RAID 1: proteção por espelhamento de disco

Índice:

• Como funciona o RAID 1?
• A capacidade de armazenamento no espelhamento
• O desempenho em operações de leitura e escrita
• Tolerância a falhas e a substituição de discos
• O RAID 1 protege contra todos os tipos de perda de dados?
• Cenários ideais para a aplicação do espelhamento
• Implementação por hardware ou software
• Os custos associados à redundância
• A escolha do espelhamento para a continuidade do negócio

A falha de um disco rígido frequentemente causa a perda irreparável de dados. Muitas empresas e usuários domésticos já enfrentaram esse problema, que interrompe operações e elimina arquivos importantes sem qualquer aviso prévio. A indisponibilidade súbita de um sistema pode gerar prejuízos financeiros e também um grande estresse para as equipes técnicas.

Para mitigar esse risco, diversas tecnologias foram desenvolvidas ao longo dos anos. Uma das mais diretas e eficazes é o RAID 1, conhecido como espelhamento. Essa configuração de armazenamento foca em um único objetivo, a redundância, para manter os dados acessíveis mesmo após a falha de um dos componentes do conjunto.

Como funciona o RAID 1?

O RAID 1 cria uma cópia exata e simultânea dos dados em dois ou mais discos rígidos. Essa técnica, chamada espelhamento, garante que cada disco no arranjo contenha a mesma informação, bloco por bloco. Um controlador, que pode ser baseado em hardware ou software, gerencia esse processo e escreve os mesmos dados em todas as unidades ao mesmo tempo.

Se um dos discos falhar, o sistema continua operando normalmente, pois acessa os dados a partir do disco espelhado que permanece funcional. Essa transição geralmente é transparente para o usuário e para as aplicações em execução. O arranjo precisa de no mínimo dois discos para funcionar, mas algumas controladoras mais avançadas suportam espelhamento com três ou mais unidades para aumentar ainda mais a redundância.

A capacidade de armazenamento no espelhamento

Um ponto fundamental do RAID 1 é o seu impacto na capacidade total. O espaço útil de um arranjo espelhado é sempre igual à capacidade do menor disco do conjunto. Por exemplo, ao usar dois HDs de 4 TB, a capacidade final para armazenamento será de apenas 4 TB, não 8 TB. O sistema utiliza os outros 4 TB exclusivamente para a cópia espelhada.

Esse custo de 50% da capacidade bruta é uma das principais desvantagens da tecnologia. Por essa razão, o RAID 1 raramente é a escolha para ambientes que necessitam de grandes volumes de armazenamento com baixo custo por terabyte. A prioridade aqui é a disponibilidade, não a eficiência de espaço.

O desempenho em operações de leitura e escrita

O desempenho do RAID 1 apresenta um comportamento assimétrico. Durante as operações de escrita, a velocidade é geralmente limitada pelo disco mais lento do arranjo, porque o controlador precisa gravar a mesma informação em todas as unidades. Não há ganho de performance nesse cenário; na verdade, pode haver uma ligeira penalidade.

Já nas operações de leitura, o desempenho pode melhorar significativamente. Muitas controladoras RAID conseguem ler dados de ambos os discos simultaneamente, o que dobra a taxa de transferência teórica. Esse ganho, no entanto, depende bastante da qualidade do controlador e do tipo de carga de trabalho, sendo mais perceptível em aplicações que demandam múltiplas leituras concorrentes.

Tolerância a falhas e a substituição de discos

A principal virtude do RAID 1 é sua alta tolerância a falhas. O arranjo suporta a falha completa de um disco sem qualquer interrupção no acesso aos dados. Quando uma unidade para de funcionar, o sistema operacional e as aplicações continuam rodando a partir do disco espelhado. O administrador do sistema apenas recebe um alerta sobre a falha.

Em muitos servidores e storages, os discos são hot-swappable. Isso significa que um técnico pode remover o disco defeituoso e inserir um novo com o sistema ainda em funcionamento. Após a troca, o controlador inicia automaticamente o processo de reconstrução (rebuild), que copia todos os dados do disco saudável para o novo, restaurando a redundância do arranjo.

O RAID 1 protege contra todos os tipos de perda de dados?

É fundamental entender que o RAID 1 não substitui uma política de backup. O espelhamento protege exclusivamente contra a falha física de um disco. Ele não oferece qualquer proteção contra erros humanos, corrupção de arquivos, ataques de malware como ransomware ou desastres naturais que afetem todo o equipamento.

Se um arquivo for acidentalmente deletado, a exclusão ocorrerá instantaneamente em ambos os discos. Da mesma forma, se um vírus criptografar os dados, as versões espelhadas também serão criptografadas. Portanto, o backup em um local separado continua sendo uma prática indispensável para a segurança completa das informações.

Cenários ideais para a aplicação do espelhamento

O RAID 1 é frequentemente utilizado em servidores que hospedam o sistema operacional e aplicações críticas. Nesses casos, a continuidade das operações é muito mais importante que a capacidade de armazenamento. A rápida recuperação após uma falha de disco justifica o custo mais alto por gigabyte.

Pequenos servidores de arquivos, bancos de dados de porte modesto e sistemas que exigem alta disponibilidade também se beneficiam bastante do espelhamento. Além disso, muitos storages NAS para pequenas empresas e usuários avançados oferecem o RAID 1 como uma opção simples e confiável para proteger dados importantes sem a complexidade de outros níveis de arranjo.

Implementação por hardware ou software

Existem duas maneiras principais para implementar o RAID 1. A primeira é através de uma controladora de hardware dedicada, uma placa que se conecta ao servidor. Essa abordagem geralmente oferece o melhor desempenho e confiabilidade, pois todo o processamento do arranjo é feito por um chip específico, sem sobrecarregar a CPU principal do sistema.

A segunda opção é o RAID por software, gerenciado diretamente pelo sistema operacional, como o Storage Spaces do Windows ou o mdadm do Linux. Essa alternativa é mais barata, pois não exige hardware adicional. No entanto, ela consome recursos do processador e da memória RAM do servidor, o que pode impactar o desempenho geral do sistema, especialmente sob cargas de trabalho intensas.

Os custos associados à redundância

O principal custo do RAID 1 é, sem dúvida, o investimento em discos. Como o arranjo utiliza apenas metade da capacidade bruta total, o custo por terabyte útil é efetivamente o dobro em comparação com o uso de um único disco. Para muitas organizações, essa é uma troca válida pela tranquilidade que a redundância proporciona.

Além do custo dos discos, também pode haver o investimento em uma controladora de hardware, que varia bastante de preço conforme seus recursos. Embora o RAID por software elimine esse gasto, ele pode introduzir custos indiretos por meio do consumo de recursos do servidor, o que dificulta a análise de custo-benefício em alguns cenários.

A escolha do espelhamento para a continuidade do negócio

A decisão por implementar um RAID 1 raramente se baseia apenas em capacidade ou velocidade. O fator decisivo é a necessidade de manter sistemas críticos no ar. A perda de acesso a um servidor de aplicações ou a um banco de dados pode custar muito mais para uma empresa do que o preço de um disco rígido adicional.

Essa tecnologia simplifica a recuperação de desastres de hardware, que são bastante comuns. Ao garantir que uma cópia idêntica dos dados esteja sempre pronta para assumir, o espelhamento minimiza o tempo de inatividade e sustenta a continuidade das operações. Para muitos cenários, o RAID 1 é a resposta mais direta e confiável para a alta disponibilidade.