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Calculadora de RAID – Capacidade útil

Atualizado:

Informe o nível de RAID, a quantidade e o tamanho dos discos para descobrir a capacidade útil, a capacidade bruta, a eficiência, a tolerância a falhas e a velocidade estimada do seu array de RAID. Cobre RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60 e JBOD.

Calcule a capacidade útil do seu array RAID

Campos de entrada
n
Todos os discos são considerados do mesmo tamanho.
Unidades decimais de armazenamento: 1 TB = 1000 GB.
Se ativado, o resultado é atualizado automaticamente quando você altera qualquer valor.

Fórmula da capacidade útil de RAID

Fórmula
\[ \begin{aligned} \text{RAID 0, JBOD: } & U = n \cdot s \\ \text{RAID 1: } & U = s \\ \text{RAID 5: } & U = (n-1) \cdot s \\ \text{RAID 6: } & U = (n-2) \cdot s \\ \text{RAID 10: } & U = \frac{n}{2} \cdot s \\ \text{RAID 50: } & U = (n-g) \cdot s \\ \text{RAID 60: } & U = (n-2g) \cdot s \end{aligned} \]

Onde:

  • \(U\) — capacidade útil do array
  • \(n\) — número de discos do array
  • \(s\) — tamanho de um disco (todos os discos são considerados idênticos)
  • \(g\) — número de subgrupos iguais (apenas para RAID 50 e RAID 60)

A capacidade útil é o espaço que sobra para os dados depois de reservada a redundância: a quantidade de discos cuja capacidade se mantém, multiplicada pelo tamanho do disco. RAID 0 e JBOD aproveitam tudo; os níveis espelhados abrem mão da metade dos discos; e os níveis com paridade sacrificam o equivalente a um ou dois discos por grupo.

Capacidade útil de RAID – Exemplo de cálculo

Exemplo: um array RAID 5 montado com 6 discos idênticos de 4 TB — os valores padrão da calculadora.

\[ U = (n-1) \cdot s = (6-1) \times 4\ \text{TB} = 20\ \text{TB} \]

\[ \text{eficiência} = \frac{20\ \text{TB}}{6 \times 4\ \text{TB}} \times 100\% \approx 83.33\% \]

Resultado: 20 TB úteis (cerca de 18,19 TiB) de um total bruto de 24 TB, com tolerância à falha de um único disco. Velocidade sequencial estimada: 6× de leitura e 1,25× de escrita em relação a um disco isolado.

Como usar a calculadora de RAID

  1. Selecione o nível de RAID (RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60 ou JBOD).
  2. Informe o número de discos do array, de 1 a 256.
  3. Informe o tamanho do disco de um disco individual e escolha GB ou TB como unidade.
  4. Para RAID 50 ou RAID 60, defina também o número de grupos. Cada grupo deve ter o mesmo tamanho, com no mínimo 3 discos por grupo em RAID 50 ou 4 em RAID 60, e o total de discos deve ser divisível pelo número de grupos.
  5. Leia os resultados: capacidade útil em TB e TiB, capacidade bruta, eficiência do array, tolerância a falhas, velocidades estimadas de leitura e escrita e o número mínimo de discos do nível escolhido.

O que é a capacidade útil de um RAID?

A capacidade bruta é simplesmente a soma de todos os discos: 6 discos de 4 TB resultam em 24 TB brutos. Já a capacidade útil é o que seu sistema operacional e seu sistema de arquivos conseguem realmente armazenar, porque todo nível de RAID reserva parte desse espaço para redundância — blocos de paridade, cópias de espelhamento ou ambos. Um RAID 5 com 6 discos guarda o equivalente a um disco de paridade, então apenas 20 TB chegam aos seus dados. É por isso que um array recém-montado sempre mostra menos espaço do que prometia a caixa, não importa como ele esteja configurado.

O índice de eficiência do array expressa a mesma ideia em forma de porcentagem: capacidade útil dividida pela bruta. RAID 0 e JBOD ficam em 100% porque nada é reservado; RAID 1 e RAID 10 estacionam em 50% porque cada byte é gravado duas vezes; RAID 5 se aproxima de 100% conforme você adiciona discos ((n−1)/n), e RAID 6 troca um segundo disco de paridade por mais proteção, resultando em (n−2)/n. Compare a eficiência dos diferentes níveis com a sua quantidade de discos para ver exatamente quanto cada nível de segurança custa em armazenamento.

A tolerância a falhas indica quantos discos podem falhar sem que você perca dados. RAID 5 tolera uma falha, RAID 6 tolera duas, e RAID 10 tolera uma falha por par espelhado (uma segunda falha só sobrevive se atingir um par diferente). RAID 50 e RAID 60 toleram uma e duas falhas por grupo, então a tolerância total cresce com o número de grupos. RAID 0 e JBOD não toleram nada: um disco morto leva o volume inteiro junto. A tolerância é o que você compra com a capacidade que sacrifica.

As velocidades relativas de leitura e escrita são estimativas idealizadas para cargas sequenciais, expressas como múltiplos da velocidade de um disco isolado. As leituras escalam com o número de discos na maioria dos níveis, enquanto as escritas com paridade carregam uma penalidade: cada escrita em RAID 5 envolve cerca de 4 operações de disco (a chamada "penalidade das 4 escritas") e cada escrita em RAID 6, cerca de 6 — por isso a estimativa de escrita do RAID 5 é (n−1)/4. A velocidade real depende do controlador, do cache, do tamanho do stripe e da carga de trabalho, então trate esses números como uma comparação aproximada entre níveis, e não como um benchmark.

Níveis de RAID de um modo resumido

Nível Capacidade Tolerância a falhas Mín. de discos
RAID 0 \(n \cdot s\) Nenhuma 2
RAID 1 \(s\) \(n-1\) discos 2
RAID 5 \((n-1) \cdot s\) 1 disco 3
RAID 6 \((n-2) \cdot s\) 2 discos 4
RAID 10 \(\frac{n}{2} \cdot s\) Um por espelho 4 (par)
RAID 50 \((n-g) \cdot s\) Um por grupo \(3g\)
RAID 60 \((n-2g) \cdot s\) Dois por grupo \(4g\)
JBOD \(n \cdot s\) Nenhuma 1

Premissas, limitações e dicas práticas

  • Discos idênticos. A calculadora pressupõe que todos os discos tenham o mesmo tamanho. Com tamanhos misturados, cada disco fica efetivamente limitado ao menor deles, e a capacidade útil cai proporcionalmente.
  • Unidades decimais. Os tamanhos de disco usam unidades decimais de armazenamento (1 TB = 1000 GB). Seu sistema operacional pode exibir o resultado em TiB binário, onde 1 TiB = 240 bytes — é por isso que 20 TB aparecem como aproximadamente 18,19 TiB.
  • Sobrecarga do sistema de arquivos. A formatação, os metadados e as próprias estruturas do sistema de arquivos consomem alguns pontos percentuais da capacidade útil. Deixe uma folga; não espere armazenar 20 TB inteiros de arquivos em um array de 20 TB.
  • Discos sobressalentes (hot spare). Um disco reservado reduz a quantidade de discos disponível para dados, então subtraia-o de \(n\) se ele ficar ocioso e não participar do array.
  • RAID não é backup. A redundância protege contra falha de disco, não contra exclusão, corrupção, ransomware ou roubo. Mantenha backups de verdade para tudo o que importa.
  • Risco na reconstrução. Com os grandes discos atuais, reconstruir um array degradado leva muitas horas e sobrecarrega os discos sobreviventes — um dos motivos pelos quais RAID 6 é preferido ao RAID 5 em arrays com mais de cerca de 6 a 8 discos grandes.
  • Protegendo o array. Uma caixa de armazenamento costuma reunir seus dados mais importantes em um único lugar: proteja a conta de administrador com uma senha forte gerada por um gerador de senhas e dê a ela um endereço previsível na sua rede com um subnet de IP planejado.

Perguntas frequentes

Como calcular a capacidade de RAID manualmente?

Multiplique o tamanho do menor disco pelo número de discos cujo espaço sobrevive à redundância, e não subtraia mais nada. Para RAID 5: \((n-1) \times s\). RAID 6: \((n-2) \times s\). RAID 1: apenas \(s\), não importa quantas cópias espelhadas existam. RAID 10: \((n/2) \times s\). Para RAID 50/60, aplique a mesma regra por grupo e some os grupos: \((n-g) \times s\) e \((n-2g) \times s\).

Por que meu array mostra menos TB no Windows ou no Linux do que no rótulo?

Os fabricantes de discos usam unidades decimais (1 TB = 10¹² bytes), enquanto os sistemas operacionais normalmente exibem unidades binárias, em que 1 TiB = 2⁴⁰ ≈ 1,0995 × 10¹² bytes. Para converter, divida o valor decimal por 1,0995: 20 TB viram cerca de 18,19 TiB. Nenhuma capacidade sumiu — é o mesmo número de bytes escrito de forma diferente. Alguns sistemas rotulam TiB como "TB", o que só aumenta a confusão.

E se meus discos tiverem tamanhos diferentes?

Com discos de tamanhos misturados em um mesmo array, cada disco fica limitado ao tamanho do menor deles. Quatro discos de 4 TB mais quatro de 2 TB em RAID 5 funcionam como oito discos de 2 TB, resultando em \((8-1) \times 2 = 14\) TB úteis. A parte não usada dos discos maiores é desperdiçada. Alguns controladores e sistemas de arquivos (ZFS, btrfs, SHR da Synology) conseguem aproveitar esse espaço excedente, então verifique sua implementação específica.

Devo contar meu disco sobressalente (hot spare) no número de discos?

Não — deixe um hot spare em espera fora da contagem. Ele não armazena dados nem paridade, então não contribui em nada para a capacidade útil ou a velocidade. Informe apenas os discos que participam ativamente do array. Se o sobressalente mais tarde substituir um disco com falha e entrar no array, recalcule incluindo-o: a capacidade útil continua a mesma, mas o risco de reconstrução aumenta nesse intervalo.

O RAID 5 ainda é seguro o bastante para os grandes discos de hoje?

O RAID 5 continua comum em arrays pequenos, mas muitos administradores preferem RAID 6 a partir de cerca de 6 a 8 discos de 8 TB ou mais. Reconstruções em discos grandes levam muitas horas ou dias e sobrecarregam os discos sobreviventes; uma segunda falha durante essa janela destrói o array RAID 5. O RAID 6 tolera duas falhas ao custo de mais um disco de capacidade — pese esse preço contra seu risco de reconstrução e sua situação de backup.

Por que não consigo preencher toda a capacidade útil com arquivos?

O valor útil corresponde ao tamanho do volume bruto. A formatação, em seguida, desconta as estruturas do próprio sistema de arquivos: metadados, journals, tabelas de alocação e blocos reservados costumam consumir de 1% a 4%. Além disso, arquivos pequenos desperdiçam espaço em clusters, snapshots de volume reservam espaço livre e o thin provisioning pode inflamar os tamanhos aparentes. Espere que o sistema de arquivos montado ofereça alguns pontos percentuais a menos do que a capacidade útil indicada pela calculadora.

Qual nível de RAID oferece a melhor capacidade para um número fixo de discos?

Se o que importa é pura capacidade, RAID 0 ou JBOD mantêm 100% do espaço bruto, mas a falha de um único disco destrói tudo, então servem apenas para dados descartáveis. Entre os níveis com proteção, o RAID 5 é o mais eficiente: \((n-1)/n\), então 12 discos mantêm cerca de 91,7%. O RAID 6 abre mão de mais um disco, o RAID 10 sempre custa metade do espaço bruto e o RAID 1 é o menos eficiente, pois só o equivalente a um disco sobrevive, independentemente do número de espelhos.

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