O documento discute os sistemas RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks), que permitem combinar vários discos para melhorar o desempenho, confiabilidade e capacidade de armazenamento. Detalha os diferentes níveis de RAID (0 a 6) e como eles implementam espelhamento e paridade de dados para balanceamento de carga e recuperação de falhas. Também discute como escolher o nível de RAID apropriado para cada aplicação.

1. Sistemas Operacionais
RAID

2. Custo de Armazenamento
• O preço dos discos continuam sendo reduzidos
e a capacidade aumentada.
• Economicamente o sistema secundário de
armazenamento permite sua expansão.

3. Oportunidade
• Ter uma grande quantidade de discos gera a
oportunidade de melhorar a taxa em que os
dados podem ser lidos ou escritos, se os
discos forem operados em paralelos.

4. RAID
• Redundant Arrays of Inexpensive Disks:
– Permite escrever ou ler em paralelo;
– Permite gerar um ambiente seguro;
• Um RAID pode ser uma unidade isolada, com
seu próprio controlador, cache e discos.

5. Melhoria da Confiabilidade
• A chance de algum disco dentre um conjunto
de N discos falhar é muito maior do que a
chance de um disco específico falhar.
• Se o tempo médio para a falha (mttf) de um
disco seja 100.000 horas, então em um array
de 100 discos será 100.000/100 = 1000 horas.
Ou seja 41 dias.

6. Melhoria de Confiabilidade via
Redundância
• Uma técnica simples é duplicar cada disco
criando um espelhamento (mirroring).
• Embora seja uma técnica cara é extremamente
simples.

7. Melhoria de Confiabilidade via
Redundância
• Se o custo de armazenamento é baixo pode-se
armazenar um código para cada palavra a fim
de ser possível recuperar erros.

8. Melhoria do Tempo via
Paralelismo
• Com o espelhamento de disco, a taxa pela qual
as requisições de disco podem ser tratadas
podem ser dobradas, a leitura pode ser feita a
partir de qualquer disco.

9. Espalhamento de Dados
• Consiste em distribuir os bits de cada byte por
vários discos; esse espalhamento é
denominado espalhamento em nível de bit.

10. Espalhamento de Bloco
• O espalhamento de bits pode ser generalizado
e utilizado em blocos, desta forma um bloco de
bits podem ser armazenados como uma única
unidade.

11. Objetivos do espalhamento
• Aumentar o throughput de múltiplos acessos
pequenos pelo balanceamento de carga;
• Reduzir o tempo de resposta de acesso
grandes.

12. Níveis RAID
• Esquemas são formados quando combina-se
espelhamento/paridade com nivel de
bits/blocos.

13. RAID nível 0
• Espalhamento no nível de bloco mas sem
redundância.

14. RAID nível 1
• Refere-se ao espalhamento de disco.

15. RAID nível 2
• Utiliza um bit de paridade para futura correção
de erro, pode-se utilizar um bit de paridade
para um byte de dados.

16. RAID nível 3
• Organização com paridade intercalada por bits,
se ocorrer erro é realizado um cálculo entre as
unidades.

17. RAID nível 4
• organização com paridade intercalada por
blocos, utiliza o espalhamento no nível de
bloco, como no RAID 0, e também mantém um
bloco de paridade em um disco separado.

18. RAID nível 5
• Paridade distribuída intercalada por blocos,
difere do nível 4 por espalhar os dados e a
paridade entre todos os discos.

19. RAID nível 6
• Também chamado esquema de redundância P
+ Q, é muito semelhante ao RAID nível 5, mas
armazena informações redundantes extras
para proteger contra múltiplas falhas no disco.

20. RAID nível 0 + 1
Uma combinação de níveis RAID 0 e 1. O RAID
0 provê desempenho, enquanto RAID 1 provê
confiabilidade.

21. RAID nível 1 + 0
• Discos são espalhados em pares, e depois os
pares de espelho resultantes são espalhados.

22. Selecionando o nível de RAID
• Dadas as muitas escolhas que eles têm, como
os projetistas de sistemas escolhem um nível
RAID?

23. Selecionando o nível de RAID
• O RAID nível 0 é usado nas aplicações de alto
desempenho onde a perda de dados não é
crítica.
• RAID nível 1 é popular para aplicações que
exigem alta contabilidade com recuperação
rápida;
• RAID nível 5 normalmente é recomendado
para armazenar grande volume de dados;

24. Selecionando o nível de RAID
• Quantos discos devem estar em um set RAID?
• Quantos bis devem ser protegidos em cada bit
de paridade?

25. Extensões
• O conceito de RAID têm sido generalizados
para outros dispositivos de armazenamento.

26. Problemas e Considerações
• Podem haver erros de ponteiros ocasionando
arquivos corrompidos.
• O RAID protege contra erros físicos da mídia,
mas não outros erros de hardware ou software.
• Maior investimento para menor
armazenamento.

27. Referência
• Silberschatz, Abraham. Sistemas operacionais
com java.