Como Montar um Sistema RAID

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RAID

Introdução

RAID significa Redundant Array of Independent Disks (Arranjo Redundante de Discos Independentes, em português) e com pelo menos dois discos rígidos você pode montar um arranjo RAID de modo a aumentar o desempenho de disco ou aumentar a confiabilidade dos dados armazenados. Neste tutorial ensinaremos como configurar um sistema RAID em seu micro.

Como mencionamos, existem duas idéias por trás do RAID: desempenho (também chamado RAID0) e confiabilidade (também chamado RAID1).

RAID0, também conhecido como divisão de dados, é configurado quando você quer aumentar o desempenho do seu disco. Ele funciona dividindo os arquivos que serão gravados em vários pedaços (chamados divisões ou stripes, em inglês; a Intel traduz stripes como “faixas”) e salvando cada pedaço em um disco diferente. Por exemplo, se você tem um arquivo de 200 KB e dois discos rígidos, este arquivo será dividido em dois pedaços de 100 KB e cada pedaço será salvo em um disco diferente.

Claro que esta é uma explicação muito simplista; na verdade cada divisão (ou pedaço) deve ser uma potência de dois e deve ser definida na hora em que você for configurar o sistema RAID. Se o seu sistema RAID usar divisões de 128 KB, um arquivo de 200 KB será dividido em dois pedaços de 128 KB (o resto de cada divisão, 28 KB, ficará vazio). Se o seu sistema fosse configurado para usar divisões de 32 KB, um arquivo de 200 KB seria dividido em oito pedaços de 32 KB e o sistema mandaria quatro pedaços para cada disco rígido.

Mas como isto aumenta o desempenho? No exemplo que demos acima, em vez de gravar um arquivo de 200 KB, cada disco rígido irá gravar um arquivo de 100 KB. O tempo gasto para gravar um arquivo de 100 KB é teoricamente metade do tempo necessário para gravar um arquivo de 200 KB. Basicamente, o que o RAID0 faz é colocar os discos rígidos para trabalharem em paralelo.

A capacidade de armazenamento total do disco em um sistema RAID0 é a soma das capacidades totais dos dois discos rígidos. Portanto, se você usar dois discos rígidos de 80 GB seu sistema RAID terá capacidade total de 160 GB. Você pode inclusive criar “partições” em seu sistema RAID, fazendo com que você tenha mais de um “disco” em seu micro.

Caso você queira montar um sistema de alto desempenho, considere a possibilidade de comprar dois discos rígidos com capacidades menores e configurá-los em um sistema RAID0, em vez de comprar um único disco rígido com alta capacidade de armazenamento.
Se você está pensando em ter dois discos rígidos apenas para separar dados (por exemplo, um disco rígido para armazenar o sistema operacional e programas e outro disco para armazenar dados), vá em frente e monte um sistema RAID, já que, como mencionamos anteriormente, você pode criar “partições” em seu sistema RAID (lembre-se, no entanto, que você não pode remover um dos discos e instalá-lo em outro computador para ler o seu conteúdo pois isto não funcionará).

Na Figura 1 resumimos como funciona o sistema RAID0.


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Figura 1: Como o sistema RAID0 (divisão de dados) funciona.

RAID 0

O RAID1, por outro lado, não aumenta o desempenho de disco, mas serve para aumentar a confiabilidade dos dados armazenados no micro. Ele copia tudo o que é enviado para o primeiro disco no segundo disco rígido. Por esse motivo que também é conhecido como espelhamento. Pense no RAID1 como um sistema de backup baseado em hardware. Se o primeiro disco falhar, o segundo assume seu lugar imediatamente.

Como o segundo disco é um disco de backup, a capacidade total de disco em um sistema RAID1 é a capacidade do primeiro disco apenas. Dessa forma, se você tem dois discos de 80 GB configurados como RAID1, a capacidade total do sistema será de 80 GB.

Se você está preocupado com confiabilidade, o RAID1 é a escolha certa.

Na Figura 2 resumimos como funciona o sistema RAID1.


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Figura 2: Como o sistema RAID1 (espelhamento) funciona.

RAID 1

Existem outras configurações de RAID, mas nem todos os controladores RAID as suportam (todos os controladores suportam pelo menos o RAID0 e RAID1). Aqui está um pequeno resumo de outros sistemas RAID que o seu controlador RAID pode suportar.

  • RAID 0+1: Sistema usando, ao mesmo tempo, divisão de dados (RAID0) e espelhamento (RAID1). Necessita de quatro discos rígidos. Se um dos discos falhar, o sistema vira um RAID 0 (divisão de dados).
  • RAID10: Sistema usando, ao mesmo tempo, divisão de dados (RAID0) e espelhamento (RAID1). Necessita de quatro discos rígidos. Se um dos discos falhar, o sistema vira um RAID 1 (espelhamento).
  • RAID5: Este é um sistema RAID0, só que gravando informações de paridade para aumentar a confiabilidade dos dados. Necessita de pelo menos três discos rígidos idênticos. Em um sistema com três discos a capacidade total será o tamanho de um dos discos multiplicado por dois (e não por três) – por exemplo, se três discos rígidos de 80 GB forem usados, a capacidade total do arranjo será de 160 GB, já que o resto do espaço em disco será usado para armazenar informações de paridade.
  • JBOD: Significa “Just a Bunch of Disks” ou “Apenas um Grupo de Discos” e não é um sistema RAID, já que não aumenta o desempenho ou confiabilidade do sistema de disco. É usado para juntar dois discos rígidos com capacidades diferentes como se eles fossem um único disco. Por exemplo, você pode usar o JBOD para juntar um disco de 40 GB a um disco de 80 GB para aparecer no sistema como se fosse um único disco de 120 GB.

Requisitos Para ter um sistema RAID em seu computador você precisará de duas coisas: um controlador RAID e pelo menos dois discos rígidos idênticos. Se você quiser configurar um sistema diferente do RAID0 ou RAID1, mais discos poderão ser necessários, como explicamos na página anterior. Neste tutorial assumiremos que você irá montar um sistema RAID0 ou RAID1, ou seja, um sistema com dois discos rígidos.

Atualmente várias placas-mãe já vêm com um controlador de RAID on-board, facilitando em muito a instalação de um sistema RAID. Neste caso tudo o que você precisa é de dois discos rígidos (desde que sua placa-mãe ofereça este recurso, é claro).

Portanto a primeira coisa que você precisa fazer é verificar se sua placa-mãe tem ou não um controlador RAID embutido. Você pode verificar esta informação consultando o manual da sua placa-mãe. O chipset da placa-mãe – o chip ponte sul (também conhecido como ICH, I/O Controller Hub - Hub Controlador de E/S, em chipsets da Intel) para sermos mais exatos – é o responsável por controlar as portas dos discos rígidos de sua placa-mãe e ele precisa ter um controlador de RAID integrado. Os chipsets da Intel que têm RAID integrado possuem a letra “R”. Por exemplo, o chip ICH7 não tem RAID, enquanto que o ICH7R tem. A mesma coisa acontece com os chipsets de outros fabricantes. Por exemplo, o VIA VT8237R tem RAID integrado, enquanto que o VT8237 não tem.

Alguns fabricantes usam um nome pomposo para a função RAID, como “Intel Matrix Storage” ou “nVidia MediaShield Storage”. No final das contas é tudo a mesma coisa.

Muitas placas-mãe têm um chip extra responsável por controlar mais portas de discos rígidos. Esses chips são fabricados por empresas como SiliconImage, JMicron, Marvell, Promise e HighPoint, só para citarmos algumas. Normalmente esse chip extra tem um controlador de RAID integrado. Portanto, caso o chipset da sua placa-mãe não tenha função RAID mas sua placa-mãe tenha um chip extra que suporte este recurso, você precisará instalar seus discos rígidos nas portas controladas por este chip em vez de usar as portas controladas pelo chip ponte sul.

Na Figura 3 você pode ver o detalhe de uma placa-mãe Intel D975XBX2 que usaremos neste tutorial. Esta placa-mãe tem um total de oito portas SATA-300, quatro controladas pelo chipset (Intel 975XBX, usando a ponte sul ICH7R) e quatro controladas pelo chip Marvell 88SE6145. Ambos os chips têm um controlador de RAID integrado. Mesmo se o chipset usasse um chip ponte sul diferente (ICH7, por exemplo) ainda sim poderíamos usar o RAID, já que as quatro portas SATA-300 extras possuem este recurso.

CHIP SET RAID
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Figura 3: Portas SATA encontradas na placa-mãe Intel D975XBX2.

Em situações como a mostrada na Figura 3 – dois chips com RAID integrado na placa-mãe – os discos rígidos precisam ser instalados no mesmo grupo de portas. Como você pode ver, a Intel usou cor preta nas portas conectadas ao chipset e azul nas portas conectadas ao chip extra. Portanto, seus dois discos rígidos devem ser instalados em portas de mesma cor. Como o chipset da placa-mãe suporta RAID, optamos por usar as portas que estão conectadas ao chipset (portas de cor preta neste exemplo).

Se sua placa-mãe não tem um chip RAID, você poderá ainda usar um sistema RAID comprando uma placa de expansão com controlador RAID.

Vamos falar agora sobre os detalhes do processo de instalação.

Instalação Física

O processo de instalação de um sistema RAID é dividido em três partes:

  • Instalação física, onde você instala os discos rígidos em seu micro de modo a serem usados em um sistema RAID;
  • Configuração do sistema RAID, onde você configura o micro para usar os dois discos rígidos como um arranjo RAID;
  • Instalação do sistema operacional, onde você precisa instalar o sistema operacional para carregar um driver especial de modo que o arranjo RAID possa ser reconhecido.

É muito importante notar que ao configurar um sistema RAID todos os dados contidos nos discos rígidos são apagados. Por isso recomendamos que você faça backup de todos os seus dados antes de continuar, caso os seus discos contenham dados importantes.

A instalação física não tem mistério: instale seus discos rígidos dentro do micro, conecte o plugue de alimentação em cada disco e conecte cada disco na porta apropriada na placa-mãe (caso sua placa-mãe não tenha suporte ao RAID você precisará comprar uma placa controladora RAID e instalar os discos nela). Claro que este procedimento deve ser feito com o micro desligado.

Nas figuras abaixo removemos as peças do gabinete para fotos mais claras. Neste tutorial usamos uma placa-mãe Intel D975XBX2 e dois discos rígidos Samsung HD080HJ (80 GB, SATA-300).

É importante usar portas que podem oferecer o desempenho máximo que o seu disco rígido pode alcançar. Atualmente existem dois padrões de interface de discos rígidos: ATA paralelo (PATA ou simplesmente IDE) e Serial ATA (SATA). As portas PATA estão desaparecendo, com as portas SATA sendo o padrão hoje. Se você está montando um micro novo, não use discos rígidos ATA paralelo.

A porta IDE pode ser encontrada em duas velocidades: ATA/100 e ATA/133. Claro que o melhor cenário se você estiver usando este tipo de disco rígido é usar discos ATA/133 junto com portas ATA/133. Para o maior desempenho possível você precisa instalar cada disco rígido em portas separadas, cada um deles configurado como “mestre” (“master”) e usando seu próprio cabo de 80 vias. Não instale os discos no mesmo cabo usando a configuração mestre/escravo (master/slave) pois esta configuração reduz o desempenho. Infelizmente as placas-mãe mais novas não vêm com mais de uma porta IDE, o que as tornam uma péssima opção na hora de usar discos rígidos deste padrão.

Não esqueça que as portas ATA precisam suportar RAID, é claro. As portas IDE mostradas na Figura 4 não são controladas pelo chipset, sendo duas portas IDE extras controladas por um chip extra, suportando RAID.

suportando RAID
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Figura 4: A forma correta de conectar discos rígidos PATA.

Como os discos com interface paralela estão saindo de linha, focaremos nos discos Serial ATA.

O Serial ATA também pode ser encontrado em duas velocidades: SATA-150 (também conhecido como 1,5 Gbps) e SATA-300 (também conhecido como 3 Gbps). O maior desempenho pode ser obtido com portas SATA-300 e discos rígidos SATA-300.

A instalação é muito simples. Conecte o cabo SATA e o cabo de alimentação a cada um dos discos rígidos (caso sua placa-mãe não tenha cabos de alimentação SATA, use o adaptador que normalmente vem com discos rígidos SATA. Este adaptador converte o plugue de alimentação para periféricos padrão em um plugue de alimentação SATA).

HD ASATA II -  RAID
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Figura 5: Nossos dois discos rígidos SATA com seus cabos instalados.

Agora instale a outra ponta de cada cabo em uma porta SATA disponível em sua placa-mãe. Para melhor organização, utilize as portas com menor número. Por exemplo, em nossa placa-mãe as quatro portas controladas pela ponte sul ICH6R eram rotuladas como SATA0, SATA1, SATA2 e SATA3. Nós usamos as portas SATA0 e SATA1. Lembre-se que você deve instalar os cabos nas portas que suportam o RAID (veja na página anterior uma discussão mais detalhada sobre o assunto).

CHIP SET EXTRA RAID
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Figura 6: Instalando os cabos na placa-mãe.

Agora você precisará configurar os discos rígidos como um arranjo RAID. Mostraremos como fazer isto na próxima página.

Configuração do RAID

Após a instalação física seus discos rígidos irão operar como dois discos separados. Você precisará, portanto, configurá-los como um sistema RAID. O processo exato e nomes das opções variam um pouco dependendo da sua placa-mãe.

Se você estiver usando as portas controladas pelo chipset, você precisa entrar primeiro no setup da sua placa-mãe e configurá-las como “RAID” em vez de “IDE”. Na configuração “IDE” as portas funcionam como portas IDE normais, enquanto que na configuração “RAID” você pode habilitá-las para funcionar como um sistema RAID. Na verdade, se você não mudar esta configuração o micro não mostrará a tela de configuração do RAID durante o POST, impedindo você de configurar seu sistema RAID.

Portanto, entre no setup da sua placa-mãe (pressionando a tecla Del logo após ligar o micro) e mude esta opção. Em nossa placa-mãe mudamos esta opção em Advanced, Drive Configuration, “Configure SATA As”. O caminho exato e nomes das opções variam dependendo do fabricante da placa-mãe.

BIOS RAID
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Figura 7: Habilitando as portas da placa-mãe para trabalharem em modo RAID.

BIOS RAID
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Figura 8: Portas da placa-mãe habilitadas para trabalharem no modo RAID.

Depois de ter feito esta configuração, você precisa salvar as alterações e sair.

A configuração do sistema RAID é feita pressionando um conjunto de teclas durante o POST (Power-On Self Test, Auto-Teste ao Ligar, em português), que é aquela série de mensagens de texto que aparecem quando você liga o micro antes do sistema operacional ser carregado. Este conjunto de teclas varia dependendo do fabricante do chip RAID. Normalmente é a tecla Ctrl mais a primeira letra do nome do fabricante. Por exemplo, se o fabricante for a Intel, pressione Ctrl I; se o fabricante for Marvell, pressione Ctrl M; se o fabricante for SiliconImage, pressione Ctrl S; se o fabricante for JMicron, pressione Ctrl J; e assim por diante.

Este conjunto de teclas deve ser pressionado na hora que a tela de configuração do RAID aparecer durante o POST. Como nossa placa-mãe tinha dois chips RAID, duas telas como estas foram mostradas, uma para configurar o RAID controlado pelo chipset e outra para o RAID do chip Marvell 88SE6145.

Como nós conectamos nossos dois discos rígidos nas portas controladas pelo chipset, a tela da Figura 9 foi mostrada. Como você pode ver, nenhum sistema RAID foi configurado (a frase “None defined” aparece em “RAID Volume”, e os dois discos são identificados como “Non-RAID Disk”). Você precisa pressionar Ctrl I enquanto esta tela é mostrada de modo a configurar seu sistema RAID.

Tela de configuração RAID
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Figura 9: Tela de configuração RAID durante o POST (chipset Intel).

Esta tela será um pouco diferente dependendo do fabricante do chip RAID. Nós instalamos nossos dois discos rígidos nas portas controladas pelo chip Marvell para mostrar a você um outro exemplo, veja na Figura 10. Como você pode ver, nosso RAID ainda não está configurado (a frase “No array is defined” aparece em “Arrays Information”). Aqui você precisa pressionar as teclas Ctrl M para configurar seu sistema RAID.

Tela de configuração RAID
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Figura 10: Tela de configuração RAID durante o POST (Chip Marvel).

Pressione o conjunto de teclas para entrar no programa de configuração do RAID.

Configuração do RAID (Cont.)

O menu principal do programa de configuração do RAID da Intel pode ser visto na Figura 11. Esta tela será mostrada assim que você pressionar as teclas Ctrl I enquanto o texto mostrado na Figura 9 é exibido logo após você ter ligado o micro.

Tela de configuração RAID
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Figura 11: Programa de configuração do RAID.

Todos os programas RAID são muito parecidos e muito fáceis de se usar. Em nosso exemplo a tela principal mostra informações sobre os discos rígidos e apresenta quatro opções. Selecione a primeira delas, Create RAID Volume, para configurar seu sistema RAID. A tela mostrada na Figura 12 será mostrada.

Tela de configuração RAID
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Figura 12: Criando um sistema RAID.

Aqui você terá que configurar:

  • Volume Name (Nome do Volume): O nome que será usado pelo sistema operacional para acessar o sistema RAID.
  • RAID Level (Nível do RAID): O tipo de RAID que você quer, RAID0 (divisão de dados, configurado para aumentar o desempenho do disco) ou RAID1 (espelhamento, configurado para aumentar a confiabilidade dos dados). Outros tipos de RAID estarão disponíveis dependendo do chip RAID que você tiver.
  • Disks (Discos): Para selecionar os discos que você quer incluir neste arranjo RAID.
  • Strip Size (Tamanho da Divisão): Este é o tamanho dos pedaços dos dados que o seu sistema RAID usará. Grosso modo, é como se fosse o tamanho de cada “setor” que seu disco rígido usará. O tamanho ideal é assunto de muito debate e nós planejamos escrever um artigo sobre o assunto em breve. De uma maneira geral, divisões maiores são melhores se você trabalha com arquivos grandes, enquanto que divisões menores são melhores se você trabalha com arquivos pequenos. Se você não tem idéia de qual valor usar, deixe esta opção com seu valor padrão (normalmente 64 KB ou 128 KB).
  • Capacity (Capacidade). Aqui você pode configurar uma capacidade menor de modo a criar mais de um volume RAID (como se fossem “partições” do seu arranjo RAID, ou seja, criar dois ou mais “discos RAID”). Por exemplo, em vez de ter apenas um arranjo de 160 GB poderíamos configurar um arranjo de 100 GB e um outro de 50 GB. Neste caso o sistema operacional reconhecerá os arranjos como discos separados, apesar de ambos estarem usando o sistema RAID.

Após escolher a opção “Create Volume” uma tela de confirmação será mostrada, lembrando que todos os dados serão perdidos. Pressione a tecla “Y” e o seu RAID será criado.

Tela de configuração RAID
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Figura 13: Tela de confirmação.

Tela de configuração RAID
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Figura 14: Menu principal, agora com nosso arranjo RAID criado.

Você pode ver nosso arranjo RAID criado na Figura 14. Como você pode ver, nós criamos um sistema RAID0 (divisão de dados).

Agora que nosso sistema RAID está criado, você precisará instalar o sistema operacional. Esta é a parte mais complicada da instalação do RAID.

Instalação do Sistema Operacional

Agora você tem que instalar o sistema operacional. Em nossos exemplos usaremos o Windows XP e estamos assumindo que você já saiba como instalar um sistema operacional, já que este assunto foge do escopo do presente tutorial. Em linhas gerais, você precisa habilitar o boot para que seja iniciado da sua unidade óptica no setup da sua placa-mãe, inserir o CD-ROM do sistema operacional em sua unidade óptica e ligar o computador.

O problema é que o Windows XP não reconhece automaticamente o sistema RAID e portanto ele pensará que o seu computador não tem nenhum disco rígido instalado.

Instalação do Sistema Operacional
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Figura 15: Windows XP acha que não existe nenhum disco rígido instalado no micro.

Você precisa gerar um disquete contendo o driver do controlador RAID. As placas-mãe costumavam vir com este disco antigamente, mas atualmente você terá que criá-lo por conta própria, rodando um pequeno programa presente no CD-ROM que vem com sua placa-mãe ou placa de expansão RAID. Este programa estará localizado em um diretório chamado RAID ou similar. Não tenha medo de “fuçar” este CD em outro computador até encontrar este programa.

No CD-ROM que veio com nossa placa-mãe o nome do arquivo era “f6flpy32_STOR_5.5.0.1035_PV.zip”, por exemplo. O que tivemos que fazer foi descompactar o arquivo e rodar o arquivo .exe que foi criado. O programa pediu para inserirmos um disquete na unidade e criou o disquete com o driver do controlador RAID.

Se você não tem mais o CD-ROM da sua placa-mãe, você pode fazer o download deste programa no site do fabricante da placa-mãe ou do fabricante do chipset (ou do controlador RAID).

Assim que o CD-ROM do Windows XP iniciar a carga, você verá uma mensagem dizendo “Pressione F6 se precisar instalar um driver SCSI ou RAID de terceiros...”. Quando esta mensagem aparecer, pressione a tecla F6 e insira o disquete na unidade de disquete e espere até que a tela mostrada na Figura 17 apareça.

Instalação do Sistema Operacional
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Figura 16: Pressione a tecla F6 assim que esta mensagem aparecer.

Instalação do Sistema Operacional
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Figura 17: O Windows não localizou o driver RAID.

Instalação do Sistema Operacional (Cont.)

Quando a tela mostrada na Figura 17 aparecer, pressione a tecla E e escolha da lista apresentada qual driver o Windows deverá carregar a partir da unidade de disquete (veja na Figura 18). Em nosso caso, tivemos que escolher “Intel (R) 82801GR/GH SATA RAID Controller (Desktop ICH7R/DH)”, já que nossa placa-mãe usava um chip ICH7R.

Instalação do Sistema Operacional
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Figura 18: Selecionando o driver a ser usado.

Após ter selecionado o driver, a tela anterior aparecerá novamente (Figura 17), agora mostrando o driver que será instalado, como você pode ver na Figura 19.

Instalação do Sistema Operacional
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Figura 19: Windows mostrando o driver que será usado.

A partir de agora o Windows reconhecerá seu arranjo RAID corretamente. Em nosso caso, como configuramos o sistema como RAID0 com dois discos rígidos de 80 GB, o Windows reconhece corretamente apenas um único disco de 160 GB, como você pode ver na Figura 20.

Instalação do Sistema Operacional
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Figura 20: O Windows está reconhecendo nosso sistema RAID0 corretamente como se fosse um único disco de 160 GB.

Lembre-se que os números mostrados em nossas teclas capturadas são um pouco menores, já que os discos rígidos são rotulados usando uma capacidade “falsa”. Por exemplo, nossos discos rígidos de 80 GB são na verdade discos de 74,53 GB. É por isso que você vê 150 GB e não 160 GB na Figura 20.

Em seguida siga o processo normal de instalação do Windows, instalando todos os drivers e programas que você usa após o sistema ter sido instalado.

Normalmente os controladores RAID vêm também com um programa de gerenciamento que você pode instalar para monitorar seu sistema RAID. Este componente é opcional.

Programa de Gerenciamento

O programa de gerenciamento para o RAID da Intel é chamado Intel Matrix Storage Manager. Ele permite que você visualize os detalhes do seu sistema RAID bem como verifica o seu estado. Com este programa você pode inclusive criar um novo arranjo RAID, caso queira instalar mais discos rígidos em seu micro.

Nas Figuras 21 e 22 mostramos duas telas deste programa mostrando o estado atual e os detalhes do arranjo RAID que montamos neste tutorial.

Repare como a Intel chama “stripes” de “faixas” em vez de “divisões”.

Intel Matrix Storage Manager

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Figura 21: Status de nosso arranjo RAID.

Intel Matrix Storage Manager
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Figura 22: Detalhes de nosso arranjo RAID.


 
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