Arquitetura de Computadores - Raid

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Arquitetura de Computadores
RAID
2016-1
Introdução
Redundant Array of Independent Disks;
Conjunto Redundante de Discos Independentes;
Proposto em 1988 
RAID 
Introdução
HD
HD Fora do Lacre
Introdução
MTBF - HDs
MTBF (Mean Time Between Failure, Tempo Médio Entre Falhas);
15.000 horas de MTBF para HDs
10.000 ciclos de leitura ou gravação para pen drive.
HDs
O motor do disco rígido gira a pelo menos, 7.200 rpm;
Uma partícula de poeira equivaleria a uma grande explosão se em contato com a superfície magnética;
Por esse motivo é um sistema lacrado em câmara limpa classe 100.
RAID
Introdução
Superfície magnética
HD danificado
HDs
O Formato Físico dos Setores
Os 512 bytes de dados de um setor são gravados junto com outras informações importantes:
GAP Espaço entre setores: 
ECC (Error Correction Code): Nesse campo são gravadas informações referentes a esse método de correção de erros e informações sobre a localização física do setor,como, seu cilindro, lado e número;
Dados Nesse campo são gravados os 512 bytes de dados do setor.
HD é o Meio Mais Utilizado Para Armazenamento
HDs
Escrita Reduzida na Formatação
HDs
Small Computer System Interface
É um padrão caro, sem limite de capacidade e sem problemas com ruído na comunicação da controladora com o disco rígido, já que todo o controle está localizado dentro do próprio disco rígido. 
O Padrão SCSI
SCSI com RAID
Arquitetura de Computadores
Disco Rígido
HDs - RAID
O sistema RAID (Redundant Array of Independent Disks) é usado para aumentar a disponibilidade do sistema.
HDs 
É um conjunto de discos rígidos que visa:
Ganho de desempenho no acesso;
Redundância em caso de falha em um dos discos.
RAIDs
Introdução
Objetivo do RAID nos Discos Magnéticos
Nesse esquema, em vez de haver somente um único disco rígido instalado no micro, há um ou mais discos, aumentando a confiabilidade dos dados gravados e/ou aumentando a taxa de transferência de dados.
RAID
RAID
RAID N + 1
RAID N
RAID 2
RAID 1
RAID 0
Existem vários tipos de RAID . O uso depende da aplicação. Alguns tipos de RAID são: 
Controladora SCSI com RAID
ARQUITETURA DE COMPUTADORES
RAID – Imagem Típica
RAID 0
Os dados são divididos em pequenos segmentos e distribuídos entre os discos;
Não oferece tolerância a falhas, pois não existe redundância. 
Nesse caso, o que aconteceria em uma eventual falha em qualquer um dos HDs? Qual é o benefìcio? 
Arquitetura de computadores
4/5 CC/SI - 2014
RAID 0
A divisão de dados consiste em usar um disco extra em paralelo para armazená-los, dividindo a informação através dos dois HDs disponíveis. 
Vantagem: é possível ler e gravar o dobro de informações ao mesmo tempo, diminuindo o tempo de operação quase pela metade.
RAID 0
Na leitura e na escrita, os dados serão acessados em ambos os discos e ao mesmo tempo. Isso faz com que dois dados sejam lidos ou escritos no mesmo momento, dobrando a taxa de leitura/gravação. Logo, se a tx era de 100 Mbps, ela passaria a 200 Mbps.
RAID 0
Tem sua utilidade
HD – RAID 0 
RAID 0
Usado para melhorar a performance do computador, uma vez que a distribuição dos dados entre os discos proporciona grande velocidade na gravação e leitura de informações. 
Prof. MS. Caruso
HDs – RAID – 2011 - UNIP
RAID 0
Quanto mais discos houver, mais velocidade é obtida. Isso porque, se os dados fossem gravados em um único disco, esse processo seria feito de forma sequencial. 
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RAID 0
Com o RAID, os dados cabíveis a cada disco são gravados ao mesmo tempo. O RAID 0, por ter estas características, é muito usado em aplicações de CAD e tratamento de imagens e vídeos.
ARQUITETURA
RAID 0
RAID 0 (desempenho)
Maximiza o desempenho de armazenamento;
Dados organizados em blocos e distribuídos entre os discos para que as leituras e gravações possam ser feitas em paralelo;
É o mais rápido de todos os níveis de RAID.
17/03/2014
Arquitetura de Computadores
RAID 0
As unidades de disco rígido são combinadas formando um volume que é apresentado como uma unidade virtual único para o SO.
Arquitetura de Computadores
RAID 0
RAID 1
Suponha que um HD apresente perdas de dados;
Com o RAID 1, um segundo disco seria usado paralelamente ao primeiro, funcionando como cópia idêntica.
RAID 1
Introdução
RAID 1 (espelhamento)
Implementação com no mínimo dois discos;
Funcionamento simples: todos os dados são gravados em dois discos diferentes; se um disco falhar ou for removido, os dados preservados no outro disco permitem a DISPONIBILIDADE do sistema. 
O RAID 1 implementa o espelhamento de disco
RAID 1 (espelhamento)
Duas unidades de disco rígido 400 GB em uma matriz RAID 1 aparecerá como uma unidade única de 800 GB ao sistema operacional.
Arq. Comp
RAID 1
RAID 1
Vantagens: Caso algum setor de um dos discos venha a falhar, basta recuperar o setor defeituoso copiando os arquivos contidos do segundo disco;
Desvantagens: Custo relativamente alto e não é usado paridade.
HDs
RAID 1
É bom por que quando um disco rígido falha, os dados terão disponibilidade imediata, pois estão disponíveis no outro disco e com total integridade; 
É bom por que em caso de falha em um dos discos, o sistema permanece plenamente operacional. 
Arquitetura de Computadores
Prof. Caruso 4/5 CC/SI-2014
RAIDs 2 e 3
 RAID 2: obsoleto 
 RAID 3: Esse esquema tem um disco extra destinado a armazenar informações de paridade, aumentando a confiabilidade dos dados gravados.
HD 
RAID 3
Os dados são divididos entre os discos da matriz, exceto um, que armazena informações de paridade armazenada em um disco específico. Através da verificação desta informação, é possível assegurar a integridade dos dados, em casos de recuperação. 
RAID 3
Por isso e por permitir o uso de dados divididos entre vários discos, o RAID 3 consegue oferecer altas taxas de transferência e confiabilidade das informações. Para usar o RAID 3, pelo menos 3 discos são necessários.
RAID 5
As informações sobre paridade são distribuídas ao longo de todos os discos, oferecendo, dessa forma mais tolerância a falhas.
Paridade
É um método matemático para detecção e correção de erros de um disco único, o que aumenta a tolerância a falhas
A paridade pode ser par ou ímpar: observe o cálculo na lousa.
RAID 5 (desempenho com paridade)
Uma matriz RAID 5 é um arranjo ≥ 3 HDs com dados divididos em blocos gerenciáveis, chamados strips. 
RAID 5
O equivalente a uma unidade de disco rígido é usado para armazenar as informações de paridade, permitindo disponibilidade;
Com 4 unidades de disco de 120 GB você tem um HD de 360GB para o SO. Bem melhor que RAID 1.
HDs e RAID
Arquietura de Computadores
RAID 5
Se um disco falhar, é possível a reconstrução dos dados após a substituição da unidade de disco rígido;
Se acontecer, o trabalho extra de recuperar os dados degrada o desempenho de gravação durante a reconstrução.
Prof. Caruso
4/5 CC/SI – 2014 – Arquitetura de Computadores
RAID 5
RAID 5
É ruim por que se um dos discos falhar no momento exato em que uma operação de recuperação de falhas estiver sendo executada, o sistema todo falhara. 
RAID 10
Usa, no mínimo, 4 discos rígidos para criar uma combinação de níveis de RAID 0 e 1 formando uma matriz RAID 0 de duas RAID 1 redundantes.
Não deixe de estudar com repetição
Prof. Caruso – HDs e RAID
RAID 10
Como todos os dados são duplicados, a capacidade de um RAID 10 é do tamanho de um RAID 0. Por exemplo, 4 HDs de 120 GB em uma matriz RAID 10 parecerão uma unidade única de 240 GB ao SO. 
Quem tem e precisa pode ter
RAID contribui com a disponibilidade
RAID 10
É bom porque combina os benefícios de RAID 0 RAID 1 desempenho e tolerância a falhas;
O desempenho é maior que o de um disco único pois os dados podem ser lidos em múltiplos discos simultaneamente.
Vai deixar pra estudar na última hora
Vai dar branco
RAID - Implementação Via Software
Na implementação via software, o SO gerencia o RAID através da controladora de discos, sem a necessidade
de um controlador de RAIDs, tornando-a mais barata.
17/03/2014
Prof. Caruso – Arquitetura de Computadores – HDs e RAID
RAID - Implementação Via Software
O processamento necessário (leitura e escrita) para o gerenciamento do RAID é feito pela CPU. Toda movimentação de dadosé controlada pelo SO.
Ta acabando!
Só mai um pouquinho
RAID - Implementação Via Hardware
Controladoras RAID em hardware usam layouts de disco proprietários (e diferentes). Por isso, normalmente não é possível misturar controladoras de fabricantes diferentes. 
Ta acabando!
Só mai um pouquinho
RAID - Implementação Via Hardware
Eles não utilizam recursos do processador. Oferecer um melhor tratamento de erros;
Uma implementação de RAID em hardware requer pelo menos uma controladora especialmente dedicada para isso.
Vai acabar
É agora
A maioria das implementações em hardware proveem cache de leitura e escrita, o que (dependendo da carga de I/O) melhora a performance
Implementação via software ou hardware ?
Implementados através de software são mais baratos, mas, exigem da CPU mais tempo de processamento;
A implementação via software geralmente não possui uma fácil configuração.
Pronto
Já ta terminando