Explicação sobre RAID 0, RAID 1 e RAID 5

Os discos rígidos (HDDs) e os discos de estado sólido (SSDs) podem ser pequenas maravilhas tecnológicas compactas, repletas de todos os tipos de avanços de ponta, mas, apesar de toda a sua inteligência, são incrivelmente burros. Perca energia no momento errado, sofra uma falha no disco ou experimente um pico de energia, e o seu sistema operativo, as suas aplicações e até mesmo os seus dados preciosos podem ser apagados da face da Terra. Felizmente, existem maneiras de gerir os seus discos rígidos para que esses momentos de perda de dados não sejam tão catastróficos. Vamos falar sobre RAID.

RAID significa uma de duas coisas, dependendo de como se sente: ou é Redundant Array of Independent Disks (Matriz Redundante de Discos Independentes) ou Redundant Array of Inexpensive Disks (Matriz Redundante de Discos Baratos). Uma diferença sutil, mas pode usar a que quiser, dependendo de quanto pagou pelas unidades em questão. E unidades, no plural, é o que importa aqui, pois não pode fazer nada de útil com RAID se tiver apenas uma unidade. Precisa de várias unidades.

Essencialmente, o RAID permite configurar as unidades de forma a melhorar a velocidade ou a fiabilidade das mesmas, utilizando três técnicas: striping, espelhamento e paridade. Desde que tenha unidades suficientes, estas diferentes técnicas podem ser combinadas para que tenha uma matriz rápida de unidades que também oferece algum nível de proteção contra erros e defeitos. Vale a pena referir neste ponto que, se os seus dados são importantes, o RAID não é uma forma de proteção suficiente por si só, e deve ter também um plano de backup em vigor.

Agora que isso está esclarecido, vamos falar sobre os diferentes níveis de RAID disponíveis.

O RAID 0 teve um breve momento de destaque por oferecer uma ótima maneira de quase duplicar o desempenho dos discos rígidos numa época em que a promessa dos SSDs estava próxima, mas os custos eram muito altos. Ele basicamente usa duas unidades idênticas em paralelo e divide (faixa) os dados entre as duas unidades para um aumento notável no desempenho. Algumas operações tiveram um desempenho quase duplicado no melhor dos casos, o que foi suficiente para consolidar o RAID 0 como a opção preferida dos entusiastas do desempenho.

O problema com o RAID 0 é que, do ponto de vista da tolerância a falhas, ele é muito pior do que usar apenas uma unidade sozinha. Numa configuração RAID 0, se uma unidade falhar, toda a matriz falhará, pois os dados estão distribuídos por todos os discos. Só por esse motivo, ele não é uma opção viável para sistemas de missão crítica, apesar da promessa de alto desempenho.

A principal razão pela qual os sistemas RAID 0 foram amplamente abandonados nos dias de hoje, pelo menos para a maioria das configurações de consumidores, é que os SSDs modernos oferecem uma taxa de transferência bruta mais do que suficiente, tornando essas configurações desnecessárias. Quando se considera que os SSDs PCIe 5.0 mais recentes, como o MP700 PRO SE, podem atingir velocidades de leitura de até 14.000 MB/s e de gravação de até 12.000 MB/s, percebe-se que a velocidade não é o problema.

As configurações RAID 1 estão muito mais preocupadas com a fiabilidade do que com o desempenho e envolvem espelhar os dados em um ou mais discos para que, se uma unidade falhar, a matriz ainda seja utilizável. Normalmente, são utilizados apenas dois discos, pois não é particularmente eficiente usar mais do que isso. Adicionar mais unidades a uma matriz espelhada não aumenta a capacidade total, apenas a quantidade de redundância.

No entanto, existem algumas vantagens de desempenho ao usar uma configuração RAID 1, especificamente no que diz respeito ao desempenho de leitura. Diferentes unidades no conjunto espelhado podem aceder a diferentes áreas ao mesmo tempo, aumentando a velocidade de leitura. No entanto, não há melhorias no desempenho de escrita.

Vale a pena notar que RAID 0 e RAID 1 podem ser combinados para que possa ter RAID 10 (striping de espelhos) e também RAID 01 (conjuntos de striping espelhados). O RAID 10 é normalmente preferível ao RAID 01 devido à sua tolerância a falhas superior, porque numa configuração RAID 01, se um conjunto espelhado falhar, toda a matriz falha. No entanto, essas configurações RAID são raras em PCs de consumo e configurações NAS, pois não são muito eficientes no que diz respeito ao número de unidades necessárias. O que nos leva diretamente ao próximo tipo de RAID...

Assim como o RAID 0 e o RAID 1, outros níveis de RAID são bem definidos, mas são pouco utilizados no mundo real. O RAID 5 é a exceção, pois oferece melhorias razoáveis de desempenho e confiabilidade de maneira eficiente em termos de unidade. O RAID 5 usa striping em nível de bloco com paridade distribuída, portanto, pode sobreviver a uma falha de disco único e reconstruir os dados quando essa unidade for substituída. O RAID 5 requer pelo menos três discos para funcionar.

O RAID 5 é particularmente útil em dispositivos NAS, onde a sua fiabilidade, desempenho e benefícios de capacidade compensam. Se uma unidade falhar, a unidade defeituosa pode ser substituída e reconstruída sem colocar toda a matriz offline. O RAID 5 é suportado por muitas placas-mãe e sistemas operativos modernos através do RAID de software, o que o torna acessível sem um controlador dedicado. Para configurações mais exigentes, o RAID de hardware é gerido por uma placa RAID dedicada e pode oferecer melhor desempenho, funcionalidades avançadas e maior fiabilidade. Esta flexibilidade ajudou a tornar o RAID 5 uma escolha popular para consumidores e prosumidores que precisam de mais do que apenas uma unidade.

Aí está. Uma rápida visão geral do estado atual do RAID para consumidores. Observe que, para a maioria de nós, o RAID não é necessário em nossos laptops ou desktops para operações normais. Se precisar de alguma redundância adicional, porém, o RAID 5 é a opção a ser considerada, pois oferece um aumento de desempenho, bem como alguma proteção contra falhas individuais da unidade.