Tutorial: O que é e como configurar um sistema RAID.
Conforme havia anunciado no tutorial sobre máquina virtual (
http://forumpcs.com.br/viewtopic.php?t=237236 ) estou aqui dessa vez para tratar de um tópico que ganhou grande relevância a alguns poucos anos no mundo dos desktops.
RAID não é nenhuma novidade, muito pelo contrário, no mundo dos servidores existe a pelo menos 15 anos, mas só recentemente chegou ao mundo dos desktops causando muitas dúvidas.
Pretendo com esse tutorial esclarecer a maioria das dúvidas iniciais de um sistema RAID e ensinar como montar um sistema RAID0 (Striping), tentarei não abortar muitos aspectos técnicos como alocação de memória e estrutura interna de um HD, pois ficaria muito cansativo e mudaria o foco do tutorial, que é voltado mais para iniciantes.
Porém caso alguém possua dúvidas de caráter mais técnico, sinta-se a vontade de perguntar, se eu souber a resposta terei prazer em responder.
- O que é RAID:
RAID, ou melhor, Redundant Array of Independent Disks nada mais é do que uma configuração a qual usará dois ou mais HD’s em conjunto para uma determinada finalidade, geralmente para fins de backup, desempenho superior ou os dois.
Essa “novidade” chegou aos desktops a cerca de uns cinco anos como um recurso onboard da placa mãe, anteriormente só era possível através de placas controladoras PCI.
Quase todas as placas mãe hoje em dia possuem suporte a alguns sistemas de RAID, geralmente RAID0 e RAID1. Placas mãe top de linha podem oferecer suporte a RAID3 ou RAID0+1, mas é bem incomum.
O desempenho das controladoras RAID onboard ainda estão bem inferiores as placas PCI, porém para um usuário doméstico é mais do que suficiente.
Lembre-se apenas que, se você pretende comprar uma placa mãe nova e RAID for algo essencial para você, recomendo optar por placas com chipset Nvidia. Felizmente ou infelizmente a Intel ainda não conseguiu colocar um controlador onboard tão eficiente quanto à do seu concorrente.
Não sei se a padronização de placas mãe com controladores RAID onboard aconteceu por que a cada dia a linha que define o que é um desktop e o que é um servidor fica mais tênue ou pelo simples fato de que os fabricantes precisavam de algo para se diferenciar dos concorrentes. Seja qual foi o motivo originário, quem ganhou com isso fomos nós.
Como foi inicialmente dito RAID surgiu nos servidores com a finalidade de melhorar a estabilidade e tolerância à falhas. Porém essa é apenas uma das mais de 10 configurações possíveis de um sistema em RAID, vamos falar sobre eles logo abaixo.
- Custo de RAID:
Além de uma placa mãe com uma controladora onboard, você precisará de pelo menos 2 HD’s, isso é o mínimo para um sistema RAID. Na maioria dos casos é extremamente recomendado usar HD’s idênticos, tanto na capacidade quanto na interface (SATA). Porém existem algumas exceções.
- Tipos de RAID convencional:
- RAID 0 – Striping:
Essa é a configuração voltada para entusiastas ou aplicações que precisam de velocidade, pois o aumento no desempenho da máquina é tremendo.
Nessa configuração a controladora se encarregará em dividir e distribuir os dados entre todos os HD’s configurados para RAID0. Dessa forma dois HD’s em RAID0 chegam a ter um ganho nominal de 100% sobre um HD normal, e um ganho efetivo de uns 30% (o que ainda é muito).
No modo Striping como ele trata todos os HD’s desse modo como um só HD, somando a capacidade de todos os volumes e tratando como um único disco, caso os discos sejam de igual capacidade.
RAID0 só é recomendado ser feito quando você possui HD's de mesma capacidade caso contrário ele nivelará pelo menor HD.
Exemplo: RAID0 com dois HD's um de 80GB e outro de 100GB contabilizará um total de 160GB. Os 20GB do segundo HD são "perdidos", existem formas de recuperar mas apenas com storages profissionais.
Por exemplo:
Se você possui dois discos de 250GB (meu caso), nessa configuração você verá como apenas um disco de 500GB.
RAID0:
Desvantagem:
O maior problema dessa configuração é que, como todas as informações são divididas entre os volumes, se por acaso algum volume for corrompido ou for danificado, todos os dados serão perdidos e a configuração terá que ser refeita.
Conclusão:
É uma configuração mais voltada para desktop de entusiastas mesmo, pois para servidores existem opções mais recomendadas.
Quantidade mínima de discos para esse sistema: 2
- RAID 1 – Mirroring:
Conhecido como espelhamento, é um configuração voltada exclusivamente para backups.
Consiste em espelhar todos os dados de um disco para o outro, mantendo uma cópia idêntica em tempo real de tudo o que acontece no disco (ou discos) principal, caso o disco principal morra, ou seja, corrompido você não perderá absolutamente nada.
Para isso é recomendado que se use HD’s de mesma capacidade, caso contrário o nivelará pela capacidade do HD espelhado. E o HD de backup não pode ser menor que o HD principal. Exemplo:
Se o principal for de 250GB o de backup também tem que ser de no mínimo 250GB. Caso o de backup tenha 300GB, perderá 50GB, pois simplesmente não utilizará.
Se você tem dois HD’s de 250GB como principais, precisará de outros dois HD’s de no mínimo 250GB como backup.
RAID 1:
Desvantagem:
Perda de capacidade. Como você precisará sempre de HD’s de backup, você está sacrificando a capacidade deles. Se você tiver dois HD’s de 250GB, nesse sistema você só poderá utilizar um total de 250GB, os outros 250GB são completamente destinados a backup.
Conclusão:
Ótimo sistema para quem possui poucos HD’s e precisa de um sistema imune à falhas, você estará sempre preparado para casualidades.
Quantidade mínima de discos para esse sistema: discos principais * 2
- RAID 2:
É um modo que não é mais utilizado. O RAID 2 consiste em embutir códigos de correção de erros em cada cluster de dados gravado. Porém, todos os HDs atuais já vem com sistemas de correção de erros embutidos, tornando o sistema obsoleto.
- RAID 3:
Esse é um sistema bem complexo que querer muito dinheiro para manter. O RAID 3 necessita de 4 HD’s (na verdade pode ser menos, a partir de 3 já dá, porém só se justifica com 4).
Nele os três primeiros discos funcionam exatamente como o RAID0, todas as informações são divididas e salvas como se fosse um único disco. A diferença é que o quarto disco serve como disco de recuperação, ele vai salvando informações nos outros 3 disco de modo que, caso um dos 3 primeiros discos “morra”, você pode recuperar com o disco de recuperação.
Você ganha um alto desempenho pois terá 3 discos em modo striping e ainda tem a tolerância a falha de um desses discos. Caso o disco de recuperação ou dois discos do modo striping caiam você se ferra.
RAID 3:
Desvantagem:
Custo.
Conclusão:
Ótimo sistema para desempenho e possuí tolerância à falha, voltado para grandes empresas onde dinheiro não é problema.
Quantidade mínima de discos para esse sistema: discos principais +1 (mínimo 3)
- RAID 4:
O RAID 4 é idêntico ao RAID 3 sua única diferença é a forma de gravação dos dados.
Enquanto o RAID 3 divide os dados em pequenos pedaços e grava em vários HD’s o RAID 4 salva em grandes blocos.
Gravando em grandes blocos você na ganha muita velocidade nem escrevendo nem lendo os dados, porém permite que você acesse mais rapidamente uma quantidade superior de informações.
Em algumas aplicações o RAID 4 se sobre-sai ao RAID 3 porém são bem raras e para fins bem específicos.
RAID 4:
Desvantagem:
Custo e necessidade de aplicações exclusivas.
Conclusão:
Bom sistema para determinados fins. De forma geral é inferior ao RAID 3.
Quantidade mínima de discos para esse sistema: discos principais +1 (mínimo 3)
- RAID 5:
RAID 5 baseia-se na mesma idéia do RAID 3, de usar striping e tolerância a falhas, mas o faz de forma diferente.
Nessa configuração ao invés de você ter um disco único com os dados de recuperação, o sistema espalha esses dados em todos os outros HD’s. Dessa forma você não precisa ter um disco dedicado a isso, essa informação está em todos os discos.
Caso um disco caía, com os outros você consegue restaurá-lo. Apenas se dois discos caiam que você terá problemas.
Existe uma perda de desempenho em relação ao RAID 3 porém é uma solução mais robusta que permite maior flexibilidade.
Vale também lembrar que você terá um gasto maior de espaço, pois o conteúdo de recuperação que antes era destinado a um único disco está espalhado nos outros.
Então se você tem 3 discos de 20gb nesse sistema, você só contará com 40gb livres, pois 20gb será distribuído entre os discos para que seja possível recuperá-los em caso de falha.
Apesar desse sistema funcionar com três HD’s, o ideal são cinco.
RAID 5:
Desvantagem:
Custo, perda de desempenho em relação ao RAID 3.
Conclusão:
Melhor sistema para se ganhar velocidade sem sacrificar tolerância à falhas. Ideal para empresas com um orçamento limitado.
Quantidade mínima de discos para esse sistema: 3
- RAID 6:
É a configuração mais nova e relativamente rara de ser achada, segue a mesma idéia do RAID 5 porém usa o dobro de bytes de paridade para recuperação. Dessa forma o sistema tem tolerância de falha de até dois HD’s.
É, de longe, o sistema convencional de RAID mais caro, precisa de no mínimo 4 HD’s, porém só é recomendado acima de 6.
Se antes com o RAID 5 você tinha o conteúdo de recuperação espalhado nos outros HD’s, aqui no RAID 6 você tem o dobro desse conteúdo.
Portanto se você tem 10 HD’s de 20gb nesse sistema, só contará com 160GB livre, 40GB (dois discos) serão distribuídos entre os restantes.
RAID 6:
Desvantagem:
Custo, custo e custo.
Conclusão:
Ideal para aplicações de grande risco que precisam de desempenho.
Quantidade mínima de discos para esse sistema: 4
- Tipos de RAID híbridos:
Além dos tipos que vimos acima existem também as formas híbridas, basicamente é a mistura de duas formas convencionais. Não é muito utilizada forma de grandes empresas, pois essas configurações facilmente precisam de oito ou dez discos.
- RAID 0+1 (01 ou 0/1) - Mirrored Stripes:
Consiste em fazer um espelhamento de discos que estão em modo striping. Possui um completo sistema anti-falhas de alto desempenho.
Caso um ou mais de seus discos que estavam em striping falhe, você possui um conjunto pronto para ser usado.
Esse sistema une todas as vantagens e as desvantagens dos dois sistemas.
Você precisa do dobro dos discos, porém terá o dobro da velocidade.
RAID 0+1:
Desvantagem:
Custo, alta complexidade e grande desperdício de espaço.
Conclusão:
Une o melhor dos dois mundos, para o bem e para o mal.
Quantidade mínima de discos para esse sistema: 4 sempre número par. (2 em striping e 2 em mirroring).
- RAID 1+0 (10 ou 1/0) Stripe of Mirrors:
Consiste em sair espelhando continuamente um par de discos striped.
Sei que é meio difícil de entender, deixa dar um exemplo.
Vamos dizer que você tem 8 discos.
Se você usa RAID 0+1 ficarão 4 discos em striping e 4 discos espelhando eles.
Se você usar RAID 1+0 ficarão 2 disco em striping e 3 espelhamentos (cada um com 2 discos) fazendo o backup dos 2 primeiros.
Ótimo para situações onde você precisa de múltiplos backups de um mesmo conjunto de discos sem abandonar completamente o desempenho.
RAID 1+0:
Desvantagem:
Custo, alta complexidade e grande desperdício de espaço.
Conclusão:
Une o melhor dos dois mundos, para o bem e para o mal.
Quantidade mínima de discos para esse sistema: 4 sempre número par. (2 em striping e 2 em mirroring).
- RAID 5+0 (50):
Idéia bem simples, fazer um striping de um sistema em RAID 5. Cada disco do RAID 5 será substituído por 2 discos em striping, para ganho de desempenho.
Desvantagem:
Custo e altíssima complexidade.
Conclusão:
Se você quer altíssima velocidade e tolerância a falha de até 2 discos e dinheiro não é problema, esse é o sistema pra você.
Quantidade mínima de discos para esse sistema: RAID 5 *2.
- RAID 5+1 (53):
Sinceramente não sei por que o pessoal chama de 53 ao invés de 51, bem, deixando isso de lado...
Outro conceito bem simples, fazer espelhamento de discos em RAID 5. Não é muito usado por ser um pouco contraditório, pois você estará espelhando (controle de falhas) um sistema que já tem um controle de falhas.
Talvez isso deve-se ao fato de ser anterior ao RAID 6, na grande maioria dos casos RAID 6 é mais recomendado que RAID 5+1.
Desvantagem:
Custo, alta complexidade, desperdício de espaço.
Conclusão:
Apesar de não ser muito usado ou recomendado ainda é um bom sistema para sistemas que não podem parar de forma alguma e ainda precisam de desempenho.
Quantidade mínima de discos para esse sistema: RAID 5 *2.
- Tipos proprietários:
Como se não bastasse à imensa quantidade e combinações disponíveis ainda existe alguns sistemas proprietários como CalDigit, ATTO, Storage Computer Corporation, EMC Corporation, ZFS e outros.
Não explicarei o que cada um faz, pois não estou ficando louco a tal ponto. Sem contar que ninguém leria.
- Como montar um sistema RAID 0:
Bem, como dizia nosso amado/odiado Linus Torvalds: “Talk is cheap, show me the code”. Então vamos agora mostrar como criar e configurar nosso próprio sistema RAID.
Por ser um dos mais comuns (principalmente entre os entusiastas) e mais baratos optei por fazer esse exemplo usando RAID 0 – Striping.
Nesse tutorial utilizarei dois HD’s de 250GB Sata2 da Samsung, podem ser facilmente encontrados no mercado por uma faixa de R$180,00 cada e uma Asus P5N-E SLI com chipset Nvidia 650i e controlador RAID JMicron JMB360 (mas os drivers dessa controladora são feitos pela Nvidia).
A primeira coisa a fazer é ir ao site do seu fabricante e pegar o driver mais recente da controladora de RAID. Depois disso salve o arquivo em disquete ou em algum outro driver, pode ser pen drive, se for Windows Vista, já que o mesmo reconhece pen drive e outros drivers na rede.
Outra opção é colocar o driver da placa mãe e pedir para gerar um disco (floopy) com os drivers, como nem floopy eu tenho mais, baixei no site da Asus e coloquei em uma pen drive.
Depois disso o próximo passo que você deve fazer é ir até a BIOS, achar a opção de RAID, ativar e dizer quais discos serão utilizados no processo.
No meu caso ficou assim:
Depois disso dê um boot e acesse o menu de RAID, no meu caso basta apertar F10.
Nesse menu você criará o array de discos, definirá qual o tipo de RAID você quer (em nosso exemplo usarei Striping) e o tamanho do pacote de dados.
Conforme disse anteriormente o modo Striping divide os arquivos em pequenos blocos de dados e separa entre os discos, blocos muito grande ou muito pequeno prejudicam a velocidade de escrita, o recomendável e manter o pacote de 128kbs.
Configurando o Array:
Logo após isso a P5N-E SLI pede que você formate e crie um disco definitivo já com a capacidade dos dois discos somada, porém isso variará de placa mãe para placa mãe, algumas já fazem isso automaticamente.
Configurando o disco:
Depois disso reinicie a máquina e inicie a instalação do Vista normalmente.
Uma foto rara, o DVD original do Vista.
Sim, eu fui doido o suficiente para comprar.
Siga até aonde o Vista pede para você escolher um driver para instalar. Então você escolherá “Load Driver” e depois “Browse” no meu caso naveguei até a pendrive. Caso você use o Windows XP você precisará apertar o velho e bom F8 no começo da instalação, depois é só colocar o disquete (o XP só aceita com disquete) e seguir a instalação.
Depois disso escolhi o driver em si e basta continuar a instalação normalmente:
Ah sim, antes que vocês reclamem as fotos foi o melhor que o meu Motorola A1200i foi capaz de fazer
.
Após a instalação você ainda pode instalar um programa gerenciador de RAID do seu fabricante, mais é completamente opcional, preferi não colocar.
- Comparação e teste:
Para caráter de comparação – HD 160GB IDE, Vista Ultimate x64 SP1 todo atualizado:
Apenas um - HD 250GB SATA2, Vista Ultimate x64 SP1 todo atualizado:
Apenas um - HD 250GB SATA2, Vista Ultimate x64 SP1 todo atualizado – Windows Score: 5,5
Depois do RAID0 – 2 HD 250GB SATA2 – Vista Ultimate (sem SP1 e atualização):
Depois do RAID0 – 2 HD 250GB SATA2 – Vista Ultimate (sem SP1 e atualização) – Windows Score: 5,9
Coloquei esses testes apenas para vocês terem uma idéia, porém ele é completamente impreciso por dois motivos:
1 – Ainda não terminei de instalar as atualizações após o RAID. Todos que usaram o Vista sabe que ele fica atualizando e usando muito o HD por pelo menos duas semanas, até atualizar e terminar de configurar tudo. Portanto quando o computador ficar estável ficará ainda melhor.
2 – O Vista tem um problema detectado em RAID, ele não utiliza completamente dele. Esse erro já foi anotado pela Microsoft e algumas pessoas dizem que o patch de Junho corrigirá isso.
Mesmo assim podemos comprar alguns resultados interessantes:
- Velocidade mínima
Era
8.2mb/s.
Foi para
35.7mb/s.
- Velocidade média
Era
54.9mb/s.
Foi para
64.2mb/s.
- Velocidade máxima:
Era
69.4mb/s.
Foi para
73.5mb/s.
Um ganho médio direto de
16,9%. Mesmo com todas as incoerências que citei é um ganho expressivo e notável.
Quando a máquina estabilizar e terminar de fazer todas as atualizações postarei novos testes.
- Conclusão:
Configurar um sistema RAID não é assim tão difícil quanto parece e seus ganhos são notáveis.
Não tive como objetivo abordar caráter mais técnicos como RAID Hard ou Soft, sistemas proprietários ou descer a nível de bits e bytes, tinha como foco explicar o tema e ensinar qualquer pessoa a utilizar essa técnica já presente em todas as placas mães mais novas.
Porém, se você tem uma dúvida mais técnica ou precisa se aprofundar mais no tema, não hesite em perguntar.
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