Como funciona
Uma matriz RAID combina vários discos em um para ganhar capacidade, velocidade ou tolerância a falhas, e quase nunca os três ao mesmo tempo. Cada nível resolve este compromisso de uma forma diferente: há níveis que distribuem os dados sem guardar mais nada, outros que escrevem cópias completas e outros que calculam paridades para poder reconstruir o que se perdeu.
A calculadora pega o número de discos, sua capacidade e o nível escolhido, e retorna quanta capacidade realmente resta para os dados, quanta redundância é tomada, quantos discos podem falhar sem perder informações e qual desempenho aproximado é obtido. A capacidade é mostrada nas unidades decimais utilizadas pelos fabricantes e nas unidades binárias informadas pelo sistema operacional, de onde vem a eterna sensação de que o disco vem com menos do que diz na caixa.
Ele também estima quanto tempo leva uma reconstrução e qual a probabilidade de encontrar um erro de leitura irrecuperável durante sua duração, que é o ponto onde muitas matrizes de paridade única eventualmente falham. A comparação final calcula todos os níveis com o mesmo hardware, para ver rapidamente o que se ganha e o que se perde com cada um.
Exemplos
8 × 4 TB · RAID 624 TBDois dos oito discos entram em paridade dupla, então restam seis para dados: 24 TB decimal, que o sistema operacional mostrará como 21,8 TiB. A eficiência é de 75% e o array tolera a falha de quaisquer dois discos.8 × 4 TB · RAID 1016 TBCom os mesmos discos, o espelho deixa apenas metade da capacidade. Em troca, ele grava com o dobro da velocidade do RAID 6 e reconstrói copiando um único disco em vez de ler os sete restantes.5 × 4 TB · RAID 572 %É a probabilidade de encontrar um erro de leitura irrecuperável ao reconstruir um disco travado, com discos de desktop apresentando 1 erro a cada 10 ^ 14 bits. Você precisa ler 16 TB inteiros e, no RAID 5, qualquer erro durante essa leitura não tem como se recuperar.12 × 8 TB · RAID 6064 TBDoze discos divididos em dois grupos de seis: cada grupo perde dois discos em sua dupla paridade, restando oito para dados. Mais capacidade é sacrificada do que no RAID 6, mas a reconstrução lê apenas os cinco discos do grupo afetado, em vez dos onze do array.Casos de uso
- Decida quantas unidades comprar e qual tamanho atingir a capacidade necessária para um NAS ou servidor de arquivos.
- Compare os níveis antes de criar o arranjo, quando você ainda puder escolher, porque alterar os níveis depois quase sempre significa refazê-lo do zero.
- Explique a um cliente ou chefe por que oito unidades de 4 TB não oferecem 32 TB de espaço utilizável.
- Estime quantas horas uma matriz fica exposta durante a reconstrução de um disco, para planejar a alteração em uma janela de baixo uso.
- Justifique o salto do RAID 5 para o RAID 6 em uma grande matriz de discos mostrando o risco de reconstrução.
- Calcule o custo real por terabyte utilizável de diferentes combinações e níveis de disco antes de assinar a compra.
Perguntas frequentes
Por que o sistema operacional mostra menos capacidade do que estimo?
Porque eles não falam a mesma língua. Os fabricantes vendem em unidades decimais, onde um TB equivale a um trilhão de bytes, e a maioria dos sistemas operacionais reporta em unidades binárias, onde um TiB equivale a 2^40 bytes – cerca de 9% maior. Um disco de 4 TB aparece como 3,64 TiB sem faltar um único byte. A calculadora mostra os dois números com precisão para que a diferença não seja surpreendente. Somado a isso está o que o sistema de arquivos reserva, que depende de qual você usa.
RAID 5 ou RAID 6?
Depende do tamanho dos discos e de quantos existem. O RAID 5 sacrifica um único disco e tolera uma única falha; O problema é que, durante a reconstrução, o array fica sem qualquer proteção e todos os discos sobreviventes devem ser lidos de ponta a ponta, algo que com discos de vários terabytes pode levar dias. O RAID 6 sacrifica mais um disco, mas sofre uma segunda falha naquele momento crítico. Com discos de 4 TB ou maiores, ou matrizes de oito discos ou mais, o RAID 6 é a escolha razoável.
O que é penalidade de gravação?
É o número de operações de disco físico que cada gravação lógica custa. No RAID 0 é 1, porque está escrito e pronto. Nos espelhos vale 2, porque os mesmos dados vão para dois discos. No RAID 5 é 4: você tem que ler os dados antigos, ler a paridade antiga, escrever os novos dados e escrever a nova paridade. No RAID 6 é 6, porque existem duas paridades. É por isso que um array com paridade pode ter leituras excelentes e gravações aleatórias muito ruins, e é por isso que bancos de dados com muitas gravações geralmente usam RAID 10.
Quantos discos o RAID 10 realmente suporta?
Um garantido e até metade do valor se você tiver sorte. O RAID 10 cria espelhos em pares e distribui os dados entre eles: enquanto as falhas caírem em espelhos diferentes, o array ainda estará vivo, mas se os dois discos que falham forem o mesmo par, tudo estará perdido. Com oito discos você pode perder quatro e continuar, ou perder dois e ficar sem nada. É por isso que a calculadora mostra os dois números e nunca é aconselhável planejar com otimismo.
Quando o RAID 50 ou RAID 60 é apropriado?
Quando há tantos discos que um único grupo de paridade se torna complicado. Dividir doze ou vinte e quatro discos em vários grupos encurta a reconstrução, porque apenas o grupo onde o disco falhou é lido e não todo o array, e também permite que uma falha por grupo seja tolerada em vez de apenas uma em todo o array. O preço é que cada grupo fica com a sua própria paridade: quanto mais grupos, menos capacidade utilizável. Estes são níveis de controlador de servidor ou gabinete de unidade, não um NAS de quatro compartimentos.
O que acontece se os discos tiverem tamanhos diferentes?
Num RAID clássico, todos os discos se comportam como se fossem do tamanho do menor, e o que sobra nos grandes permanece sem uso. É por isso que a calculadora funciona com um tamanho único: se você tiver discos mistos, carregue o menor e obterá a capacidade real do array. Alguns sistemas de armazenamento, como vários NAS domésticos ou sistemas de arquivos com redundância própria, sabem aproveitar o excesso de espaço, mas não seguem mais as regras do RAID tradicional.
Um disco sobressalente adiciona tolerância a falhas?
Não acrescenta falhas toleradas, acrescenta velocidade de reação. Um hot spare é conectado e girando sem dados, esperando que um disco caia para que a reconstrução possa inicializar sozinha, em minutos e não quando alguém passa pelo rack. Como o momento mais perigoso de um conserto é justamente aquele que vai do fracasso até o fim da reconstrução, encurtar essa janela vale muito. Claro, ele ocupa um compartimento e é pago como qualquer outro disco, por isso a calculadora o deduz da eficiência.
O que é um erro de leitura irrecuperável e por que ele prejudica uma reconstrução?
É um setor que o disco não consegue ler mesmo com seus próprios códigos de correção. As folhas de dados declaram isso como uma taxa: unidades de desktop geralmente indicam menos de 1 a cada 10 ^ 14 bits lidos, unidades NAS 1 a cada 10 ^ 15 e unidades comerciais SAS 1 a cada 10 ^ 16. No uso diário, é quase imperceptível, mas uma reconstrução força você a ler todos os discos sobreviventes por completo, e é aí que a contagem se torna estranha: em um array com uma única paridade, um único erro nessa leitura massiva significa perda de dados. Já com a dupla paridade, o setor se reconstrói com a segunda e nada acontece.
O RAID substitui os backups?
Não, e é o mal-entendido mais caro sobre armazenamento. O RAID protege contra a falha física de um disco e nada mais: uma exclusão acidental, um arquivo corrompido pelo aplicativo, um ransomware, um roubo, um incêndio ou uma fonte que leva todos os discos de uma vez são replicados ou perdidos igualmente em todo o array. RAID é alta disponibilidade, ou seja, continua funcionando enquanto um disco é trocado; backup é poder voltar. Ambos são necessários.
Os valores de IOPS e velocidade são o que vou medir?
São um teto teórico, útil para comparar os níveis entre si. Eles assumem que a carga é distribuída uniformemente entre todos os discos e que nem o controlador, nem seu cache, nem o barramento, nem o sistema de arquivos entram na fila. Na prática, um controlador com cache protegido por bateria pode ocultar grande parte da penalidade de gravação, e uma reconstrução contínua pode consumir metade do desempenho. Use os números para decidir o nível, não para prometer números.