thumb|upright=1.33|Uma típica configuração de RAID 100: primeiro nível espelhado (mirrored) e os dois outros divididos (striped).|alt=Configuração aninhada RAID 100 RAID foi originalmente denominado de "Redundant Array of Inexpensive Drives" (Conjunto Redundante de Discos Baratos). Com o tempo, numa tentativa de dissociar o conceito de "discos baratos", a indústria reviu o acrônimo para "Redundant Array of Independent Disks" (Conjunto Redundante de Discos Independentes).
RAID é um meio de se criar um subsistema de armazenamento composto por vários discos individuais, com a finalidade de ganhar segurança -- por meio da redundância de dados -- e desempenho. Popularmente, RAID seriam dois ou mais discos (por exemplo, HD ou disco rígido e até SSD) trabalhando simultaneamente para um mesmo fim, por exemplo, citando o exemplo de RAID 1 logo abaixo, serviria como um espelhamento simples, rápido e confiável entre dois discos, para se fazer uma cópia idêntica de um disco em outro.
O RAID oferece segurança e confiabilidade por meio da adição de redundância. Se um disco falhar, o outro continua funcionando normalmente e o usuário nem percebe diferença. O administrador é avisado pelo sistema e substitui o disco que falhou. Apesar disso, o RAID não protege contra falhas de energia ou erros de operação ou contra a falha simultânea dos dois discos. Falhas de energia, código errado de núcleo ou erros operacionais podem danificar os dados de forma irrecuperável. Por este motivo, mesmo usando-se o RAID não se dispensa a tradicional cópia de backup.
História O RAID foi proposto em 1988 por David A. Patterson, Garth A. Gibson e Randy H. Katz na publicação "Um Caso para Conjuntos de Discos Redundantes Econômicos (RAID)". Publicado na Conferência SIGMOD de 1988: pp. 109–16.
Vantagens Ganho de desempenho no acesso. Redundância em caso de falha em um dos discos. Uso múltiplo de várias unidades de discos. Facilidade em recuperação de conteúdo perdido. Aumento de segurança.
Arquiteturas Implementação via software Na implementação via software, o sistema operacional gerencia o RAID através da controladora de discos, sem a necessidade de um controlador de RAIDs, tornando-a mais barata.
Nesse tipo de implementação, todo o processamento necessário para o gerenciamento do RAID é feito pela CPU. Toda movimentação de dados (leitura e escrita) é feita por uma camada de software que faz a abstração entre a operação lógica (RAID) e os discos físicos, e é controlada pelo sistema operacional.
A configuração do RAID via software é feita pelo sistema operacional, que precisa ser implementado no próprio núcleo a utilização de RAIDs via software. É possível criar RAIDs via software nos sistemas operacionais Apple Mac OS X, Linux, FreeBSD, OpenBSD e no Microsoft Windows (versão server). Alternativamente, também podem ser criados com algum software especialmente dedicado a manutenção de discos rígidos do fabricante da placa mãe (quando há suporte para RAID, é claro).
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. Eles não utilizam recursos do processador. O BIOS - Basic Input/Output System - pode iniciar (dar boot) por ela, e uma integração maior com o driver de dispositivo pode oferecer um melhor tratamento de erros.
Uma implementação de RAID em hardware requer pelo menos uma controladora especialmente dedicada para isso. Em uma estação de trabalho (PC comum) isso pode ser uma placa de expansão PCI, PCI-e ou uma placa integrada à placa-mãe. Controladoras utilizando a maioria dos tipos de drive podem ser usadas - IDE/ATA, Serial ATA, SCSI, SSA, Fibre Channel, e às vezes uma combinação. A controladora e os discos utilizados devem estar isolados. Podem estar conectados diretamente ao computador, ou conectados via SAN. A controladora gerencia os drives e faz os cálculos de paridade necessários pelo nível de RAID escolhido.
A maioria das implementações em hardware proveem cache de leitura e escrita, o que (dependendo da carga de I/O) melhora a performance. Na maioria dos casos, o cache de escrita é não-volátil (protegido por bateria), e portanto, escritas pendentes não são perdidas no caso de uma falha no suprimento de energia. Implementações em hardware promovem performance garantida, não sobrecarregam o processador e podem suportar vários sistemas operacionais, já que a controladora apresentará ao sistema operacional um disco simples.
A maioria das implementações em hardware também suporta o "hot-swapping", permitindo que discos com falha sejam substituídos enquanto o sistema está sendo executado.
Falso RAID A implementação via software geralmente não possui uma fácil configuração. Já na implementação via hardware as controladoras tem um preço muito elevado. Então foi criada uma "controladora barata" que em vez de um chip controlador RAID você utiliza uma combinação de funções especiais na BIOS da placa e drivers instalados no sistema operacional.
Comparação entre as arquiteturas Ao compararmos RAIDs por software e por hardware percebe-se que os implementados através de software são mais flexíveis que os via hardware. Por outro lado, os primeiros exigem da CPU mais tempo de processamento.
Comparando os dispositivos de blocos, os em software também são flexíveis podendo ser usados em discos inteiros, partições ou outro dispositivo de bloco.
RAID 275px|thumb|RAID-0. O sistema RAID consiste em um conjunto de dois ou mais discos rígidos com dois objetivos básicos:
tornar o sistema de disco mais rápido (isto é, acelerar o carregamento de dados do disco), através da técnica de divisão de dados (data striping ou RAID 0), na qual segmentos consecutivos de dados lógicos são armazenados em diferentes dispositivos físicos de armazenamento; tornar o sistema de disco mais seguro, através da técnica de espelhamento (mirroring ou RAID 1), na qual volumes lógicos de discos são fisicamente separados em diferentes dispositivos físicos de armazenamento.
Essas duas técnicas podem ser usadas isoladamente ou em conjunto.
Níveis padrão de RAID Níveis de RAID são as várias maneiras de combinar discos para um fim.
Originalmente existiam 5 níveis de RAID, mas muitas variações surgiram, níveis RAID aninhados/híbridos (nested RAID) e níveis não padronizados (non-standard RAID, na maioria formatos proprietários). Os níveis RAID e os formatos de dados associados são padrões do Storage Networking Industry Association (SNIA) no padrão Common RAID Disk Drive Format (DDF):
RAID 0 (Striping) thumb|direita|200px|RAID-0.
No striping, ou distribuição, os dados são subdivididos em segmentos consecutivos (stripes, ou faixas) que são escritos sequencialmente através de cada um dos discos de um array, ou conjunto. Cada segmento tem um tamanho definido em blocos. A distribuição, ou striping, oferece melhor desempenho comparado a discos individuais, se o tamanho de cada segmento for ajustado de acordo com a aplicação que utilizará o conjunto, ou array.
Há problemas de confiabilidade e desempenho. RAID-0 não terá desempenho desejado com sistemas operacionais que não oferecem suporte a busca combinada de setores. Uma desvantagem desta organização é que a confiança se torna geometricamente pior. Um disco SLED com um tempo médio de vida de 20.000 horas será 4 vezes mais seguro do que 4 discos funcionando em paralelo com RAID 0 (admitindo-se que a capacidade de armazenamento somada dos quatro discos for igual ao do disco SLED). Como não existe redundância, não há confiabilidade neste tipo de organização.
Vantagens: acesso rápido as informações custo baixo para expansão de memória.
Desvantagens: caso algum dos setores de algum dos HDs venha a apresentar perda de informações, o mesmo arquivo que está dividido entre os mesmos setores dos demais HDs não terão mais sentido existir, pois uma parte do arquivo foi corrompida, ou seja, caso algum disco falhe, não tem como recuperar; não tem espelhamento; não é usada paridade.
Vetor RAID 0 Linear É uma simples concatenação de partições para criar uma grande partição virtual.
RAID 1 (Mirroring) thumb|esquerda|250px|RAID-1. thumb|direita|200px|RAID-1.
RAID-1 é o nível de RAID que implementa o espelhamento de disco, também conhecido como mirror. Para esta implementação são necessários dois discos ou mais. O funcionamento deste nível é simples: todos os dados são gravados em discos diferentes; se um disco falhar ou for removido, os dados preservados no outro disco permitem a não descontinuidade da operação do sistema.
Vantagens: caso algum setor de um dos discos venha a falhar, basta recuperar o setor defeituoso copiando os arquivos contidos do segundo disco; segurança nos dados (com relação a possíveis defeitos que possam ocorrer no HD).
Desvantagens: custo relativamente alto se comparado ao RAID 0; ocorre aumento no tempo de escrita; Tem espelhamento; não é usada paridade.
RAID 2 O RAID 2 surgiu no final dos anos 80, quando os HDs ainda não possuíam checagem de erros. Assim, pode-se dizer que o RAID 2 é similar ao RAID 0, mas possuindo algoritmos de Hamming ECC (Error Correcting Code), que é a informação de controle de erros, no lugar da paridade. Além disso, pode-se ter várias configurações, como 10 discos normais + 4 discos somente para ECC. Este fato possibilita uma proteção adicional, porém o RAID 2 ficou obsoleto pelas novas tecnologias de disco já possuírem este tipo de correção internamente. O RAID 2 origina uma maior consistência dos dados se houver queda de energia durante a escrita. Baterias de segurança e um encerramento correto podem oferecer os mesmos benefícios.
Vantagem: usa ECC, diminuindo a quase zero as taxas de erro, mesmo com falhas de energia.
Desvantagens: hoje em dia, há tecnologias melhores para o mesmo fim. dependendo da configuração e necessidade da empresa, era necessário a mesma quantidade de discos ECC para discos normais, isto é, desperdício de espaço que poderia ser usado para dados.
RAID 3 275px|thumb|RAID-3.
O RAID 3 é uma versão simplificada do RAID nível 2. Nesse arranjo, um único bit de paridade é computado para cada palavra de dados e escrito em um drive de paridade. À primeira vista, pode parecer que um único bit de paridade dá somente detecção de erro, e não correção de erro. Para o caso de erros aleatórios não detectados, essa observação é verdadeira. Todavia, para o caso de uma falha de drive, ela provê correção total de erros de um bit, uma vez que a posição do bit defeituoso é conhecida. Se um drive falhar, o controlador apenas finge que todos os seus bits são "zeros". Se uma palavra apresentar erro de paridade, o bit que vem do drive extinto deve ter sido um "um", portanto, é corrigido.
A fim de evitar o atraso em razão da latência rotacional, o RAID 3 exige que todos os eixos das unidades de disco estejam sincronizados. A maioria das unidades de disco mais recentes não possuem a opção de sincronização do eixo, ou se são capazes disto, faltam os conectores necessários, cabos e documentação do fabricante.
Vantagens: leitura rápida; escrita rápida; possui controle de erros.
Desvantagem: Montagem difícil via software.
RAID 4
O RAID 4 funciona com três ou mais discos iguais. Um dos discos guarda a paridade (uma forma de soma de segurança) da informação contida nos discos. Se algum dos discos avariar, a paridade pode ser imediatamente utilizada para reconstituir o seu conteúdo. Os discos restantes, usados para armazenar dados, são configurados para usarem segmentos suficientemente grandes (tamanho medido em blocos) para acomodar um registro inteiro. Isto permite leituras independentes da informação armazenada, fazendo do RAID 4 um array perfeitamente ajustado para ambientes transacionais que requerem muitas leituras pequenas e simultâneas.