O conceito de Redundant Array of Independent Disks (RAID) é uma metodologia empregada em sistemas de armazenamento, projetada para oferecer um equilíbrio eficiente entre desempenho e benefícios cruciais, como aprimorada tolerância a falhas, confiabilidade superior e alta performance.
Este sistema unifica dois ou mais conjuntos de armazenamento em disco em unidades lógicas, que operam como se fossem uma única entidade. Essa agregação é viabilizada por meio de software e hardware.
Em essência, o RAID possibilita que múltiplos discos rígidos trabalhem em conjunto, assemelhando-se a um único disco com uma capacidade de armazenamento ampliada.
Além de proporcionar um espaço de armazenamento mais amplo através da combinação de várias unidades menores, o RAID auxilia em diversas tarefas de desempenho, como a proteção entre unidades para aumentar a velocidade de leitura e gravação, e o espelhamento para assegurar a redundância de dados.
Existem diferentes níveis de RAID à disposição, sendo os mais populares o RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 e RAID 10. Cada nível é projetado para cumprir uma função específica.
Este termo pode ser desconhecido para muitos, dificultando a decisão sobre qual escolher entre RAID 0 e RAID 1.
Neste artigo, abordaremos o tema RAID 0 versus RAID 1, comparando-os para esclarecer as diferenças entre essas duas tecnologias.
Vamos começar!
O que é RAID 0?
RAID 0 é uma configuração que utiliza a distribuição de dados, ao invés de paridade ou espelhamento, para manipular dados. Este processo envolve dividir os dados em diferentes blocos e distribuí-los por dispositivos de armazenamento como unidades de estado sólido (SSDs) ou discos rígidos.
O RAID 0 geralmente eleva o desempenho do sistema, sendo este o seu principal objetivo. Ele também auxilia na criação de um volume lógico maior a partir de múltiplos conjuntos de unidades com capacidade reduzida.
Como Funciona o RAID 0?
Uma faixa de dados é criada pela divisão dos dados entre SSDs ou discos rígidos, e a unidade distribuída define a fatia de dados em cada unidade individual. Como o striping distribui os dados entre as unidades físicas, diversos discos podem acessar o conteúdo simultaneamente, acelerando as operações de leitura e gravação.
O striping de disco, sem paridade para manipulação de dados, geralmente não possui tolerância a falhas ou redundância. Isso significa que a falha de uma única unidade resulta na perda de todos os dados armazenados na matriz. O sistema distribui os dados em diferentes níveis, como nível de byte, nível de mordida, nível de bloco ou nível de partição.
Por exemplo, um sistema de armazenamento com dez discos rígidos pode retirar um bloco de 64 KB do primeiro, segundo, terceiro, quarto e quinto discos, e então reiniciar o processo do primeiro disco. Da mesma forma, o sistema pode retirar 1 MB de dados de cada um dos 10 discos e retornar ao primeiro disco para repetir o procedimento.
Assim, o RAID 0 é considerado uma das melhores tecnologias para armazenamento quando se busca alta velocidade de leitura e escrita. Edição de vídeo em cache e transmissão de vídeo ao vivo são exemplos de uso do RAID 0, devido à sua velocidade e desempenho.
O que é RAID 1?
O RAID 1, também conhecido como espelhamento de disco, consiste em clonar ou copiar dados para múltiplos discos. Aplicações como sistemas operacionais, sistemas de e-mail e aplicações transacionais que exigem alta disponibilidade e desempenho podem se beneficiar do espelhamento de disco.
RAID 1 é o nível de RAID mais utilizado para aumentar a segurança dos dados armazenados. Ele emprega um conceito simples de combinar dois ou mais discos rígidos que armazenam seus dados de forma duplicada, processo conhecido como espelhamento.
Por exemplo, se um arquivo é gravado em um disco rígido, ele é automaticamente salvo no disco rígido 2, 3, ou em outros discos. Isso garante redundância completa, permitindo que uma unidade de backup entre em operação no caso de falha da unidade primária.
Como Funciona o RAID 1?
Uma matriz RAID 1 funciona com a premissa de que pelo menos uma unidade esteja operacional. Como ambas as unidades estão em funcionamento, os dados podem ser lidos com facilidade de qualquer uma delas, agilizando as operações. Muitos usuários preferem o “monitoramento de unidade” em sistemas de armazenamento contemporâneos, pois o RAID 1 funciona bem com SSDs.
Entretanto, as operações de gravação são mais lentas, pois cada operação de gravação é executada duas vezes. Em situações de recuperação de desastres, o espelhamento de disco é útil, pois oferece failover para os dados necessários em aplicações de missão crítica.
Se a unidade primária estiver danificada ou inoperante, o tráfego é automaticamente redirecionado para as unidades de backup espelhadas ou secundárias. A cópia espelhada pode entrar em operação, pois o software do aplicativo e o sistema operacional são clonados na unidade, juntamente com as informações dos aplicativos.
RAID 0 vs. RAID 1: Vantagens e Limitações
Agora que temos uma compreensão básica de RAID 0 e RAID 1, vamos analisar as vantagens e limitações de cada tecnologia.
Vantagens do RAID 0
- Desempenho aprimorado: RAID 0 oferece velocidades e desempenho superiores. Por exemplo, ao distribuir dados em três dispositivos, a largura de banda é triplicada. Se cada unidade operar a 250 operações de entrada/saída por segundo (IOPS), a configuração alcançará 750 IOPS, tornando-a extremamente rápida.
- Sem sobrecarga: Toda a capacidade de cada unidade é utilizada para armazenamento, uma vez que o RAID 0 não emprega discos de paridade.
- Implementação fácil: Configurar um nível RAID 0 não exige muitas habilidades, tornando o processo mais rápido e fácil.
- Baixo custo: O custo de configuração do RAID 0 é menor e é suportado pelos controladores RAID.
- Largura de banda: A largura de banda do RAID 0 é maior do que a de unidades individuais.
- Capacidade de armazenamento: Utiliza toda a capacidade de armazenamento disponível.
Limitações do RAID 0
A principal limitação do RAID 0 é a ausência de paridade, resultando em pouca ou nenhuma tolerância a falhas. A perda ou corrupção de dados não permite a recuperação, pois não há backup ou redundância.
A probabilidade de falha no RAID 0 é maior do que em unidades individuais, tornando-o inadequado para sistemas críticos.
Vantagens do RAID 1
- Redundância de dados: A principal vantagem do RAID 1 é a redundância de dados, com a duplicação dos dados em dois ou mais discos.
- Tolerância a falhas: Ideal para aplicações críticas. No caso de falha de uma unidade, outra assume suas funções. Como ambas as unidades contêm dados idênticos, não há interrupção para os usuários.
- Alto desempenho: Os dados podem ser lidos de múltiplos dispositivos simultaneamente, tornando o processo relativamente mais rápido.
- Alta disponibilidade: Os dados são espelhados em dois ou mais discos, facilitando a recuperação em situações de necessidade ou desastres. A possibilidade de perda de dados é reduzida.
- Alta segurança: Do ponto de vista da segurança, o RAID 1 oferece proteção de dados ao copiar os dados para vários locais. Se um sistema for invadido e dados forem perdidos, ainda será possível acessá-los em outro local.
Limitações do RAID 1
O RAID 1 é amplamente utilizado em vários setores devido à sua funcionalidade de espelhamento, sendo essencial na proteção de dados. Contudo, ele possui algumas limitações.
- Sem troca em tempo real: Quando a unidade primária falha, a unidade secundária não assume a função de forma imediata ou automática, exigindo uma reinicialização.
- Caro: RAID 1 necessita de mais espaço para implementação, tornando-o mais caro em comparação com o RAID 0.
- Capacidade de armazenamento reduzida: A capacidade total é reduzida pela metade, pois duas unidades armazenam os mesmos dados.
- Desempenho: O desempenho de leitura e gravação pode ser inferior em comparação com o RAID 0.
RAID 0 vs. RAID 1: Semelhanças
Existem algumas semelhanças entre RAID 0 e RAID 1 em termos de construção e necessidades, embora sejam diferentes em termos de funcionalidade de armazenamento de dados. Vamos ver as semelhanças:
- RAID 0 e RAID 1 são níveis de array.
- Ambos os níveis RAID são utilizados para gerenciamento direto de dados de unidades de disco.
- Ambas as tecnologias foram concebidas em 1987 e lançadas em 1988.
- RAID 0 e RAID 1 são formatos abertos.
- As tecnologias utilizadas nestes níveis são servidores, virtualização e discos rígidos.
- O número mínimo de discos necessários é dois para ambas as matrizes.
RAID 0 vs. RAID 1: Diferenças
As principais diferenças entre os dois níveis residem em suas funções primárias de armazenamento de dados. RAID 0 e RAID 1 tratam seus dispositivos de armazenamento de forma distinta. O RAID 0 combina todas as unidades em um único volume lógico, enquanto o RAID 1 replica a unidade primária em várias unidades da matriz em tempo real.
O RAID 0 oferece maior velocidade de leitura e gravação, a um custo mais baixo. Em contrapartida, o RAID 1 oferece maior segurança para empresas, devido à sua integridade e proteção de dados. Dada as vantagens de ambos, a decisão sobre qual escolher pode ser desafiadora.
A melhor forma de decidir é considerar o uso de cada array. Se a segurança e a proteção contra falhas são cruciais, o RAID 1 é a melhor opção. Em aplicações como jogos para PC ou modelagem 3D, onde a velocidade de leitura e gravação é primordial, o RAID 0 se torna mais adequado.
Vamos analisar as principais diferenças entre RAID 0 e RAID 1 lado a lado:
| RAID 0 | RAID 1 |
| RAID 0 significa Redundant Array of Independent Disk level 0. | RAID 1 significa Redundant Array of Independent Disk level 1. |
| Na matriz RAID 0, o striping de disco é a operação primária. | Em RAID 1, disk mirroring ou duplicação é a operação primária. |
| O custo é relativamente menor. | É caro em comparação com o RAID 0. |
| Sem penalidade de gravação. | Há uma penalidade de gravação. |
| A capacidade de armazenamento relativa é de 100%. | A capacidade de armazenamento relativa é de 50 %. |
| O desempenho de leitura e gravação, juntamente com a velocidade, é alto. | O desempenho e a velocidade de leitura e gravação são mais lentos que o RAID 0. |
| Enfatiza a velocidade de acesso aos dados. | Enfatiza a disponibilidade dos dados. |
| Não há proteção. | Você encontrará proteção de espelho. |
| Não há redundância, tolerância a falhas ou espelhamento. | Você obterá redundância, espelhamento e tolerância a falhas. |
| É usado quando a confiabilidade dos dados é menos preocupante, mas a velocidade é crucial. | É usado quando a perda de dados não é aceitável. |
| Os dados são irrecuperáveis. | Os dados podem ser recuperados rapidamente em um programa de recuperação de desastres. |
| Os dados são armazenados em um local. | Os dados podem ser armazenados em vários locais. |
| Dois discos contêm dois conjuntos diferentes de dados. | Dois discos contêm conjuntos semelhantes de dados. |
RAID 0 vs. RAID 1: Quando usar cada um?
RAID 0
- Se for necessária 100% da capacidade de armazenamento e a perda de dados não for uma grande preocupação, o RAID 0 é uma opção mais econômica.
- O nível RAID 0 é ideal para criar volumes lógicos, como volumes LVM protegidos por RAID em servidores Linux.
- Em casos onde outra forma de segurança de dados está disponível (como cópia de réplica ou RAID de rede), o RAID 0 é uma opção para uso pessoal, como em jogos de PC.
RAID 1
- Se a redundância de dados é fundamental, o RAID 1 é a escolha mais adequada.
- Quando capacidade de armazenamento e orçamento não são problemas e a segurança é prioridade, o nível RAID 1 é preferível.
- É mais adequado para aplicações de missão crítica.
- Se forem necessárias altas operações de entrada e saída por segundo (IOPS), o RAID 1 é a melhor opção.
Combinando RAID 0 e RAID 1
Os conceitos de RAID 0 e RAID 1 podem ser combinados para tirar o melhor proveito de ambas as tecnologias em diferentes contextos. Essa combinação resulta em duas formações:
- RAID 01 (RAID 0+1)
- RAID 10 (RAID 1+0)
O nível que vem primeiro na combinação define sua função primária, seguida pela função do segundo nível. RAID 0 e RAID 1 combinam-se para criar uma faixa de espelhos, enquanto RAID 1 e RAID 0 criam um espelho da configuração de faixa.
Essas combinações são conhecidas como níveis de RAID aninhados. O RAID 10, devido à sua maior tolerância a falhas, é amplamente utilizado em muitas empresas. Ele combina os conceitos de espelhamento de disco e distribuição de disco para utilizar simultaneamente 100% da capacidade de armazenamento e segurança de dados, permitindo o armazenamento de grandes volumes de dados sem perda, mesmo em situações de recuperação de desastres.
Conclusão
A escolha entre RAID 0 e RAID 1 depende do caso de uso específico.
O RAID 0 não oferece redundância e utiliza striping, dividindo os dados em várias unidades para otimizar a velocidade de leitura e gravação. Já o RAID 1 oferece redundância de dados através da replicação, gravando os dados de forma similar em duas ou mais unidades, garantindo proteção em caso de falhas, porém com uma velocidade ligeiramente inferior em comparação com o RAID 0.
Ambos os níveis são eficazes em diferentes contextos. O RAID 0 é uma escolha mais adequada quando o desempenho é mais importante que a redundância. Por outro lado, o RAID 1 é preferível para sistemas de missão crítica. Portanto, a decisão entre RAID 0 e RAID 1 deve ser baseada nos seus requisitos específicos.
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