Como Configurar RAID via Hardware em NVMe: O Guia Definitivo (Tri-Mode)

Configurar RAID em discos NVMe costumava ser um paradoxo. A grande vantagem do NVMe é sua conexão direta ao barramento PCIe da CPU, garantindo latência mínima. Colocar uma placa controladora RAID tradicional no meio desse caminho historicamente significava criar um gargalo severo.

No entanto, o cenário corporativo e de homelab avançado exige redundância bootável e independência do sistema operacional (algo que o ZFS ou mdadm nem sempre resolvem facilmente para o disco de boot). É aqui que entram as controladoras Tri-Mode. Elas permitem gerenciar SAS, SATA e NVMe na mesma interface, trazendo a robustez do RAID via hardware para a era do armazenamento flash de alta velocidade.

Resumo em 30 segundos

Hardware Específico: Você não pode usar controladoras RAID SAS antigas. É necessário uma placa Tri-Mode (ex: Broadcom série 9400/9500/9600).

Cabeamento Crítico: O formato físico dos conectores mudou. Cabos SAS SFF-8643 comuns não funcionam para NVMe; você precisará de SlimSAS ou OCuLink com pinagem PCIe.

Gestão via CLI: A interface gráfica da BIOS é lenta e limitada. O utilitário storcli é a ferramenta padrão da indústria para essa configuração.

O desafio da latência: por que o RAID tradicional mudou

No passado, um disco rígido (HDD) ou SSD SATA era muito mais lento que a controladora RAID. A controladora era o "cérebro" rápido gerenciando "membros" lentos. Com o NVMe, a situação se inverteu: um único SSD NVMe Gen4 pode saturar a largura de banda de controladoras antigas.

As controladoras modernas Tri-Mode possuem processadores ROC (RAID on Chip) baseados em arquitetura ARM de alta frequência, desenhados para lidar com milhões de IOPS sem introduzir a latência que mataria o propósito de usar NVMe. Elas atuam como um switch PCIe inteligente, permitindo proteção de dados (RAID 1, 5, 10) com penalidade de performance aceitável para a maioria das cargas de trabalho, exceto as de latência ultra-baixa (HFT, Real-time Analytics).

Figura: Arquitetura de conexão Tri-Mode: A CPU delega a gestão dos discos NVMe para o processador da controladora (ROC).

Pré-requisitos de hardware

Para seguir este guia, você precisa validar três pilares na sua infraestrutura. Tentar adaptar peças incompatíveis resultará em falha de reconhecimento dos discos.

1. A Controladora (HBA/RAID)

Você precisa de uma placa que suporte explicitamente o protocolo NVMe.

Exemplos Comuns: Broadcom (LSI) MegaRAID 9460, 9560 ou a série 9600.
Nota: Placas marcadas apenas como "12Gb/s SAS" não funcionarão, mesmo que o conector pareça igual.

2. O Padrão de Disco: U.2 vs U.3

A indústria está migrando do U.2 para o U.3.

U.2 (SFF-8639): Padrão antigo. Exige cabeamento específico onde o sinal PCIe é separado.
U.3 (SFF-TA-1001): Padrão moderno. Permite que SAS, SATA e NVMe usem os mesmos pinos no backplane, simplificando o design do servidor.
Compatibilidade: Discos U.3 geralmente funcionam em backplanes U.2 (com adaptadores), mas discos U.2 não funcionam em baias estritamente U.3 sem suporte específico do host.

3. Cabeamento: Onde a maioria erra

Este é o ponto crítico. O conector na controladora pode parecer um Mini-SAS HD (SFF-8643), mas a pinagem elétrica é diferente para NVMe.

⚠️ Perigo: Nunca force um cabo SAS padrão em uma porta configurada para NVMe. Além de não funcionar, existe risco (remoto, mas existente) de dano elétrico devido a diferenças de voltagem nos pinos de sinalização.

Use cabos SlimSAS (SFF-8654) ou OCuLink (SFF-8611) certificados para PCIe Gen4. Verifique se o cabo é "x4" ou "x8" dependendo de quantos discos você vai pendurar em cada porta.

Tabela Comparativa: RAID SAS vs RAID NVMe Tri-Mode

Característica	RAID SAS/SATA Tradicional	RAID NVMe Tri-Mode
Interface de Disco	SAS (Serial Attached SCSI)	PCIe (NVMe) / SAS / SATA
Protocolo	SCSI Command Set	NVMe Command Set
Gargalo Comum	Velocidade de rotação do disco	Largura de banda do barramento PCIe (x8/x16)
Cabeamento	Mini-SAS (SFF-8087/8643)	SlimSAS (SFF-8654), OCuLink
Latência Média	3ms - 10ms (HDD)	20µs - 100µs (SSD NVMe)
Custo por TB	Baixo	Alto

Configuração de perfil na BIOS

Antes de entrar no sistema operacional, precisamos dizer à controladora como ela deve se comportar. As placas Tri-Mode são flexíveis; elas não "adivinham" que você conectou um cabo NVMe.

Instale a placa e os discos. Ligue o servidor.
Entre na BIOS/UEFI do sistema (geralmente F2 ou Del).
Navegue até a aba Advanced ou Device Manager e procure pela entrada da sua controladora (ex: LSI MegaRAID <Model> Configuration Utility).
Vá em Main Menu > Controller Management > Advanced Controller Properties > Profile Management.

Aqui você encontrará o "Profile ID". Muitas placas vêm configuradas de fábrica para "SAS/SATA only" para economizar recursos.

Altere o perfil para um que suporte PCIe ou NVMe.
Exemplo: Mude de Profile 10 (SAS only) para Profile 11 (PCIe 4 drives).
Salve e reinicie o servidor.

Sem esse passo, os discos NVMe nem sequer receberão energia ou link lógico.

Figura: Na BIOS da controladora, é obrigatório selecionar um perfil que ative as lanes PCIe, caso contrário os discos NVMe permanecerão invisíveis.

Instalação do utilitário StorCLI

Embora seja possível criar o RAID pela BIOS, a manutenção e o monitoramento devem ser feitos via SO. O storcli (Storage Command Line Interface) é a ferramenta oficial da Broadcom/LSI.

No Linux (Debian/Ubuntu ou RHEL/CentOS), baixe o pacote do site do fabricante e instale:

dpkg -i storcli_007.xxxx_all.deb

# Exemplo para sistemas baseados em RHEL
rpm -ivh storcli-007.xxxx.noarch.rpm

Para facilitar o uso, crie um alias, pois o binário geralmente fica em um caminho longo:

ln -s /opt/MegaRAID/storcli/storcli64 /usr/local/bin/storcli

Agora verifique se a controladora foi detectada:

storcli /c0 show

Se o comando retornar detalhes da placa (Model, Serial Number, Firmware Version), estamos prontos.

Criação do volume virtual RAID 5

Vamos assumir que você tem 4 discos NVMe de 3.84TB cada e deseja criar um RAID 5.

1. Identificar os discos físicos

Primeiro, precisamos saber o "Enclosure ID" (EID) e o "Slot ID" (Slt).

storcli /c0 /eall /sall show

Saída típica:

EID:Slt DID State DG Size Intf Med SED PI SeSz Model
----------------------------------------------------------------
134:0   11  UGood -  3.491 TB NVMe SSD N   N  512B KCM61VUL3T84
134:1   12  UGood -  3.491 TB NVMe SSD N   N  512B KCM61VUL3T84
134:2   13  UGood -  3.491 TB NVMe SSD N   N  512B KCM61VUL3T84
134:3   14  UGood -  3.491 TB NVMe SSD N   N  512B KCM61VUL3T84

💡 Dica Pro: O estado DEVE ser UGood (Unconfigured Good). Se estiver como JBOD, você precisa convertê-los com o comando storcli /c0 /e134 /s0-3 set good force.

2. Criar o Virtual Drive (VD)

O comando abaixo cria um RAID 5 (type=r5) usando os discos do Enclosure 134, slots 0 a 3. Habilitamos o Write Back (wb) para usar o cache da controladora e melhorar a escrita.

storcli /c0 add vd type=r5 drives=134:0-3 name=NVMe_RAID5 wb ra

wb: Write Back (Cache de escrita ligado).
ra: Read Ahead (Cache de leitura ligado).

Se o comando for bem-sucedido, você verá Status = Success.

Figura: A confirmação visual de sucesso no StorCLI é o primeiro passo para garantir que o volume lógico foi montado.

Verificação e Benchmark

Após a criação, o volume estará disponível para o sistema operacional (geralmente como /dev/sda ou /dev/sdb, dependendo da sua configuração de boot).

Verificar consistência

Embora o RAID esteja online, ele pode estar inicializando (Background Initialization). Verifique o progresso:

storcli /c0 /vall show

Procure por "Init" ou "BGI" na coluna de status.

Teste de Performance (FIO)

Não use dd para testar performance de NVMe; ele não gera filas suficientes. Use o fio.

# Teste de Escrita Aleatória 4k (O pior cenário para RAID 5)
fio --name=random-write --ioengine=libaio --rw=randwrite --bs=4k --numjobs=4 --size=4G --iodepth=64 --runtime=60 --time_based --end_fsync=1 --filename=/dev/sdX

Em um RAID 5 de NVMe via hardware, você deve esperar IOPS altíssimos (acima de 100k facilmente), mas note a latência. Se a latência de escrita subir muito, considere mudar para RAID 10.

Troubleshooting: Problemas comuns

Estado 'Unconfigured Bad'

Se um disco aparecer como UBad, a controladora o marcou como falho ou instável. Se for um disco novo, pode ser apenas uma formatação incompatível. Solução:

storcli /c0 /e134 /s0 set good force

Se ele voltar para UBad imediatamente, o disco ou o cabo estão fisicamente danificados.

Conflitos de PCIe e Bifurcação

Se a controladora não aparece no sistema (lspci não a lista), verifique o slot PCIe na placa-mãe.

Controladoras Tri-Mode geralmente exigem um slot x8 ou x16 elétrico.
Algumas placas-mãe de consumo (chipsets Z690/X670) compartilham pistas PCIe com portas M.2 ou SATA. Consulte o manual da placa-mãe para garantir que o slot PCIe não está desativado.

Temperatura

Controladoras Tri-Mode esquentam muito. Elas são projetadas para servidores com fluxo de ar forçado (milhares de RPM).

⚠️ Atenção: Se você está usando isso em um homelab ou workstation silenciosa, adapte uma ventoinha de 40mm diretamente sobre o dissipador da placa. Sem fluxo de ar ativo, a placa entrará em thermal throttling e derrubará a performance dos discos.

Figura: Em ambientes de torre ou homelab, a refrigeração ativa no dissipador da controladora é obrigatória para evitar travamentos térmicos.

Perguntas Frequentes

Qual a diferença entre Intel VROC e RAID via Hardware dedicado?

O Intel VROC é uma solução híbrida que utiliza as lanes PCIe da CPU (RAID on CPU), dependendo de licenças (keys) e suporte da placa-mãe. Já o RAID via Hardware dedicado (como nas placas Broadcom Tri-Mode) possui um processador (ROC) e memória cache próprios, isolando a gestão dos discos do sistema operacional e oferecendo proteção via bateria (BBU) sem consumir ciclos da CPU principal.

Posso usar cabos SAS antigos em discos NVMe U.2/U.3?

Não. Embora os conectores físicos (como SFF-8643) pareçam idênticos, a pinagem e o protocolo elétrico são diferentes. Para NVMe, você deve usar cabos específicos habilitados para PCIe (geralmente SlimSAS SFF-8654 ou OCuLink) que suportem a sinalização de alta frequência do PCIe Gen4 ou Gen5.

O RAID 5 em NVMe reduz muito a performance de escrita?

Em implementações de software puro, sim, devido ao cálculo de paridade (Write Penalty). Em controladoras Tri-Mode modernas (Gen4/Gen5), o processador dedicado mitiga esse impacto, mas ainda haverá latência maior comparada ao RAID 0 ou 10. Para bancos de dados de alta performance, prefira RAID 10.

O veredito sobre Tri-Mode

Implementar RAID via hardware em NVMe não é para qualquer cenário. Adiciona custo, complexidade de cabeamento e requisitos térmicos. No entanto, para ambientes de virtualização (VMware ESXi/Proxmox) onde você precisa de datastores robustos, bootáveis e com cache protegido por bateria, as controladoras Tri-Mode são a única solução profissional viável.

Se o seu objetivo é apenas velocidade bruta em um desktop e você pode lidar com a reinstalação do SO em caso de falha, o RAID via software (mdadm/ZFS) direto na CPU ainda oferecerá a menor latência absoluta. Escolha sua arquitetura baseada na tolerância a falhas que seu negócio exige, não apenas nos números de benchmark.