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Armazenamento de dados RAID

1988-06-01
  • David Patterson
  • Garth A. Gibson
  • Randy Katz
Sistemas de armazenamento RAID em um data center moderno para aplicativos corporativos.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

ATAQUE (acrônimo RAID (Redundant Array of Independent Disks) é uma tecnologia de virtualização de armazenamento de dados que combina vários discos rígidos físicos em uma ou mais unidades lógicas para redundância de dados, melhoria de desempenho ou ambos. Diferentes níveis de RAID oferecem equilíbrios variados entre confiabilidade, disponibilidade, desempenho e capacidade. Por exemplo, o RAID 1 espelha os dados em dois discos, enquanto o RAID 5 distribui os dados e a paridade em pelo menos três discos.

RAID was formally defined in a 1988 paper by Patterson, Gibson, and Katz at the University of California, Berkeley. The original acrônimo stood for “Redundant Array of Inexpensive Disks,” proposing that an array of cheap PC drives could outperform and be more reliable than a single, expensive mainframe disk (a Single Large Expensive Disk or SLED). The core idea is to treat multiple disks as a single logical volume, distributing or replicating data across them in specific patterns called RAID levels.

Os níveis mais comuns incluem:

  • RAID 0 (Striping): Os dados são divididos em blocos e gravados em vários discos. Isso oferece alto desempenho, mas nenhuma redundância. A falha de qualquer disco individual resulta na perda de todos os dados no array.
  • RAID 1 (Espelhamento): Uma cópia exata (ou espelhada) dos dados é gravada em dois ou mais discos. Isso proporciona excelente redundância, pois o array pode operar enquanto pelo menos um disco estiver funcional. O desempenho de gravação é ligeiramente reduzido e a capacidade de armazenamento é reduzida pela metade.
  • RAID 5 (Striping com Paridade Distribuída): Os dados e as informações de paridade são distribuídos por três ou mais discos. A paridade é um valor calculado que pode ser usado para reconstruir os dados de uma unidade com falha. Se um disco falhar, o sistema pode reconstruir os dados perdidos usando as informações de paridade das unidades restantes. Isso oferece um bom equilíbrio entre desempenho, eficiência de armazenamento e redundância.
  • RAID 6 (Striping com Paridade Distribuída Dupla): Semelhante ao RAID 5, mas utiliza dois blocos de paridade independentes, permitindo tolerar a falha de até dois discos simultaneamente.

O RAID pode ser implementado tanto em software (pelo sistema operacional) quanto em hardware (através de uma placa controladora dedicada). As controladoras RAID de hardware aliviam a sobrecarga de processamento e geralmente incluem um cache com bateria para proteger os dados durante quedas de energia, oferecendo, em geral, melhor desempenho e confiabilidade. O conceito tem sido fundamental para o armazenamento de dados moderno, possibilitando a criação de sistemas de armazenamento grandes, rápidos e confiáveis ​​que alimentam desde dispositivos NAS pessoais até enormes data centers corporativos.

UNESCO Nomenclature: 1203
Ciência da Computação

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Primeiros trabalhos sobre espelhamento e duplexação de discos em sistemas mainframe (por exemplo, Tandem Computers)
  • Conceitos de códigos de correção de erros (usados ​​para cálculo de paridade)
  • Princípios gerais de arquitetura de computadores para entrada/saída e armazenamento.
  • A crescente disponibilidade e a redução do custo dos discos rígidos

Aplicações

  • sistemas e servidores de armazenamento empresarial
  • dispositivos de armazenamento conectados à rede (NAS)
  • estações de trabalho com computadores pessoais para profissionais
  • servidores de banco de dados
  • servidores de edição e transmissão de vídeo

Patentes:

  • US4761785
  • US4870643

Ideias de Inovação Potencial

  • hybrid RAID arrays combining SSDs for caching and HDDs for capacity
  • object storage systems that use erasure coding, a more flexible form of parity
  • decentralized storage networks using RAID-like principles across peer-to-peer nodes
  • machine learning-driven predictive disk failure analysis for RAID systems
  • software-defined storage (SDS) with flexible, policy-based RAID configurations
  • computational storage drives that can perform RAID calculations internally
  • RAID-on-chip (ROC) for high-performance embedded systems
  • log-structured file systems optimized for RAID performance
  • RAID arrays using non-volatile memory express (NVMe) for ultra-low latency
  • adaptive RAID systems that can dynamically change RAID levels based on workload
Relacionado a: RAID, armazenamento de dados, redundância, matriz de discos, striping, espelhamento, paridade, tolerância a falhas, proteção de dados, virtualização de armazenamento.

Contexto histórico

Armazenamento de dados RAID

1980
1980
1982-07-01
1988-06-01
1990
1993
1997-04-23
1980
1980
1980
1986-01-01
1990
1990
1993
1998

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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