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Funcionamiento
El arreglo RAID es un sistema que permite almacenar información en una cantidad de discos (n), de tal forma que agiliza
el proceso de acceso al disco.
El sistema RAID evitará a buen grado la pérdida de datos de la siguiente manera:
- Los discos optimizados para RAID poseen circuitos integrados que detectan una
posible falla en el disco, si la falla se corrobora, el
circuito se encargará de extraer la información por encima del tiempo real y la almacenara en los otros discos , o si está
presente en el "hot spare" ( hot spare.- Disco que permanece siempre en el
sistema esperando a que otro se estropee para entrar directamente en funcionamiento ).
- Cuando RAID usa discos hot swap, permite conectarlos y desconectarlos en "caliente", es decir, cuando un disco falla
podrá ser reemplazado sin necesidad de apagar el sistema.
- Cuando un disco falla, la información redundante en los discos y los datos en los discos en buen estado, son usados para
regenerar la información del disco averiado.
Conceptos
RAID.- Redundant Array of Inexpensive / Independet Disks. [ Matriz Redundante de Discos Independientes de Bajo Costo ].
Forma de arreglo de discos que permite almacenar los mismos datos en múltiples discos duros de modo redundante.
Al colocar los datos en discos múltiples, las operaciones I/O (input/output, de entrada y salida) pueden superponerse de un
modo equilibrado obteniendo mejor desempeño y rendimiento del sistema. Dado que los discos múltiples incrementan el tiempo
medio entre errores (MTBF - Mean Time Between Failure), el almacenamiento redundante de datos incrementa la tolerancia a
fallos.
Hay al menos nueve tipos de RAID además de un grupo no redundante (RAID-0). Existen dos tipos principales de implementación RAID: por software y por
hardware.
Un RAID aparenta ser un sólo disco duro lógico para el sistema operativo. El RAID emplea la técnica conocida como
"striping" (bandeado o creación de bandas), que incluye la partición del espacio de almacenamiento de cada disco en
unidades que van de un sector (512 bytes) hasta varios megabytes. Las bandas de todos los discos están interpaginadas
(interleaved) y se accede a ellas en orden.
En un sistema monousuario donde se almacenan grandes registros (imágenes, vídeo, etc.), las bandas
generalmente se establecen para ser muy pequeñas (hasta de 512 bytes) de modo que un solo registro esté ubicado en todos
los discos y se pueda acceder a él rápidamente leyendo todos los discos a la vez.
En un sistema multiusuario, un mejor rendimiento demanda que se establezca una banda lo suficientemente ancha para
contener el registro de tamaño típico o el de mayor tamaño. Esto permite acciones I/O superpuestas en los distintos
discos.
Niveles de arreglos RAID
RAID-0. Este tipo de arreglo utiliza una técnica llamada "striping", la cual distribuye la información en bloques
entre los diferentes discos. Es el único nivel de RAID que no duplica la información, por lo tanto no se desperdicia
capacidad de almacenamiento, por lo que no tiene redundancia de datos. Se requieren mínimo dos discos. Ofrece
el mejor rendimiento pero mínima tolerancia a los fallos.
RAID-1. Este tipo también se conoce como creación de discos espejo y se
conforma de al menos dos discos duros que duplican
el almacenamiento de datos. No hay bandeado. El rendimiento de la lectura se mejora pues cualquiera de los dos discos
puede leerse al mismo tiempo. El rendimiento de escritura es el mismo que cuando se almacena en un solo disco.
Proporciona el mejor rendimiento y la mejor tolerancia a fallos en un sistema multiusuario.
RADI 0/1 - División y duplicación de datos.- (Combinación de RAID 0 y RAID 1). Máximo rendimiento
y protección de datos, pero costo elevado porque se necesitan como mínimo 4 unidades.
RAID-2. Este tipo usa bandeado en todos los discos y algunos de estos están dedicados a almacenar información de
verificación y corrección de errores (ECC - Error Checking and Correcting). No tiene ninguna ventaja sobre el RAID-3.
RAID-3. Este tipo usa bandeado y dedica un disco al almacenamiento de información de paridad. La información de
verificación de errores (ECC) incrustada se usa para detectar errores. La recuperación de datos se consigue calculando
el O exclusivo (XOR) de la información registrada en los otros discos. Dado que una operación I/O accede a todos los
discos al mismo tiempo, el RAID-3 no puede traslapar I/O. Por esta razón, el RAID-3 es mejor para sistemas de un solo
usuario con aplicaciones que contengan grandes registros.
RAID-4. Este tipo usa grandes bandas, lo cual significa que podemos leer registros de cualquier disco individual.
Esto nos permite aprovechar la I/O traslapada para las operaciones de lectura. Dado que todas las operaciones de
escritura tienen que actualizar el disco de paridad, no es posible la superposición I/O para ellas. El RAID-4 no ofrece
ninguna ventaja sobre el RAID-5.
RAID-5. Este tipo incluye un grupo rotatorio de paridad, con lo que resuelve las limitaciones de escritura en RAID-4.
Así, todas las operaciones de lectura y escritura pueden superponerse. El Raid 5 almacena información de paridad pero
no datos redundantes (aunque la información de paridad puede usarse para reconstruir datos). El RAID-5 exige al menos
tres y usualmente cinco discos en el conjunto. Es mejor para los sistemas multiusuario en los cuales el rendimiento no es
crítico o los que realizan pocas operaciones de escritura.
RAID-6. Este tipo es similar al RAID-5, pero incluye un segundo esquema de paridad distribuido por los distintos discos
y por tanto ofrece tolerancia extremadamente alta a los fallos y las caídas de disco.
RAID-7. Este tipo incluye un sistema operativo incrustado de tiempo real como controlador, haciendo las operaciones de
caché a través de un bus de alta velocidad y otras características de un ordenador sencillo.
RAID-10. Este tipo ofrece un conjunto de bandas en el que cada banda es un grupo de discos RAID-1. Esto proporciona mejor
rendimiento que el RAID-1, pero a un costo mucho mayor.
RAID-53. Este tipo ofrece un conjunto de bandas en el cual cada banda es un conjunto de discos RAID-3. Esto proporciona
mejor rendimiento que el RAID-3, pero a un costo mucho mayor.
Tipos de arreglos RAID
BASADO EN SOFTWARE. Usando la funcionalidad del sistema operativo de red. Requiere un controlador SCSI estándar.
Disminuye el rendimiento del CPU dado que el host gestiona el RAID y operaciones E/S. En NT no cuenta con protección
de unidad de inicialización. También carece de herramientas de manejabilidad. No es compatible con unidades S.M.A.R.T. y
de intercambio de funcionamiento.
BASADO EN HARDWARE BUS. Usando procesador RAID administrado por controlador RAID SCSI basado en PCI. Ofrece
protección de datos sin afectar el rendimiento. Cuenta con protección de la unidad de inicialización y con herramientas
de manejabilidad. Es compatible con unidades S.M.A.R.T. y de intercambio de funcionamiento. Más caro que el basado en
Software.
BASADO EN HARDWARE EXTERNO. Usando un controlador RAID localizado en el subsistema de almacenamiento externo, conectado
al servidor a través de una interfaz Fibre Channel o SCSI. No depende del sistema operativo y es independiente también del
servidor. Permite evolucionar por separado al servidor y al subsistema de almacenamiento. Su rendimiento es inferior al
basado en Bus y tiene alto costo.
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E. Rivera
México, 2008
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