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Niveles de RAID
La elección de los diferentes niveles de RAID va a
depender de las necesidades del usuario en lo que
respecta a factores como seguridad, velocidad,
capacidad, coste, etc. Cada nivel de RAID ofrece una
combinación específica de tolerancia a fallos
(redundancia), rendimiento y coste, diseñadas para
satisfacer las diferentes necesidades de almacenamiento.
La mayoría de los niveles RAID pueden satisfacer de
manera efectiva sólo uno o dos de estos criterios. No
hay un nivel de RAID mejor que otro; cada uno es
apropiado para determinadas aplicaciones y entornos
informáticos. De hecho, resulta frecuente el uso de
varios niveles RAID para distintas aplicaciones del
mismo servidor. Oficialmente existen siete niveles
diferentes de RAID (0-6), definidos y aprobados por el
el RAID Advisory Board (RAB). Luego existen las posibles
combinaciones de estos niveles (10, 50, ...). Los
niveles RAID 0, 1, 0+1 y 5 son los más populares.
RAID 0: Disk Striping "La más alta transferencia, pero
sin tolerancia a fallos".
También
conocido como "separación ó fraccionamiento/ Striping".
Los datos se desglosan en pequeños segmentos y se
distribuyen entre varias unidades. Este nivel de "array"
o matriz no ofrece tolerancia al fallo. Al no
existir redundancia, RAID 0 no ofrece ninguna protección
de los datos. El fallo de cualquier disco de la matriz
tendría como resultado la pérdida de los datos y sería
necesario restaurarlos desde una copia de seguridad. Por
lo tanto, RAID 0 no se ajusta realmente al acrónimo RAID.
Consiste en una serie de unidades de disco conectadas en
paralelo que permiten una transferencia simultánea de
datos a todos ellos, con lo que se obtiene una gran
velocidad en las operaciones de lectura y escritura.
La velocidad de transferencia de datos aumenta en
relación al número de discos que forman el conjunto.
Esto representa una gran ventaja en operaciones
secuenciales con ficheros de gran tamaño. Por lo tanto,
este array es aconsejable en aplicaciones de tratamiento
de imágenes, audio, video o CAD/CAM, es decir, es una
buena solución para cualquier aplicación que necesite un
almacenamiento a gran velocidad pero que no requiera
tolerancia a fallos. Se necesita un mínimo de dos
unidades de disco para implementar una solución RAID 0.
RAID 1: Mirroring "Redundancia. Más rápido que un disco
y más seguro"
También
llamado "Mirroring" o "Duplicación" (Creación
de discos en espejo). Se basa en la utilización de
discos adicionales sobre los que se realiza una copia en
todo momento de los datos que se están modificando. RAID
1 ofrece una excelente disponibilidad de los datos
mediante la redundancia total de los mismos. Para
ello, se duplican todos los datos de una unidad o matriz
en otra. De esta manera se asegura la integridad de los
datos y la tolerancia al fallo, pues en caso de
avería, la controladora sigue trabajando con los discos
no dañados sin detener el sistema. Los datos se pueden
leer desde la unidad o matriz duplicada sin que se
produzcan interrupciones. RAID 1 es una alternativa
costosa para los grandes sistemas, ya que las unidades
se deben añadir en pares para aumentar la capacidad de
almacenamiento. Sin embargo, RAID 1 es una buena
solución para las aplicaciones que requieren redundancia
cuando hay sólo dos unidades disponibles. Los servidores
de archivos pequeños son un buen ejemplo. Se necesita
un mínimo de dos unidades para implementar una solución
RAID 1.
RAID 0+1/ RAID 0/1 ó RAID 10: "Ambos mundos"
Combinación
de los arrays anteriores que proporciona velocidad y
tolerancia al fallo simultáneamente. El nivel de
RAID 0+1 fracciona los datos para mejorar el
rendimiento, pero también utiliza un conjunto de discos
duplicados para conseguir redundancia de datos. Al ser
una variedad de RAID híbrida, RAID 0+1 combina las
ventajas de rendimiento de RAID 0 con la redundancia que
aporta RAID 1. Sin embargo, la principal desventaja es
que requiere un mínimo de cuatro unidades y sólo
dos de ellas se utilizan para el almacenamiento de
datos. Las unidades se deben añadir en pares cuando se
aumenta la capacidad, lo que multiplica por dos los
costes de almacenamiento. El RAID 0+1 tiene un
rendimiento similar al RAID 0 y puede tolerar el fallo
de varias unidades de disco. Una configuración RAID
0+1 utiliza un número par de discos (4, 6, 8)
creando dos bloques. Cada bloque es una copia exacta del
otro, de ahí RAID 1, y dentro de cada bloque la
escritura de datos se realiza en modo de bloques
alternos, el sistema RAID 0. RAID 0+1 es una excelente
solución para cualquier uso que requiera gran
rendimiento y tolerancia a fallos, pero no una gran
capacidad. Se utiliza normalmente en entornos como
servidores de aplicaciones, que permiten a los usuarios
acceder a una aplicación en el servidor y almacenar
datos en sus discos duros locales, o como los servidores
web, que permiten a los usuarios entrar en el sistema
para localizar y consultar información. Este nivel de
RAID es el más rápido, el más seguro, pero por contra el
más costoso de implementar.
RAID 2: "Acceso paralelo con discos especializados.
Redundancia a través del código Hamming"
El RAID
nivel 2 adapta la técnica comúnmente usada para detectar
y corregir errores en memorias de estado sólido. En un
RAID de nivel 2, el código ECC (Error Correction Code)
se intercala a través de varios discos a nivel de bit.
El método empleado es el Hamming. Puesto que el código
Hamming se usa tanto para detección como para corrección
de errores (Error Detection and Correction), RAID 2 no
hace uso completo de las amplias capacidades de
detección de errores contenidas en los discos. Las
propiedades del código Hamming también restringen las
configuraciones posibles de matrices para RAID 2,
particularmente el cálculo de paridad de los discos. Por
lo tanto, RAID 2 no ha sido apenas implementado en
productos comerciales, lo que también es debido a que
requiere características especiales en los discos y no
usa discos estándares.
Debido a que es esencialmente una tecnología de acceso
paralelo, RAID 2 está más indicado para aplicaciones que
requieran una alta tasa de transferencia y menos
conveniente para aquellas otras que requieran una alta
tasa de demanda I/O.
RAID 3: "Acceso síncrono con un disco dedicado a
paridad"
Dedica un
único disco al almacenamiento de información de paridad.
La información de ECC (Error Checking and Correction) se
usa para detectar errores. La recuperación de datos se
consigue calculando el O exclusivo (XOR) de la
información registrada en los otros discos. La operación
I/O accede a todos los discos al mismo tiempo, por lo
cual el RAID 3 es mejor para sistemas de un sólo usuario
con aplicaciones que contengan grandes registros.
RAID 3 ofrece altas tasas de transferencia, alta
fiabilidad y alta disponibilidad, a un coste
intrínsicamente inferior que un Mirroring (RAID 1). Sin
embargo, su rendimiento de transacción es pobre porque
todos los discos del conjunto operan al unísono.
Se necesita un mínimo de tres unidades para
implementar una solución RAID 3.
RAID 4: "Acceso Independiente con un disco dedicado a
paridad."
Basa su
tolerancia al fallo en la utilización de un disco
dedicado a guardar la información de paridad calculada a
partir de los datos guardados en los otros discos. En
caso de avería de cualquiera de las unidades de disco,
la información se puede reconstruir en tiempo real
mediante la realización de una operación lógica de O
exclusivo. Debido a su organización interna, este RAID
es especialmente indicado para el almacenamiento de
ficheros de gran tamaño, lo cual lo hace ideal para
aplicaciones gráficas donde se requiera, además,
fiabilidad de los datos. Se necesita un mínimo de
tres unidades para implementar una solución RAID 4.
La ventaja con el RAID 3 está en que se puede acceder a
los discos de forma individual.
RAID 5: "Acceso independiente con paridad distribuida."
Este array
ofrece tolerancia al fallo, pero además, optimiza la
capacidad del sistema permitiendo una utilización de
hasta el 80% de la capacidad del conjunto de discos.
Esto lo consigue mediante el cálculo de información de
paridad y su almacenamiento alternativo por bloques en
todos los discos del conjunto. La información del
usuario se graba por bloques y de forma alternativa en
todos ellos. De esta manera, si cualquiera de las
unidades de disco falla, se puede recuperar la
información en tiempo real, sobre la marcha, mediante
una simple operación de lógica de O exclusivo, sin que
el servidor deje de funcionar.
Así pues, para evitar el problema de cuello de botella
que plantea el RAID 4 con el disco de comprobación, el
RAID 5 no asigna un disco específico a esta misión sino
que asigna un bloque alternativo de cada disco a esta
misión de escritura. Al distribuir la función de
comprobación entre todos los discos, se disminuye el
cuello de botella y con una cantidad suficiente de
discos puede llegar a eliminarse completamente,
proporcionando una velocidad equivalente a un RAID 0.
RAID 5 es el nivel de RAID más eficaz y el de uso
preferente para las aplicaciones de servidor básicas
para la empresa. Comparado con otros niveles RAID con
tolerancia a fallos, RAID 5 ofrece la mejor relación
rendimiento-coste en un entorno con varias unidades.
Gracias a la combinación del fraccionamiento de datos y
la paridad como método para recuperar los datos en caso
de fallo, constituye una solución ideal para los
entornos de servidores en los que gran parte del E/S es
aleatoria, la protección y disponibilidad de los datos
es fundamental y el coste es un factor importante. Este
nivel de array es especialmente indicado para trabajar
con sistemas operativos multiusuarios.
Se necesita un mínimo de tres unidades para
implementar una solución RAID 5.
Los niveles 4 y 5 de RAID pueden utilizarse si se
disponen de tres o más unidades de disco en la
configuración, aunque su resultado óptimo de capacidad
se obtiene con siete o más unidades. RAID 5 es la
solución más económica por megabyte, que ofrece la mejor
relación de precio, rendimiento y disponibilidad para la
mayoría de los servidores.
RAID 6: "Acceso independiente con doble paridad"
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 a las
caídas de disco, ofreciendo dos niveles de redundancia.
Hay pocos ejemplos comerciales en la actualidad, ya que
su coste de implementación es mayor al de otros niveles
RAID, ya que las controladoras requeridas que soporten
esta doble paridad son más complejas y caras que las de
otros niveles RAID.
Así pues, comercialmente no se implementa |