Tolerância a falhas em discos rígidos

RAID 0 em dois discos da Maxtor

Um disco rígido é um dispositivo de armazenamento temporário, e todos os discos eventualmente acabam um dia por falhar. Um dos problemas mais comuns é a falha total do disco. Quando isto acontece, todos os dados armazenados ficam irremediavelmente perdidos. Assim sendo, quando é necessário ter os dados acessíveis permanentemente, é importante ter um método tolerante a falhas de discos. Normalmente isso é conseguido através de tecnologias de gestão de discos tais como o Mirroring, Data Striping, Duplexing e, o principal, o RAID. Vamos ver resumidamente o que trata cada uma das primeiras três tecnologias e aprofundar um pouco a tecnologia RAID.

Mirroring de discos:

Fazer o mirroring ou espelhamento de um disco é o mesmo que fazer o duplicado desse disco para outro. Os dois discos estão ligados ao mesmo controlador. A tolerância a falhas é conseguida pelo próprio sistema operativo de rede. Quanto algo é escrito no disco, os mesmos dados são igualmente gravados no disco mirror. Caso o primeiro disco falhe, a unidade de mirror está ativada, e como tem um duplicado da informação, o utilizador nem se apercebe que houve uma falha. Essa falha é notificada ao administrador de rede pelo sistema operativo. O problema surge quando a falha ocorre no controlador de disco. Nesse caso nenhum dos discos trabalhará até à substituição do controlador.

Os discos rígidos usados para fazer o mirroring devem ser iguais, embora isso não seja obrigatório, mas ambos têm de ter o mesmo espaço livre para que o mirror seja conseguido.

Duplexing de discos:

Tal como no caso do mirroring, o duplexing também guarda os dados num disco rígido que é um espelho ou cópia do outro. De facto, a maior diferença entre estas duas tecnologias reside no facto de no duplexing termos dois controladores de disco em vez de um. Assim sendo, a tolerância a falhas não se faz somente nos discos mas também ao nível dos controladores.

Tanto o mirroring de disco como o duplexing são duas implementações de RAID 1, como veremos, em detalhe, mais à frente.

Data Striping de discos:

A escrita de dados num disco torna-se lenta, mas se tivermos três unidades de disco configuradas como um só volume, a informação tem de encher a primeira unidade antes de passar à segunda e assim sucessivamente. Se configurarmos esse volume para usar o striping de disco, a performance da unidade aumenta exponencialmente.

O striping de disco "parte" os dados em pequenas porções e escreve-as sequencialmente em todos os discos, simultaneamente, em pequenas áreas chamadas stripes. Estas stripes maximizam o desempenho porque todas as cabeças de leitura e escrita dos discos trabalham ao mesmo tempo.

O Striping de dados através de vários discos aumenta somente o desempenho da unidade, mas não implementa uma tolerância a falhas, o que quer dizer que, se tivermos uma avaria numa das unidades de disco, isso representa a perda total dos dados. Para evitar isso necessitamos de usar paridade de dados e assim implementar tolerância a falhas no data striping. O striping de disco é uma implementação do RAID 0.

Nota: A paridade é um termo que define a informação sobre cada stripe de dados escritos no disco. Esta informação pode ser usada para reconstruir os dados de uma unidade de disco que tenha falhado. A paridade, no entanto, faz com que a performance da unidade baixe ligeiramente, além de reduzir também o espaço livre em disco, já que parte do espaço é usado para escrever os dados de paridade. Mas o que se ganha em segurança ultrapassa em muito essas desvantagens teóricas.

Tecnologia RAID:

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