RAID – Redundant Arrays of Independent Disks ou Matriz Redundante de Discos Independentes, é uma tecnologia desenvolvida para aumentar a performance de acesso e confiabilidade dos dados em um servidor ou desktop. Esta tecnologia foi desenvolvida por pesquisadores da universidade de Berkeley- Califónia-EUA em meados dos anos 80. Tal tecnologia se baseia na organização e sincronização de vários discos (HDs) para formar um ou mais discos lógicos. Com um sistema RAID torna-se possível conseguir consideráveis melhorias na velocidade de acesso e segurança dos dados.

Os tipos de Raid mais comuns são:

• Raid 0
• Raid 1
• Raid 10 ou 0+1
• Raid 5
• Raid 6
• NAS / SAN
• JBOD
• Máquinas Virtuais

Quando uma solução com sistemas Raid é implementada, os custos da solução normalmente são justificados principalmente pela segurança e performance que a solução irá proporcionar a empresa. Após a implementação a empresa se adequa e todos os processos da empresa passam a ser sustentados pela solução implementada. Se em algum momento a solução deixar de funcionar, a empresa também para. Neste momento, na pressão para resolver o problema, as medidas que forem tomadas serão decisivas para determinar quais serão os prejuízos causados pela paralização.

Raid 0

Um sistema RAID 0 se baseia na distribuição sincronizada da informação entre diversos discos. Ou seja, os dados serão gravados e lidos de todos os discos ao mesmo tempo. Quando um arquivo é gravado em um Raid 0, a controladora divide o arquivo em diversos pedaços (Blocos / Stripe) e grava cada bloco nos discos sequencialmente. Isso torna o sistema incrivelmente mais rápido, pois ao invés de ter apenas um disco para armazenar um arquivo, haverá vários discos para receber o mesmo arquivo. Porém a perda de um dos discos causará a perda de todos os arquivos existentes no HD, pois no RAID 0 não existe qualquer tipo de redundância.

Problemas Apresentados: Devido o Raid 0 não possuir qualquer tipo de redundância, o maior problema é a vulnerabilidade dos discos, pois se qualquer um parar de funcionar, todos os dados ficarão inacessíveis. Veja outros problemas comuns em Raid 0:

Problemas de Configuração:

• Perda dos dados do Array
• Exclusão ou Alteração nas configurações da controladora RAID
• Exclusão ou alteração dos volumes do Array
• Perda da ordem seqüencial dos discos

Problemas Lógicos:

• Exclusão ou corrupção de dados em partições
• Formatação de Unidades ou partições
• Sobre-escrita de informações
• Formatação seguida de reinstalação de sistemas
• Problemas na inicialização do sistema
• Des-sincronização dos dados de um HD para outro*

Problemas Físicos:

• Queima ou problemas ocorridos na controladora RAID
• Queima de circuitos eletrônicos
• Queima de cabeças de leitura
• Quebra de cabeças de leitura
• Danos a superfície dos discos (Pratos do HD)
• Bad Blocks – Setores defeituosos
• Desgaste natural da mídia
• Riscos e arranhões superficiais
• Riscos e arranhões grave
• Travamento dos rolamentos do motor
• Queima do motor
• Problemas ocasionados por quedas ou impactos
• Problemas relacionado a área do Servo Mechanism
• Problemas de Firmware
• Problemas com Água ou outros líquidos

Recomendações Específicas: Nunca monte um Raid 0 para armazenar informações importantes. Informações importantes devem ser montadas em Raid com implementações de redundância. Um Raid 0 é ideal quando você precisa de um dispositivo ultra-rápido que irá armazenar dados temporárias. Ex.: Renderização de projetos. Em casos de problemas em um ou mais discos rígidos, o melhor a fazer é procurar uma empresa especializada de sua confiança. Tentar solucionar o problema sem conhecimento especializado pode ser fatal. Pois se um dos discos se tornar irrecuperável, todas as demais informações serão perdidas.

Raid 1

Um sistema RAID 1 é baseado no espelhamento de um disco em outro. Ou seja, qualquer informação que for armazenada no disco 1 também será armazenada no disco 2. De forma que se um dos discos der qualquer tipo de problema a informação estará totalmente resguardada no outro disco. Apesar de ser extremamente seguro, pois faz uma duplicação de todas as informações, a performance deste sistema não terá nenhuma diferença em relação a performance de um disco individual.

Problemas Apresentados: Um sistema Raid 1 possui um baixo índice de problemas, pois todo o conteúdo de um HD é 100% duplicado em outro HD. Os problemas mais comuns são:

Problemas de Configuração:

• Perda dos dados do Array
• Exclusão ou Alteração nas configurações da controladora RAID
• Exclusão ou alteração dos volumes do Array
• Perda da ordem seqüencial dos discos

Problemas Lógicos:

• Exclusão ou corrupção de dados em partições
• Formatação de Unidades ou partições
• Sobre-escrita de informações
• Formatação seguida de reinstalação de sistemas
• Problemas na inicialização do sistema
• Des-sincronização dos dados de um HD para outro*

Problemas Físicos:

• Queima ou problemas ocorridos na controladora RAID
• Queima de circuitos eletrônicos
• Queima de cabeças de leitura
• Quebra de cabeças de leitura
• Danos a superfície dos discos (Pratos do HD)
• Bad Blocks – Setores defeituosos
• Desgaste natural da mídia
• Riscos e arranhões superficiais
• Riscos e arranhões grave
• Travamento dos rolamentos do motor
• Queima do motor
• Problemas ocasionados por quedas ou impactos
• Problemas relacionado a área do Servo Mechanism
• Problemas de Firmware
• Problemas com Água ou outros líquidos

Vantagens:

• Segurança (100% de redundância)

Desvantagens:

• A performance não muda em nada se comparado com um disco individual
• Somente pode ser utilizado 2 discos (um disco espelhando o outro)

Tome muito cuidado com o sincronismo dos discos, pois pode ocorrer a seguinte situação: O HD número 01 para de funcionar por mal contato ou desconexão de cabos. Neste caso o sistema não para de funcionar, pois o HD número 02 é exatamente igual e continua a funcionar. A controladora Raid avisa o usuário, porém como tudo continua funcionando normalmente com o HD 02 não se dá a atenção devida ao problema. Uma semana depois um técnico é informado do problema e vai ao local e religa o disco 01. Nesse momento a controladora Raid pode escolher o HD 01 que estava desligado a uma semana como sendo o HD principal e espelhar sobre o HD 02 que estavam os dados mais atualizados. Os dados passarão a ser exatamente como estavam quando o HD 01 foi desligado, ou seja, tudo o que foi feito nesse intervalo será perdido.

Recomendações: Sempre que um dos discos parar, faça os seus backups imediatamente e chame um técnico para fazer a verificação do problema e se for o caso substituir o disco estragado. Se por acaso os 2 discos pararem procure uma empresa especializada.

Raid 10 ou 0+1

Um Raid 10 não é exatamente igual a uma Raid 0+1, mas os mesmos funcionam basicamente da mesma forma e tem o mesmo tipo de redundância e performance. Em geral são 4 discos trabalhando da seguinte forma: 2 discos trabalhando em Raid 0, espelhado em outros 2 discos trabalhando também em Raid 0. Dessa forma a o usuário terá a performance do Raid 0 e a segurança do Raid 1.

Problemas Apresentados:

Problemas de Configuração:

• Perda dos dados do Array
• Exclusão ou Alteração nas configurações da controladora RAID
• Exclusão ou alteração dos volumes do Array
• Perda da ordem seqüencial dos discos

Problemas Lógicos:

• Exclusão ou corrupção de dados em partições
• Formatação de Unidades ou partições
• Sobre-escrita de informações
• Formatação seguida de reinstalação de sistemas
• Problemas na inicialização do sistema
• Des-sincronização dos dados de um HD para outro*

Problemas Físicos:

• Queima ou problemas ocorridos na controladora RAID
• Queima de circuitos eletrônicos
• Queima de cabeças de leitura
• Quebra de cabeças de leitura
• Danos a superfície dos discos (Pratos do HD)
• Bad Blocks – Setores defeituosos
• Desgaste natural da mídia
• Riscos e arranhões superficiais
• Riscos e arranhões grave
• Travamento dos rolamentos do motor
• Queima do motor
• Problemas ocasionados por quedas ou impactos
• Problemas relacionado a área do Servo Mechanism
• Problemas de Firmware
• Problemas com Água ou outros líquidos

Raid 5

Um sistema RAID 5 é a evolução dos sistemas RAID anteriores (RAID 0, 1, 2, 3 e 4). Seria a junção da Segurança (RAID 1) e da Performance (RAID 0) em um único sistema RAID. Para isso, quando um RAID 5 é criado, o sistema irá utilizar o espaço equivalente a um disco inteiro para armazenar a paridade, que é a informação redundante.

Através de um complexo sistema de numeração pesquisadores da universidade Berkeley-Califónia-EUA criaram mecanismos para obter performance e segurança ao mesmo tempo. Utilizando complexas fórmulas matemáticas, foram criados algoritmos para comprimir os dados independente do seu conteúdo, gerando assim a paridade.

A paridade não é nada mais que uma compactação sob medida para armazenar a informação de vários discos ou blocos em um único disco ou bloco.
Nos sistemas anteriores (RAID 2, RAID 3 e RAID 4) a paridade era armazenada em um único disco. No sistema RAID 5 a paridade é armazenada de forma alternada em todos os discos. Se qualquer dos discos contidos no sistema estragar ou der qualquer tipo de pane, o mesmo poderá ser substituído e reconstruído através do processo de rebuild.

A controladora irá detectar qualquer falha nos discos e avisará para o disco ser trocado. Quando o disco for trocado automaticamente será iniciado o processo de reconstrução das informações. No processo de reconstrução serão utilizadas as informações contidas na paridade que está armazenada nos outros discos. Durante o processo de reconstrução, a performance do sistema irá diminuir, mas o sistema continuará funcionando normalmente sem que o serviço pare de funcionar, seja desligado ou sequer seja reiniciado.

Problemas Apresentados: ( Embora um sistema Raid 5 seja um dos mais seguros, o mesmo não está isento de falhas. )

Problemas de Configuração:

• Perda dos dados do Array
• Exclusão ou Alteração nas configurações da controladora RAID
• Exclusão ou alteração dos volumes do Array
• Perda da ordem seqüencial dos discos

Problemas Lógicos:

• Exclusão ou corrupção de dados em partições
• Formatação de Unidades ou partições
• Sobre-escrita de informações
• Formatação seguida de reinstalação de sistemas
• Problemas na inicialização do sistema
• Des-sincronização dos dados de um HD para outro*

Problemas Físicos:

• Queima ou problemas ocorridos na controladora RAID
• Queima de circuitos eletrônicos
• Queima de cabeças de leitura
• Quebra de cabeças de leitura
• Danos a superfície dos discos (Pratos do HD)
• Bad Blocks – Setores defeituosos
• Desgaste natural da mídia
• Riscos e arranhões superficiais
• Riscos e arranhões grave
• Travamento dos rolamentos do motor
• Queima do motor
• Problemas ocasionados por quedas ou impactos
• Problemas relacionado a área do Servo Mechanism
• Problemas de Firmware
• Problemas com Água ou outros líquidos

Recomendações Específicas: Normalmente quando ocorrem problemas com um servidor RAID, pode ter se passado muito tempo em que o servidor foi configurado e raramente se lembra dos detalhes das configurações utilizadas. Se o tipo do sistema é RAID 5 (com discos redundantes) e ocorreu problema em apenas um dos discos, pode-se tentar substituir o disco que está com problemas e realizar o Rebuild (procedimento para reconstrução dos dados do disco danificado). Para isso, entre em contato com o suporte técnico. Porém, antes de realizar o procedimento de Rebuild, é necessário ter absoluta certeza de que o Array não sofreu nenhum tipo de alteração, ou seja, os dados da controladora e a ordem dos discos físicos não foram modificados. Caso contrário haverá sobreposição de dados.

Para saber mais: Um sistema Raid 5 com 4 discos pode ter mais de 1000 combinações diferentes de acesso aos dados. Se estas combinações forem modificadas ou perdidas, inevitavelmente ocorrerá a perda dos dados. Se alguma tentativa de reconstruir os dados através do processo de REBUILD for realizada com um arranjo (Array) diferente do original, fatalmente ocorrerá sobreposição de dados. Se isso já ocorreu, recomendamos parar tudo e entrar em contato com nosso suporte técnico. Talvez ainda seja possível recuperar os dados através de algoritmos especialmente escritos para reconstruir as áreas sobrepostas através de dados armazenados nas regiões destinadas a paridade (redundância) do Raid Array.

Veja um exemplo para entender melhor como a paridade funciona:

Em um sistema RAID 5 com 4 discos:

• As informações do primeiro bloco dos discos 1, 2 e 3 serão armazenadas no primeiro bloco do disco 4.
• No segundo bloco, as informações dos discos 2, 3 e 4 serão armazenadas no disco 1.
• No terceiro bloco, as informações dos discos 3, 4 e 1 serão armazenadas no disco 2.
• No quarto bloco, as informações dos discos 4, 1 e 2 serão armazenadas no disco 3.

No quinto bloco todo o ciclo começa novamente. Desta forma a paridade será armazenada em todos os discos ao mesmo tempo. Se um dos discos estragar, as informações deste disco que estiver contida nas paridades gravadas nos outros discos, serão utilizadas para fazer a reconstrução dos dados no novo disco que será colocado no lugar do disco estragado.

Nota: Ao criar um sistema RAID 5, o espaço disponível será a soma da quantidade de discos menos 1. Pois o sistema utilizará o espaço de um disco para armazenar a paridade.

Raid 6

O sistema RAID 6 é uma evolução do sistema RAID 5. A principal diferença é que ao invés de utilizar apenas um disco para redundância, são utilizados 2 discos. Ou seja, neste sistema mesmo que 2 discos se estraguem fisicamente ao mesmo tempo, o sistema ainda irá continuar funcionando. Porém o espaço disponível será o total de discos menos 2. Ou seja, se você montar um raid 6 com 7 discos, o espaço que você terá disponível será o total equivalente a 5 discos. Este sistema é utilizado em situações de segurança extrema. O sistema RAID 5 permite que apenas um disco se estrague. Se dois discos se estragarem ao mesmo tempo ou um segundo disco se estragar antes de terminar o processo de Rebuild do primeiro, o sistema irá parar.

O sistema RAID 6 permite a mesma performance do Sistema RAID 5, porém com maior segurança.

Ao criar um sistema RAID 6, o espaço disponível será a soma da quantidade de discos menos 2. Pois o sistema utilizará o espaço de dois discos para armazenamento e controle da paridade.

Raid NAS/SAN

NAS – Network Attached Storage: Um NAS é Storage com sistema operacional próprio que funciona como um servidor de arquivos ligado diretamente em rede. Uma vez configurado, um NAS pode ser ligado diretamente no Switch possibilitando o acesso por todos os usuários da rede independente do sistema operacional de cada máquina. Normalmente dentro de um NAS possui vários HDs funcionando em Raid. Os NAS mais novos possuim interface de configuração via browser, onde pode-se definir direitos de uso, previlégios, senhas etc.

SAN – Storage Area Netork – Um SAN não é um dispositivo de armazenamento de dados. Um SAN é uma rede de alta performance para interconexão de storages.

Raid JBOD

JBOD (Just a Bunch Of Disks) – Neste tipo de Raid os discos são apenas somados ou concatenados. Não existe a distrubuição de blocos como no Raid 0. É um sistema muito prático, pois pode-se ajuntar vários discos de diversos tamanhos e diferentes performance. Porém não existe qualquer ganho de desempenho, nem de confiabilidade.

Em um Raid JBOD se você tiver 3 discos rígidos de 100, 200 e 300 GB o resultado final será um volume de 600 GB. Em um Raid 0 se você tiver 3 discos de 100, 200 e 300 GB o resultado final será um volume de 300 GB. O motivo disso é a forma com que os 2 tipos de Raid trabalham. O Raid 0 distribui os blocos de informações uniformemente. O JBOD soma os discos.

Cada HD pode dar sua parcela de contribuição, independentemente de sua capacidade. No caso do Raid 0, se você misturar HDs de diversos tamanhos e diferentes tipos de performance o sistema vai trabalhar como se todos os discos fossem do tamanho do menor e trabalhar na velocidade do disco mais lento. Pois todos os discos são entrelaçados.

Problemas Apresentados:

Os sistema Raid JBOD são muito frágeis, pois não tem qualquer tipo de redundância. Os problemas mais comuns são.

Problemas de Configuração:

• Perda dos dados do Array
• Exclusão ou Alteração nas configurações da controladora RAID
• Exclusão ou alteração dos volumes do Array
• Perda da ordem seqüencial dos discos

Problemas Lógicos:

• Exclusão ou corrupção de dados em partições
• Formatação de Unidades ou partições
• Sobre-escrita de informações
• Formatação seguida de reinstalação de sistemas
• Problemas na inicialização do sistema
• Des-sincronização dos dados de um HD para outro*

Problemas Físicos:

• Queima ou problemas ocorridos na controladora RAID
• Queima de circuitos eletrônicos
• Queima de cabeças de leitura
• Quebra de cabeças de leitura
• Danos a superfície dos discos (Pratos do HD)
• Bad Blocks – Setores defeituosos
• Desgaste natural da mídia
• Riscos e arranhões superficiais
• Riscos e arranhões grave
• Travamento dos rolamentos do motor
• Queima do motor
• Problemas ocasionados por quedas ou impactos
• Problemas relacionado a área do Servo Mechanism
• Problemas de Firmware
• Problemas com Água ou outros líquidos

Problemas Específicos: Em um Raid com sistema JBOD se um dos discos parar, todos os dados ficarão inacessíveis. Na verdade, o único ganho é o de praticidade, com a possibilidade de usar vários discos de qualquer tamanho para formar um único volume de grande capacidade, ao invés de ter vários HDs.

Máquinas Virtuais

Máquinas Virtuais são gerenciadores de sistemas operacionais e partições desenvolvidos para aproveitar ao máximo o desempenho e recursos oferecidos nos servidores atuais. Aliado aos sistemas Raid, este recurso se transforma em um canivete suiço. Através destes gerenciadores é possível criar vários servidores lógicos, utilizando apenas um servidor físico. Ou seja, ao invés de se comprar um servidor para cada tipo de aplicação (Aplicativos, arquivos, banco de dados, e-mail e internet), compra-se apenas um servidor escalonável e nele se instala um gerenciador de máquina virtual para rodar vários servidores ao mesmo tempo. Exemplo: Em um único servidor é possível colocar para rodar um Servidor de controle de acesso a Usuários Windows Server 2003, Servidor de e-mail rodando em Linux, servidor de banco de dados SQL Server com Windows 2008 etc. Com o gerenciador de máquinas virtuais é possível compartilhar ou alocar recursos para cada servidor virtual de acordo com a demanda. Se em algum momento o servidor físico precisar de mais recursos, basta adicionar memória, discos ou processadores. A utilização de máquinas virtuais proporciona uma economia de até 40% em relação ao uso de servidores convencionais.

Apesar da praticidade, perder o acesso as máquinas virtuais pode causar um grande transtorno. Os problemas mais comuns são:

Problemas Lógicos:

• Corrupção do sistema de partição
• Perda do acesso as máquinas virtuais
• Formatação de Unidades com máquinas virtuais

Problemas Físicos:

• Mal funcionamento, queima ou quebra do sistema de armazenamento do gerenciador de máquinas virtuais
• Veja também problemas com HDs e sistemas raid.

Vantagens:

• A principal vantagens é a redução de custos
• A centralização reduz muitos problemas com manutenção e segurança dos sistemas e servidores

Desvantagens:

• Se o servidor ou o storage parar, todos os demais servidores virtuais que estiverem rodando neste servidor também irá parar

Recomendações Específicos:

A utilização de máquinas virtuais é algo relativamente novo no mercado. Em caso de perda de dados, antes de utilizar métodos que não se sabe quais serão os resultados, consulte um especialista na área de recuperação de dados.

Os gerenciadores de máquinas virtuais mais comuns são:

• VMware – Virtual Machine Ware
• LVM – Linux Virtual Machine
• Microsoft Virtual PC
• JVM – Java Virtual Machine

Fontes: Wikipedia, Digital recovery, Google