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10.2. Níveis RAID e suporte linear

RAID suporta várias configurações, incluindo níveis 0, 1, 4, 5, 6, 10, e linear. Estes tipos de RAID são definidos como segue:

Nível 0

RAID nível 0, muitas vezes chamado striping, é uma técnica de mapeamento de dados com faixas orientadas para o desempenho. Isto significa que os dados que estão sendo escritos na matriz são divididos em faixas e escritos nos discos dos membros da matriz, permitindo um alto desempenho de E/S a baixo custo inerente, mas não oferece redundância.

Muitas implementações de nível 0 RAID apenas riscam os dados através dos dispositivos membros até o tamanho do menor dispositivo da matriz. Isto significa que se você tiver vários dispositivos com tamanhos ligeiramente diferentes, cada dispositivo é tratado como se fosse do mesmo tamanho que o menor drive. Portanto, a capacidade de armazenamento comum de uma matriz de nível 0 é igual à capacidade do menor disco membro em um RAID de Hardware ou a capacidade da menor partição membro em um RAID de Software multiplicada pelo número de discos ou partições da matriz.

Nível 1

RAID nível 1, ou mirroring, fornece redundância ao escrever dados idênticos para cada disco membro da matriz, deixando uma cópia "espelhada" em cada disco. O espelhamento permanece popular devido a sua simplicidade e alto nível de disponibilidade de dados. O nível 1 opera com dois ou mais discos, e oferece muito boa confiabilidade dos dados e melhora o desempenho para aplicações de leitura intensiva, mas a um custo relativamente alto.

O nível RAID 1 tem um custo elevado porque você escreve as mesmas informações em todos os discos da matriz, fornece confiabilidade de dados, mas de uma maneira muito menos eficiente em termos de espaço do que os níveis RAID baseados na paridade, como o nível 5. Entretanto, esta ineficiência de espaço vem com um benefício de desempenho: os níveis RAID baseados em paridade consomem consideravelmente mais energia da CPU para gerar a paridade enquanto o nível RAID 1 simplesmente grava os mesmos dados mais de uma vez para os múltiplos membros RAID com muito pouca sobrecarga de CPU. Como tal, o nível RAID 1 pode superar os níveis RAID baseados na paridade em máquinas onde o RAID por software é empregado e os recursos da CPU na máquina são tributados consistentemente com operações que não sejam atividades RAID.

A capacidade de armazenamento da matriz de nível 1 é igual à capacidade do menor disco rígido espelhado em um RAID de hardware ou a menor partição espelhada em um RAID de software. A redundância de nível 1 é a maior possível entre todos os tipos de RAID, sendo que a matriz pode operar com apenas um único disco presente.

Nível 4

O nível 4 utiliza a paridade concentrada em um único drive de disco para proteger os dados. A informação da paridade é calculada com base no conteúdo do resto dos discos membros da matriz. Esta informação pode então ser usada para reconstruir os dados quando um disco da matriz falhar. Os dados reconstruídos podem então ser usados para satisfazer as solicitações de E/S para o disco com falha antes de ser substituído e para repovoar o disco com falha após a sua substituição.

Como o disco de paridade dedicado representa um gargalo inerente em todas as transações de gravação no array RAID, o nível 4 raramente é usado sem tecnologias de acompanhamento, como o cache de gravação, ou em circunstâncias específicas onde o administrador do sistema está intencionalmente projetando o dispositivo RAID de software com este gargalo em mente (como um array que terá poucas ou nenhumas transações de gravação uma vez que o array estiver preenchido com dados). O RAID nível 4 é tão raramente usado que não está disponível como opção no Anaconda. Entretanto, ele pode ser criado manualmente pelo usuário, se realmente necessário.

A capacidade de armazenamento do Hardware RAID nível 4 é igual à capacidade da menor partição membro multiplicada pelo número de partições minus one. O desempenho de uma matriz RAID nível 4 é sempre assimétrico, o que significa que a leitura é melhor que a escrita. Isto porque as gravações consomem CPU extra e largura de banda da memória principal ao gerar paridade, e também consomem largura de banda extra do barramento ao escrever os dados reais em discos, porque você está escrevendo não apenas os dados, mas também a paridade. As leituras só precisam ler os dados e não a paridade, a menos que a matriz esteja em um estado degradado. Como resultado, as leituras geram menos tráfego para os discos e através dos ônibus do computador para a mesma quantidade de transferência de dados em condições normais de operação.

Nível 5

Este é o tipo mais comum de RAID. Ao distribuir a paridade entre todas as unidades de disco de um array, o RAID nível 5 elimina o gargalo de gravação inerente ao nível 4. O único gargalo de desempenho é o próprio processo de cálculo da paridade. Com CPUs e software RAID modernos, isso normalmente não é um gargalo, uma vez que as CPUs modernas podem gerar paridade muito rapidamente. Entretanto, se você tiver um número suficientemente grande de dispositivos membros em uma matriz RAID5 de software, de tal forma que a velocidade de transferência de dados combinados entre todos os dispositivos seja suficientemente alta, então este gargalo pode começar a entrar em jogo.

Assim como no nível 4, o nível 5 tem um desempenho assimétrico e lê textos com um desempenho substancialmente superior ao desempenho. A capacidade de armazenamento do RAID nível 5 é calculada da mesma forma que com o nível 4.

Nível 6

Este é um nível comum de RAID quando a redundância e preservação de dados, e não o desempenho, são as principais preocupações, mas onde a ineficiência de espaço do nível 1 não é aceitável. O nível 6 utiliza um esquema de paridade complexo para ser capaz de se recuperar da perda de quaisquer dois drives da matriz. Este esquema de paridade complexo cria uma carga de CPU significativamente maior nos dispositivos RAID de software e também impõe uma carga maior durante as transações de gravação. Como tal, o nível 6 é consideravelmente mais assimétrico no desempenho do que os níveis 4 e 5.

A capacidade total de uma matriz RAID nível 6 é calculada de forma semelhante ao RAID nível 5 e 4, exceto que você deve subtrair 2 dispositivos (ao invés de 1) da contagem do dispositivo para o espaço de armazenamento da paridade extra.

Nível 10

Este nível RAID tenta combinar as vantagens de desempenho do nível 0 com a redundância do nível 1. Ele também ajuda a aliviar parte do espaço desperdiçado em matrizes de nível 1 com mais de 2 dispositivos. Com o nível 10, é possível, por exemplo, criar uma matriz de 3 drives configurada para armazenar apenas 2 cópias de cada pedaço de dados, o que então permite que o tamanho total da matriz seja 1,5 vezes o tamanho dos menores dispositivos em vez de apenas igualar o menor dispositivo (como seria com um array de 3 dispositivos, nível 1). Isto evita o uso do processo de CPU para calcular a paridade como com o RAID nível 6, mas é menos eficiente em termos de espaço.

A criação de RAID nível 10 não é suportada durante a instalação. É possível criar um manualmente após a instalação.

RAID Linear

O RAID linear é um agrupamento de drives para criar um drive virtual maior.

Em RAID linear, os pedaços são alocados sequencialmente de um drive membro, indo para o próximo drive somente quando o primeiro é completamente preenchido. Este agrupamento não oferece nenhum benefício de desempenho, pois é improvável que qualquer operação de E/S seja dividida entre os drives membros. O RAID linear também não oferece redundância e diminui a confiabilidade. Se algum drive membro falhar, não será possível utilizar todo o conjunto. A capacidade é o total de todos os discos dos membros.