Matrizes de Discos Independentes e a Paridade no Nível 4

MATRIZES DE DISCOS INDEPENDENTES E A PARIDADE NO NÍVEL 4

SISTEMAS DE INFORMAÇÃO

ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

MARLON STEGLICH BRANDÃO

MATEUS FERREIRA GONÇALVES

MATEUS JÚNIO DE MENEZES

UNAÍ – MG

Novembro - 2014

INTRODUÇÃO

A necessidade da evolução computacional em nível de memória externa traz um paradigma: Não é mais possível aumentar a capacidade sem aumentar o custo consideravelmente. Para quebrar esse novo Paradigma foi proposta a utilização de não somente um disco com a capacidade estendida, mas vários discos trabalhando como um só, as vantagens são principalmente, o custo e a confiabilidade e integridade da informação. A utilização de vários discos trabalhando em conformidade é chamada de RAID - Redundant Array of Independent Disks ou Matriz de Discos Independentes, em português.

RAID – MATRIZ DE DISCOS INDEPENDENTES

O RAID (Redundant Array of Independent Disks – Matriz de discos independentes, em português), é utilizado para designar a aplicação de vários Discos independentes atuando apenas como um disco. O termo RAID, foi utilizado pela primeira vez numa citação de um artigo de Pesquisadores da Universidade de Berkley, na California. PATTERSON, GIBSON e KATZ introduziram diversos conceitos e aplicações do RAID, algumas destas características do RAID “original” ainda não são aplicadas aos RAIDs atuais.

A crescente evolução dos computadores, não ocorreu de forma tão rápida ao que tange os conceitos de Memória Externa, em vista da necessidade do aumento da capacidade de armazenamento em discos “externos” surge o conceito de RAID, pois não é mais possível aumentar a capacidade de um disco separado, mas a capacidade pode ser aumentada utilizando-se de vários discos armazenando os dados, trabalhando de forma independente, e reconhecidos pelo Sistema operacional como apenas um disco.

A Tecnologia RAID, é utilizada principalmente em servidores, sejam eles de pequeno ou grande porte, a necessidade da Redundância em servidores é um fato crítico, que é necessário para reduzir os risco de perda de dados vitais de sistemas empresariais evitando também assim riscos de negócios, mas a redundância vista de outro ângulo pode gerar gargalos e lentidão nos sistemas.

Atualmente a tecnologia RAID trabalha com 7 (sete) níveis cada qual tentando superar os problemas e contradições dos níveis anteriores. O primeiro nível é o RAID0, que muitas vezes não é considerada como RAID, a nomenclatura segue até o RAID6. Ao subir os níveis, é clara a evolução da tecnologia RAID, sendo observada assim uma espécie de hierarquia onde em tese, o nível mais acima deverá superar os anteriores.

Tecnologia RAID e seus níveis

A seguir um apanhado geral sobre cada nível RAID:

RAID0: Múltiplos discos com taxas de dados mais altas; nenhuma redundância.
RAID1: Discos Espelhados.
RAID2: Código Para Correção de Erros.
RAID3: Disco com fracionamento dos dados em nível de bit ou de byte com paridade/checksum.
RAID4: Paridade/Checksum aplicados aos setores e não aos bits ou bytes.
RAID5: Paridade/Checksum distribuído pelos vários discos.
RAID6: Paridade e segunda verificação distribuídas pelos vários discos.

Figura 1: RAID níveis 0-6, com uma visão simplificada da organização dos dados nas variações mais comuns.

Fonte: PARHAMI, 2007, p. 363.

RAID4

O RAID nível 4 assim como todos os outros RAIDs tenta superar as carência do RAID anterior. O RAID4 é o segundo a utilizar a paridade, enquanto que o RAID3 utiliza a paridade em nível de bit ou de byte, o RAID4 passa a utilizar a paridade em nível de blocos possuindo assim para cada bloco uma paridade.

O RAID4 utilizando-se dos seus discos independentes estrutura a distribuição de dados com base no fracionamento dos mesmos, com exceção dos arquivos menores onde não há a necessidade de fracionamento. O método de fracionamento assim como a paridade, começam no RAID3.

A paridade no RAID4 ocorre a partir dos setores/blocos. A paridade pode resolver problemas e falhas em discos ou arquivos corrompidos. O disco de Paridade só é requisitado em caso de falhas de acesso ou de arquivos corrompidos. Para as operações de gravação de discos, se um deles for alterado a paridade também deve ser alterada, garantindo assim a recuperação de dados se ocorrerem problemas eventuais. A paridade no RAID 4 é demonstrada pela seguinte equação:

P _{novo =}D _novoD_velhoP _velho

A operação anterior é o processo pelo qual os discos devem ser submetidos caso haja uma operação de Escrita, onde P representa Paridade e D indica dados. Segundo a equação a gravação ou a alteração de um dado influi diretamente no valor da paridade, isto é, assim que algo for alterado/escrito num dos discos a Paridade também deve ser atualizada. De forma mais simples podemos exemplificar a Paridade a seguir.

P + D₁+ D₂+ D₃

A paridade nada mais é do que um uma segurança a mais caso algum dado seja perdido. Se em algum momento alguns dos dados for perdido ele será facilmente recuperável a partir de operações com os outros valores e com a paridade. Devemos salientar ainda que a paridade não é um disco de mirroring (espelhamento), ela guardará apenas parte dos dados, para que facilite-se uma recuperação que for necessária.

CONCLUSÃO

Tendo em vista a necessidade de computadores cada vez mais “fortalecidos”, surgem soluções inteligentes como e RAID e tantas outras. A evolução destas tecnologias nos mostra que estamos no caminho certo e podemos vislumbrar um futuro brilhante e promissor na Tecnologia da Informação. São com estas novas soluções, que não são tão novas, podemos imergir nesse cenário tecnológico e neste mundo mais informatizado do que nunca.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

PARHAMI, Behrooz. Arquitetura de computadores: de microprocessadores a supercomputadores. São Paulo: McGraw-Hill, 2007. 560p. ISBN 978-85-7726-025-6.

STALLINGS, William. Arquitetura e organização de computadores. 8.ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010. 624p. ISBN 978-85-7605-564-8.