RAID Parte III

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Níveis de RAID

As diferentes maneiras de combinar os discos em um só, chamados de níveis de RAID, podem fornecer tanto grande eficiência de armazenamento como simples espelhamento, ou podem alterar a performance de latência (tempo de acesso). Podem também fornecer performance da taxa de transferência de dados para leitura e para escrita, enquanto continua mantendo a redundância. Novamente, isto é ideal para prevenir falhas.

Os diferentes níveis de RAID apresentam diferentes performance, redundância, capacidade de armazenamento, confiabilidade e características de custo. A maioria, mas nem todos os níveis de RAID, oferecem redundância a falha de disco. Dos que oferecem redundância, RAID-1 e RAID-5 são os mais populares. RAID-1 oferece performance melhor, enquanto que RAID-5 fornece um uso mais eficiente do espaço disponível para o armazenamento dos dados.

De qualquer modo, o ajuste de performance é um assunto totalmente diferente. A performance depende de uma grande variedade de fatores como o tipo da aplicação, os tamanhos dos discos, blocos e arquivos.

Existe uma variedade de tipos diferentes e implementações de RAID, cada uma com suas vantagens e desvantagens. Por exemplo, para colocarmos uma cópia dos mesmos dados em dois discos (chamado de espelhamento de disco ou RAID nível 1), podemos acrescentar performance de leitura, lendo alternadamente cada disco do espelho. Em média, cada disco é menos usado, por estar sendo usado em apenas metade da leitura (para dois discos), ou um terço (para 3 discos), etc.. Além disso, um espelho pode melhorar a confiabilidade: se um disco falhar, o(s) outro(s) disco(s) têm uma cópia dos dados.

A seguir descreveremos os diferentes níveis de RAID, no contexto de implementação de RAID por software no Linux:

RAID-linear

é uma simples concatenação de partições para criar uma grande partição virtual. Isto é possível se você tem várias unidades pequenas, e quer criar uma única e grande partição. Esta concatenação não oferece redundância, e de fato diminui a confiabilidade total: se qualquer um dos discos falhar, a partição combinada irá falhar.

RAID-0

A grande maioria dos níveis de RAID envolve uma técnica de armazenamento chamada de segmentação de dados (data stripping). A implementação mais básica dessa técnica é conhecida como RAID-0 e é suportada por muitos fabricantes. Contudo, pelo fato deste nível de arranjo não ser tolerante a falhas, RAID-0 não é verdadeiramente RAID, ao menos que seja usado em conjunção com outros níveis de RAID.

Segmentação (stripping) é um método de mapeamento de dados sobre o meio físico de um arranjo, que serve para criar um grande dispositivo de armazenamento. Os dados são subdivididos em segmentos consecutivos ou stripes que são escritos seqüencialmente através de cada um dos discos de um arranjo. Cada segmento tem um tamanho definido em blocos.

Por exemplo, sabendo que o tamanho de cada segmento está defindo em 64 kbytes, e o arranjo de discos contem 2 discos, quando um arquivo de 128 kbytes for gravado, os primeiros 64 kbytes serão gravados no primeiro disco, sendo que os últimos 64 kbytes irão para o segundo disco, e normalmente isso é feito em paralelo, aumentando consideravelmente a performance.

Um arranjo desse tipo pode oferecer uma melhor performance, quando comparada a um disco individual, se o tamanho de cada segmento for ajustado de acordo com a aplicação que utilizará o arranjo:

  • Em um ambiente com uso intensivo de E/S ou em um ambiente de banco de dados onde múltiplas requisições concorrentes são feitas para pequenos registros de dados, um segmento de tamanho grande é preferencial. Se o tamanho de segmento para um disco é grande o suficiente para conter um registro inteiro, os discos do arranjo podem responder independentemente para as requisições simultâneas de dados.
  • Em um ambiente onde grandes registros de dados são armazenados, segmentos de pequeno tamanho são mais apropriados. Se um determinado registro de dados extende-se através de vários discos do arranjo, o conteúdo do registro pode ser lido em paralelo, aumentando o desempenho total do sistema.

Arranjos RAID-0 podem oferecer alta performance de escrita se comparados a verdadeiros níveis de RAID por não apresentarem sobrecarga associada com cálculos de paridade ou com técnicas de recuperação de dados. Esta mesma falta de previsão para reconstrução de dados perdidos indica que esse tipo de arranjo deve ser restrito ao armazenamento de dados não críticos e combinado com eficientes programas de backup.

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