histats

RAID 0, Discos rígidos agrupados e funcionando simultaneamente


Os arranjos de discos foram desenvolvidos para superar deficiências como capacidade, performance e segurança no armazenamento de informações em hard disks e estão presentes em servidores, computadores e storages. Acrônimo de Redundant Array of Independent Disks, arranjos RAID são dois ou mais hard drives ou memórias SSD (solid state disks) trabalhando de forma agrupada e simultânea. 

RAID 0, hard disks trabalhando em conjunto

RAID 0 - O que é e para que serve

No RAID 0 ou striping array, dois ou mais hard disks executam tarefas como leitura e gravação de dados de forma simultânea, entregando maior desempenho e liberando a capacidade total dos discos para armazenar informações. Ao definirmos esse arranjo, o sistema entende que a gravação e leitura dos dados deve utilizar todos discos rígidos disponíveis, distribuindo as informações para gravação e/ou leitura em todo disk array.
Apesar de parecer uma ótima idéia, a utilização do RAID 0 exige cuidados, pois a segurança neste nível não suporta falhas em qualquer dos discos e, em caso de falha em apenas um dos HDs, todos os dados armazenados estarão comprometidos.
Como em qualquer arranjo de discos, o striping possui vantagens e desvantagens. A principal delas é ganho de performance a custos acessíveis, porém é determinante identificar corretamente a aplicação e quais possíveis riscos que poderão ser assumidos antes de definir o arranjo do novo volume no servidor ou storage. O nível de RAID 0 é recomendado para aplicações que demandam alta performance e muita capacidade, porém abrindo mão de segurança em caso de falha.

Como funciona o RAID 0?

O funcionamento do RAID 0 é um dos mais simples: Cada byte de informação é composto por um conjunto de unidades binárias (bits). Quando o sistema envia a instrução de gravar um byte num arranjo de discos em RAID 0, a informação é "fatiada" e distribuída, sendo cada uma das partes é gravada em um dos HDs do arranjo. Com todos os HDs trabalham simultaneamente, existe um ganho de velocidade durante nos processos de leitura e a gravação de dados e, quanto mais discos, menos congestionamentos no processo.

RAID 0 – Velocidade x Segurança x Capacidade

RAID 0 - Velocidade x Segurança x Capacidade

Quando um RAID 0 é montado, ele obedece as seguintes regras:

   

Capacidade

A capacidade livre para armazenamento de qualquer sistema computacional é uma variável muito importante a ser determinada. Em RAID 0, o espaço útil disponível será a capacidade de cada hard disk multiplicado pela quantidade instalada no arranjo. Note qualquer arranjo montado com discos de diferentes capacidades sempre serão formatados pela capacidade do menor disco, por isso um arranjo com 2 HDs formado por 1 disco de 1TB e um de 4TB terão apenas 2TB de capacidade livre. Além disso, cada sistema operacional usa uma parte do hard disk para montar tabelas de alocação dos dados, por isso não estranhe se um disco de 1TB possuir apenas 930GB de capacidade livre após configurado no arranjo. Uma recomendação importante ao utilizar pools de discos da tecnologia SATA é de manter pelo menos 10% do espaço do arranjo livre para o bom funcionamento do sistema, uma vez que essa tecnologia precisa de área livre para armazenar e fazer trocas de arquivos. Essa dica é especialmente importante ao implementarmos o RAID 0, pois a performance do sistema diminui quando existe pouco espaço livre no sistema e a segurança não é ponto forte desse arranjo.

RAID 0 Capacidade

Por exemplo: um RAID 0 com 8 HDs de 4TB = 4TB x 8 HDs, ou seja, 4TB x 8 = 32TB de capacidade bruta.

Comparação com RAID 5

Para ilustrar, citaremos o RAID 5, que é um arranjo mais seguro e que entrega alguma segurança em caso de falha.
Por exemplo: um Storage NAS montado em RAID 5 configurado com 8 HDs de 4TB entrega uma capacidade nativa de 32TB, porém dispõe de apenas 28TB de área livre a ser utilizada. Como o RAID 5 usa pelo menos 1 disco para gravar a paridade, a configuração do array será: 8 HDs de 4TB x (8-1) HDs, ou seja, 4TB x 7 = 28TB de capacidade bruta.

   
 

Velocidade

Esse é ponto forte para arranjos de discos em RAID 0. Ao associarmos dois ou mais hard disks ou memórias SSD em RAID 0, a escrita e leitura melhora a performance do sistema, porém dois pontos importantes devem ser levados em consideração antes de comemorar:

  1. Velocidade de transferência do ambiente
    É a transferência em MB/s (Megabytes por Segundo) entre servidores, storages, arranjo RAID e/ou rede LAN. Dependendo da aplicação, alguns arranjos são mais vantajosos para serem implementados que outros. Em aplicações como pós-produção, render, autoração e áudio profissional onde usuários podem operar individualmente o sistema, é mais economico manter pequenos sistemas RAID 0 como soluções departamentais. Por outro lado, em ambientes de colaboração em equipe o hardware da infra-estrutura tende a ser maior, consumindo mais recursos e investimentos que aplicações mono-usuário.
     
  2. Número de Requisições de entrada/saída por segundo (IOPS)
    IOPS ou informações processadas por segundo são respostas para as requisições feitas aos discos para leitura/gravação de cada bit. A velocidade de transferência e quantidade de IOPS de cada storage ou servidor varia de acordo com elementos como processador, número de discos e portas de comunicação de cada sistema. O RAID 0 é especialmente útil em aplicações onde é exigida alta performance e seja tolerada a possibilidade de perda de dados num eventual desastre.

Velocidade RAID 0

Segurança - RAID 0

Segurança

Segurança não é ponto forte para RAID 0. O striping é um arranjo que não suporta perda de nenhum disco, sob pena de danificar as informações armazenadas. Como o sistema configurado em RAID 0 exige que todos hard disks trabalhem simultaneamente, caso qualquer disco do arranjo apresente falha os dados serão perdidos.

Como em qualquer nível de arranjo de discos, o RAID 0 entrega vantagens e desvantagens:

Número mínimo de HDs: 2
Desempenho: Alto
Segurança: Baixa
Eficiência: Alta

Considerações

No RAID 0 ou striping, os dados são segmentados e escritos em faixas de forma sequencial em diversos hard disks. Essa segmentação na escrita e leitura de informações no arranjo de discos exige mais do hardware envolvido, aumentando a possibilidade de erro. Como não existe nenhum tipo de redundância para o processo, a chance de algum setor de algum disco falhar aumenta com o decorrer do tempo e pode causar perda de dados. Para orçamentos reduzidos e aplicações exigentes em processamento como tratamento de áudio, vídeo e imagens, sistemas com RAID 0 podem ser implementados, sempre com objetivo de produção. Como dica final, é fortemente recomendado a transferência de trabalhos já finalizados em arranjos de striping para sistemas menos propensos a falha, como sistemas RAID 5 ou 6.   

 Aplicações usuais:

  1. Edição de vídeo, renderização e outras atividades de pós-produção que exigem processamento; 
  2. Arquivos de transição e registros de Log de alta performance;
  3. Atividades de alto processamento com baixo custo de implementação

Artigos relacionados

Fique por dentro do mundo dos storages