RAID Z? Sistema ZFS?

out 02 2020

RAID Z? Sistema ZFS? O que é isso?

O que você realmente sabe sobre RAID Z? Sistema ZFS? Esse tipo de tecnologia que já está bem consolidado no mercado há muito tempo, quais são os seus benefícios e porque não existem muitos servidores rodando com essa tecnologia?

Essas e outras perguntas serão respondidas e falaremos um pouco também sobre a questão técnica e o desenvolvimento do RAID Z.

RAID Z é uma distribuição de dados em HDs similar ao RAID 5, porém diferente em relação a paridade de dados. A faixa (striping) utilizada no RAID Z tem um tamanho dinâmico, diferente do RAID 5 que é fixa a distribuição. Veja abaixo uma comparação que mostra exatamente a faixa de dados maior no caso do RAID Z:

ZFS

ZFS é um sistema de arquivos e também tem função de gerenciador de volumes lógicos como o RAID Z e foi projetado pela Sun Microsystems. Esse sistema é um dos mais seguros, em comparação a outros file systems, devido a sua avaliação de integridade de dados e a capacidade de avaliar a integridade das cópias geradas pelo sistema.

Originalmente foi iniciado o desenvolvimento em 2001, como nome de Zettabyte File System, mas foi em 2004 o anúncio oficial.

Integridade dos dados

Diferente dos demais sistemas de arquivos, o ZFS foi projetado visando a integridade dos dados. Existe no ZFS uma proteção de corrupção de dados gerado pela degradação, queda de energia, mau funcionamento dos HDs, erro de sincronismo de paridade e por incrível que pareça, até sobreposição de informações ainda que acidental.

A integridade dos dados é garantida devido a soma de verificação incorporada em cada em cada bloco de dados definidos pela árvore do sistema de arquivo. A soma é fixada no ponteiro de cada bloco, gerando o calculo suficiente para a reconstrução do dado corrompido. Isso é feito através da estrutura da árvore de Merkle. Uma implementação robusta, que garante a fluidez dos dados e integridade, além da segurança oferecida pelo RAID, ou seja, por essas e outras que afirmamos que o RAID Z é robusto e seguro, mais seguro ainda que os RAIDS tradicionais que já conhecemos.

Benefícios RAID Z

Um dos maiores benefícios é a não dependência de hardware (placa controladora) para a configuração do array, não tem problemas com compatibilidade de HD como acontece em algumas controladoras atualmente. Além disso, como já informado, a integridade e segurança oferecidos pelo gerenciamento do ZFS é sem dúvida o carro chefe.

Regularmente, o sistema gera uma linha de comando zpool scrub, que examina todo o array, inclusive os metadados a procura de arquivos corrompidos e executa a reconstrução.

Outro benefício que podemos listar é a capacidade de gerenciamento das informações. O gerenciamento ZFS possui 128 bits, ou seja, consegue tranquilidade gerir 10²⁴discos de 3TB por exemplo. Se você for fazer a conta, vai perceber que é impossível chegar em um storage com essa capacidade.

Tipos de RAID Z e suas particularidades

RAID Z1

Semelhante ao RAID 5 tradicional, possui paridade única distribuída a partir de 3 discos e tem tolerância a perda de 1 disco apenas.

RAID Z2

Semelhante ao RAID 6, paridade dupla e assim como o RAID, tem tolerância a perda de 2 discos. Para conseguir configurar, precisará de 6 discos no mínimo e os especialistas indicam que não ultrapasse a casa dos 9 discos para aproveitar o desempenho.

RAID Z3

Funciona através da distribuição de paridade tripla, podemos compará-lo com os RAIDS que tem “parity delay” com a diferença de tolerância em degradação de disco, no caso do RAID Z3 a o array suporta a perda de 3 discos e assim como o Z2, o indicado é não ultrapassar mais do que 8/9 discos, pois isso afeta o desempenho do RAID.

Mirror

O ZFS disponibiliza o espelhamento, assim como o RAID 1. É completamente possível configurar o array Z1, Z2 e Z3 e criar outro subgrupo espelhado para garantir ainda mais a confiabilidade dos dados, porém isso poderia aumentar ainda mais o custo do projeto.

Plataformas que suportam ZFS (RAID Z)

Solaris/OpenSolaris
BSD
FreeBSD
MacOS (OSX)
OpenIndiana
NetBSD
DragonFly BSD
MidnightBSD
FreeNAS
TrueOS
pfSense
PCBSD
ZFS Guru
Debian GNU
NA S4Free
Linux

O que são os VDEVs?

VDEV são dispositivos virtuais superior (Acima do ZFSPOOL) como podemos observar na imagem acima e pode ser formado por discos ou por volumes lógicos em RAID. O ZFS (também conhecido como Datasets). Nesse volume, em alguns casos, também são alocados os metadados do ZFS, portanto, não é exagero afirmar que é necessário que os grupos VDEVS sejam configurados com redundância, caso contrário, a perda de apenas um VDEV pode corromper todo o sistema de arquivo. Para simplificar o entendimento, os VDEVS são os arrays constituídos por RAID Z, RAID Z2, RAID Z3 e mirror como já citados no decorrer do artigo.

Conclusão

Podemos dizer que a nível de segurança, os RAID Z (ZFS) é uma das soluções mais seguras (a nível de proteção de dados) que existe, porém o seu uso não é tão comum, não é difundido como os demais sistemas equivalentes. Acreditamos que isso pode ter dois fatores determinantes, primeiro seria por conta do custo de implantação e segundo por falta de mão de obra especializada para a implantação e gerenciamento. Vale ressaltar aqui, que quando se cria o RAID Z através de controladora (hardware), o ZFS não consegue garantir a segurança e integridade quando criado por hardware, caso opte por usar mesmo assim, opte pela configuração JBOD

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