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RAID (conjunto redundante de discos independentes, ou de baixo custo, conforme o autor) combina vários discos físicos em um volume lógico para ganhar desempenho, tolerância a falhas ou os dois. Em provas, o assunto vira cálculo de capacidade e pergunta sobre quantos discos podem falhar. Este guia reúne as regras, com as contas conferidas por execução.
Três técnicas de base
- Striping (distribuição): os dados são divididos em faixas espalhadas por vários discos. Ganha velocidade, porque os discos trabalham em paralelo, mas não dá redundância.
- Espelhamento (mirroring): os mesmos dados são gravados em dois ou mais discos. Dá redundância, ao custo de capacidade.
- Paridade: guarda-se uma informação calculada (uma soma lógica) que permite reconstruir o conteúdo de um disco perdido, com custo menor que o espelhamento.
Os níveis mais cobrados
Seja n o número de discos e S a capacidade de cada um, todos iguais.
| Nível | Técnica | Mínimo de discos | Capacidade útil | Tolera falha de |
|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | striping | 2 | n x S | nenhum disco |
| RAID 1 | espelhamento | 2 | S (em par) | um disco do par |
| RAID 5 | striping com paridade distribuída | 3 | (n - 1) x S | um disco |
| RAID 6 | striping com dupla paridade | 4 | (n - 2) x S | dois discos |
| RAID 10 (1+0) | espelhos combinados com striping | 4 | (n x S) / 2 | pelo menos um disco; mais se em pares diferentes |
Exemplo numérico
Com quatro discos de 2 TB:
| Nível | Conta | Capacidade útil |
|---|---|---|
| RAID 0 | 4 x 2 | 8 TB |
| RAID 5 | (4 - 1) x 2 | 6 TB |
| RAID 6 | (4 - 2) x 2 | 4 TB |
| RAID 10 | (4 x 2) / 2 | 4 TB |
Com seis discos de 4 TB: RAID 0 dá 24 TB; RAID 5 dá 20 TB; RAID 6 dá 16 TB; RAID 10 dá 12 TB. Repare que a proporção de capacidade perdida para a paridade encolhe quando se acrescentam discos ao RAID 5 e ao RAID 6: no RAID 5, 1 de 4 discos (um quarto) com quatro discos, e 1 de 6 com seis. O RAID 10 perde sempre a metade.
Se os discos tiverem tamanhos diferentes, o conjunto costuma usar a capacidade do menor disco para todos. Por isso a regra mais segura da prova é: use discos iguais, ou considere o menor.
Observações por nível
- RAID 0 não é redundância, apesar do nome: a falha de um único disco perde todo o volume, e a chance de falha cresce com o número de discos.
- RAID 1 lê de qualquer cópia (leitura pode ser mais rápida) e grava em todas (escrita não acelera).
- RAID 5 distribui a paridade entre todos os discos, evitando um disco de paridade dedicado que viraria gargalo. Cada escrita pequena exige atualizar também a paridade, o que reduz o desempenho de escrita.
- RAID 6 custa mais uma unidade de capacidade que o RAID 5, mas sobrevive a duas falhas simultâneas, o que é útil quando a reconstrução de um disco grande demora e outro disco falha durante o processo.
- RAID 10 combina espelhos com striping: bom desempenho e boa tolerância, mas caro. Distinga de RAID 0+1, em que se espelham dois grupos distribuídos: nessa ordem inversa a tolerância é pior. Se o enunciado trouxer um dos dois nomes, leia a ordem com atenção.
Como a paridade reconstrói um disco
A paridade usa a operação lógica OU exclusivo (XOR), que dá 1 quando os bits são diferentes e 0 quando são iguais. Propriedade que torna tudo possível: XOR de qualquer conjunto de valores, incluindo a paridade, devolve zero; logo, o valor faltante é o XOR dos que restam.
Três discos de dados com um byte cada (valores fictícios):
| Disco | Byte |
|---|---|
| D1 | 10110010 |
| D2 | 01101100 |
| D3 | 11100001 |
| Paridade (D1 XOR D2 XOR D3) | 00111111 |
Se o disco D2 falhar, calcula-se D1 XOR D3 XOR paridade, e o resultado é 01101100, exatamente o byte perdido. A conta foi conferida por execução. É isso que o RAID 5 faz, bloco a bloco, durante a reconstrução (“rebuild”), e é por isso que ele suporta uma só falha: com dois discos perdidos, há duas incógnitas para uma equação.
Em RAID 6, usa-se uma segunda informação de paridade, calculada por método diferente, para resolver o sistema com dois discos faltando.
RAID não é backup
Ponto frequente de pegadinha: RAID protege contra falha de hardware do disco, não contra exclusão acidental, corrupção lógica, ataque de ransomware, incêndio ou roubo. A alteração errada é replicada nos discos espelhados. Cópias de segurança continuam necessárias; veja backup completo, incremental e diferencial.
RAID por hardware ou por software
- Por hardware: uma controladora dedicada gerencia o conjunto, às vezes com memória própria e bateria para proteger gravações em curso.
- Por software: o sistema operacional faz o trabalho, com menor custo e mais flexibilidade, usando a CPU do computador.
Um disco reserva (hot spare) pode ficar à espera para assumir automaticamente o lugar de um disco que falhou.
Passo a passo do cálculo
- Anote n, a capacidade S e o nível.
- Aplique a fórmula do quadro; se os discos forem diferentes, use o menor.
- Verifique o mínimo de discos do nível.
- Pergunte quantas falhas o nível suporta.
- Converta unidades com cuidado; veja sistema binário, bits, bytes e unidades.
Erros comuns
- Achar que RAID 0 tem redundância.
- Usar a fórmula do RAID 5 para o RAID 6 (falta descontar mais um disco).
- Confundir RAID 10 com RAID 0+1.
- Dizer que RAID substitui backup.
- Esquecer o mínimo de discos: RAID 5 exige ao menos três.
Fontes e atualização
Não há norma oficial brasileira sobre RAID; o conteúdo segue a literatura clássica de armazenamento. As capacidades dos exemplos e a reconstrução por XOR foram conferidas por cálculo executado. Fabricantes podem oferecer variações próprias de nomenclatura: confira o edital.
Próximos passos
- Revise o armazenamento em hardware e software: conceitos básicos.
- Estude backup completo, incremental e diferencial.
- Entenda a nuvem em computação em nuvem: IaaS, PaaS, SaaS.