Capacidade e a Tolerância a Falhas de RAID

Calcular a capacidade de armazenamento e a tolerância a falhas para diferentes configurações de RAID é fundamental para planejar e dimensionar um sistema de armazenamento eficaz. Existem diversos sites na internet que fazem isso para você, mas vamos detalhar como fazer esses cálculos para os tipos de RAID mais comuns.

RAID 0 (Striping)

Capacidade de Armazenamento: $\text{Capacidade Total}=\text{Nuˊmero de Discos}\times \text{Capacidade de um Disco}$

Tolerância a Falhas: Nenhuma. Se um disco falhar, todos os dados são perdidos.

RAID 1 (Mirroring)

Capacidade de Armazenamento: $\text{Capacidade Total}=\text{Capacidade de um Disco}$

Como os dados são espelhados, a capacidade total é igual à capacidade de um único disco.

Tolerância a Falhas: Pode tolerar a falha de um disco em cada par de discos.

RAID 5 (Striping with Parity)

Capacidade de Armazenamento: $\text{Capacidade Total}=(\text{Nuˊmero de Discos}-1)\times \text{Capacidade de um Disco}$

Um disco é usado para armazenar informações de paridade, então a capacidade total é reduzida pelo equivalente a um disco.

Tolerância a Falhas: Pode tolerar a falha de um disco.

RAID 6 (Striping with Double Parity)

Capacidade de Armazenamento: $\text{Capacidade Total}=(\text{Nuˊmero de Discos}-2)\times \text{Capacidade de um Disco}$

Dois discos são usados para armazenar informações de paridade.

Tolerância a Falhas: Pode tolerar a falha de dois discos.

RAID 10 (RAID 1+0)

Capacidade de Armazenamento: Capacidade Total=Nuˊmero de Discos2×Capacidade de um DiscoCapacidade Total=2Nuˊmero de Discos​×Capacidade de um Disco

Metade dos discos são usados para espelhamento, então a capacidade total é metade da soma das capacidades dos discos.

Tolerância a Falhas: Pode tolerar a falha de um disco por espelho.

RAID 50 (RAID 5+0)

Capacidade de Armazenamento: $\text{Capacidade Total}=(\text{Nuˊmero de Discos por Array}-1)\times \text{Capacidade de um Disco}\times \text{Nuˊmero de Arrays}$

Cada array RAID 5 tem um disco dedicado à paridade, e os arrays são então distribuídos em striping (RAID 0).

Tolerância a Falhas: Pode tolerar a falha de um disco por array RAID 5.

RAID 60 (RAID 6+0)

Capacidade de Armazenamento: $\text{Capacidade Total}=(\text{Nuˊmero de Discos por Array}-2)\times \text{Capacidade de um Disco}\times \text{Nuˊmero de Arrays}$

Cada array RAID 6 tem dois discos dedicados à paridade, e os arrays são distribuídos em striping (RAID 0).

Tolerância a Falhas: Pode tolerar a falha de dois discos por array RAID 6.

Exemplos de Cálculos

Exemplo para RAID 5 com 5 Discos de 2 TB cada

Capacidade de Armazenamento: $\text{Capacidade Total}=(5-1)\times 2\text{ TB}=4\times 2\text{ TB}=8\text{ TB}$

Tolerância a Falhas: Pode tolerar a falha de um disco.

Exemplo para RAID 10 com 4 Discos de 1 TB cada

Capacidade de Armazenamento: Capacidade Total=42×1 TB=2 TBCapacidade Total=24​×1 TB=2 TB

Tolerância a Falhas: Pode tolerar a falha de um disco em cada par de espelhos.

Conclusão

Ao escolher a configuração de RAID para servidores e storages, é crucial considerar as necessidades específicas de sua organização em termos de desempenho, redundância e custo.

RAID 0 é ideal para performance pura, enquanto RAID 1 oferece alta segurança de dados. RAID 5 e RAID 6 fornecem um bom equilíbrio entre performance e redundância, sendo apropriados para muitas aplicações empresariais. Já o RAID 10 é indicado para ambientes que necessitam de alta performance e disponibilidade.

Cada tipo de RAID tem seus próprios méritos e limitações. Compreender essas diferenças permite que você faça uma escolha informada, garantindo que seu sistema de armazenamento atenda às necessidades operacionais e de segurança de sua organização.

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