¿que se puede hacer con mas de un disco? un RAID

¿Qué es RAID?

El término RAID es un acrónimo del inglés “Redundant Array of Independent Disks”. Significa matriz redundante de discos independientes. RAID es un método de combinación de varios discos duros para formar una única unidad lógica en la que se almacenan los datos de forma redundante. Ofrece mayor tolerancia a fallos y más altos niveles de rendimiento que un sólo disco duro o un grupo de discos duros independientes.

Una matriz consta de dos o más discos duros que ante el sistema principal funcionan como un único dispositivo. Un RAID, para el sistema operativo, aparenta ser un sólo disco duro lógico . Los datos se desglosan en fragmentos que se escriben en varias unidades de forma simultánea. En este método, la información se reparte entre varios discos, usando técnicas como el entrelazado de bloques (RAID nivel 0) o la duplicación de discos (RAID nivel 1) para proporcionar redundancia, reducir el tiempo de acceso, y/o obtener mayor ancho de banda para leer y/o escribir, así como la posibilidad de recuperar un sistema tras la avería de uno de los discos.

El termino RAID fue originariamente ideado en un artículo de un grupo de investigación de la Universidad de California Berkeley. El artículo perfilaba varias configuraciones y aplicaciones RAID e introducía las definiciones de los niveles RAID, que todavía se usan. RAID se propuso para disminuir el aumento de la diferencia entre la velocidad del procesador y las unidades de disco electromecánicas, relativamente lentas. La estrategia es sustituir una unidad de disco de gran capacidad por varias unidades menores, y distribuir los datos de forma que se habiliten accesos simultáneos a los datos a través de distintas unidades, así, se mejoran las prestaciones de E/S y se posibilita un aumento más fácil de la capacidad.

La tecnología RAID protege los datos contra el fallo de una unidad de disco duro. Si se produce un fallo, RAID mantiene el servidor activo y en funcionamiento hasta que se sustituya la unidad defectuosa.

La tecnología RAID se utiliza también con mucha frecuencia para mejorar el rendimiento de servidores y estaciones de trabajo. Estos dos objetivos, protección de datos y mejora del rendimiento, no se excluyen entre sí.

RAID ofrece varias opciones, llamadas niveles RAID, cada una de las cuales proporciona un equilibrio distinto entre tolerancia a fallos, rendimiento y coste.

Todos los sistemas RAID suponen la pérdida de parte de la capacidad de almacenamiento de los discos, para conseguir la redundancia o almacenar los datos de paridad.

RAID por software y RAID por hardware

La distribución de datos en varios discos puede ser gestionada por hardware dedicado o por software. Además, existen sistemas RAID híbridos basados en software y hardware específico.

Con la implementación por software, el sistema operativo gestiona los discos del conjunto a través de una controladora de disco normal (IDE/ATA, Serial ATA, SCSI o Fibre Channel). Considerada tradicionalmente una solución más lenta, con el rendimiento de las CPUs modernas puede llegar a ser más rápida que algunas implementaciones hardware, a expensas de dejar menos tiempo de proceso al resto de tareas del sistema.

Para la implementación por software necesitaremos un sistema operativa que nos lo permita hacer como es el caso del Windows 2000, NT, XP y Vista, además de Linux.

Una implementación de RAID basada en hardware requiere al menos una controladora RAID específica, ya sea como una tarjeta de expansión independiente o integrada en la placa base, que gestione la administración de los discos y efectúe los cálculos de paridad (necesarios para algunos niveles RAID). Esta opción suele ofrecer un mejor rendimiento y hace que el soporte por parte del sistema operativo sea más sencillo (de hecho, puede ser totalmente transparente para éste). Las implementaciones basadas en hardware suelen soportar sustitución en caliente (hot swapping), permitiendo que los discos que fallen puedan reemplazarse sin necesidad de detener el sistema.

En los RAIDs mayores, la controladora y los discos suelen montarse en una caja externa específica, que a su vez se conecta al sistema principal mediante una o varias conexiones SCSI, Fibre Channel o iSCSI. A veces el sistema RAID es totalmente autónomo, conectándose al resto del sistema como un NAS.

Los RAIDs híbridos se han hecho muy populares con la introducción de controladoras RAID hardware baratas. En realidad, el hardware es una controladora de disco normal sin características RAID, pero el sistema incorpora una aplicación de bajo nivel que permite a los usuarios construir RAIDs controlados por la BIOS. Será necesario usar un controlador de dispositivo específico para que el sistema operativo reconozca la controladora como un único dispositivo RAID. Estos sistemas efectúan en realidad todos los cálculos por software (es decir, los realiza la CPU), con la consiguiente pérdida de rendimiento, y típicamente están restringidos a una única controladora de disco.

Una importante característica de los sistemas RAID por hardware es que pueden incorporar un caché de escritura no volátil (con alimentación de respaldo por batería) que permite aumentar el rendimiento del conjunto de discos sin comprometer la integridad de los datos en caso de fallo del sistema. Esta característica no está obviamente disponible en los sistemas RAID por software, que suelen presentar por tanto el problema de reconstruir el conjunto de discos cuando el sistema es reiniciado tras un fallo para asegurar la integridad de los datos. Por el contrario, los sistemas basados en software son mucho más flexibles (permitiendo, por ejemplo, construir RAIDs de particiones en lugar de discos completos y agrupar en un mismo RAID discos conectados en varias controladoras) y los basados en hardware añaden un punto de fallo más al sistema (la controladora RAID).

Todas las implementaciones pueden soportar el uso de uno o más discos de reserva (hot spare), unidades preinstaladas que pueden usarse inmediatamente (y casi siempre automáticamente) tras el fallo de un disco del RAID. Esto reduce el tiempo del período de reparación al acortar el tiempo de reconstrucción del RAID.

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 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”.

Un RAID 0 (también llamado conjunto dividido o volumen dividido) distribuye los datos equitativamente entre dos o más discos sin información de paridad o redundancia, es decir, no ofrece tolerancia al fallo (si ocurriese alguno, la información de los discos se perdería y debería restaurarse desde una copia de seguridad). Es importante señalar que el RAID 0 no era uno de los niveles RAID originales y que no es redundante. El RAID 0 suele usarse para la edición de vídeo ya que aumenta la velocidad de acceso a los discos. Un RAID 0 puede ser creado con discos de diferentes tamaños, pero el espacio de almacenamiento añadido al conjunto estará limitado al tamaño del disco más pequeño (por ejemplo, si un disco de 120 GB se divide con uno de 100 GB, el tamaño del conjunto resultante será 200 GB). Una buena implementación de un RAID 0 dividirá las operaciones de lectura y escritura en bloques de igual tamaño y los distribuirá equitativamente entre los dos discos. También es posible crear un RAID 0 con más de un disco, si bien la fiabilidad del conjunto será igual a la fiabilidad media de cada disco entre el número de discos del conjunto; es decir, la fiabilidad total —medida como MTTF o MTBF— es (aproximadamente) inversamente proporcional al número de discos del conjunto. Esto se debe a que el sistema de ficheros se distribuye entre todos los discos sin redundancia, por lo que cuando uno de ellos falla se pierde una parte muy importante de los datos.

Con un RAID 0, si todos los sectores accedidos están en el mismo disco, entonces el tiempo de búsqueda será el de dicho disco. Si los sectores a acceder están distribuidos equitativamente entre los discos, entonces el tiempo de búsqueda aparente estará entre el más rápido y el más lento de los discos del conjunto, pues todos los discos necesitan acceder a su parte de los datos antes de que la operación pueda completarse. Esto podría llevar a tiempos de búsqueda cercanos al peor escenario para un único disco, salvo si los discos giran sincronizadamente, lo que daría tiempos de búsqueda sólo ligeramente superiores al de un único disco. La velocidad de transferencia del conjunto será la suma de la de todos los discos, limitada sólo por la velocidad de la controladora RAID.

El RAID 0 es útil para configuraciones tales como servidores NFS de solo lectura en las que montar muchos discos es un proceso costoso en tiempo y la redundancia es irrelevante. Otro uso es cuando el número de discos está limitado por el sistema operativo: por ejemplo, en Microsoft Windows el número de unidades lógicas (letras) está limitado a 24, por lo que el RAID 0 es una forma de usar más discos (en Windows 2000 Professional y posteriores es posible montar particiones en directorios, de forma parecida a Unix, eliminando así la necesidad de asignar una letra a cada unidad). El RAID 0 es también una opción popular para sistemas destinados a juegos en los que se desea un buen rendimiento y la integridad no es muy importante, si bien el coste es una preocupación para la mayoría de los usuarios.

  • RAID 1: Mirroring “Redundancia. Más rápido que un disco y más seguro”

Un RAID 1 crea una copia exacta (o espejo) de un conjunto de datos en dos o más discos (array). Esto resulta útil cuando el rendimiento en lectura es más importante que la capacidad de escritura y también desde el punto de vista de la seguridad, pues un RAID 0 por ejemplo no es tolerante al fallo de uno de los discos, mientras que un RAID 1 sí, al disponer de la misma información en cada disco.

Un conjunto RAID 1 es tan grande como el más pequeño de sus discos. Un RAID 1 clásico consiste en dos discos en espejo, lo que incrementa exponencialmente la fiabilidad respecto a un solo disco; es decir, la probabilidad de fallo del conjunto es igual al producto de las probabilidades de fallo de cada uno de los discos (pues para que el conjunto falle es necesario que lo hagan todos sus discos).

Adicionalmente, dado que todos los datos están en dos o más discos, con hardware habitualmente independiente, el rendimiento de lectura se incrementa aproximadamente como múltiplo linear del número del copias; es decir, un RAID 1 puede estar leyendo simultáneamente dos datos diferentes en dos discos diferentes, por lo que su rendimiento se duplica. Para maximizar los beneficios sobre el rendimiento del RAID 1 se recomienda el uso de controladoras de disco independientes, una para cada disco (práctica que algunos denominan splitting o duplexing).

Como en el RAID 0, el tiempo medio de lectura se reduce, ya que los sectores a buscar pueden dividirse entre los discos, bajando el tiempo de búsqueda y subiendo la tasa de transferencia, con el único límite de la velocidad soportada por la controladora RAID. Sin embargo, muchas tarjetas RAID 1 IDE antiguas leen sólo de un disco de la pareja, por lo que su rendimiento es igual al de un único disco. Algunas implementaciones RAID 1 antiguas también leen de ambos discos simultáneamente y comparan los datos para detectar errores. La detección y corrección de errores en los discos duros modernos hacen esta práctica poco útil.

Al escribir, el conjunto se comporta como un único disco, dado que los datos deben ser escritos en todos los discos del RAID 1. Por tanto, el rendimiento no mejora.

El RAID 1 es un sistema apropiado en entornos donde la disponibilidad es crítica 24 horas al día. Aparte de los discos en espejo que crean el array en RAID 1 podemos marcar discos adicionales como reserva. Éstos se pueden definir como hot spare si queremos que estén en funcionamiento o standby hot spare, si queremos que estén en modo de espera. En el momento que alguno de los discos del espejo sufra algún fallo, uno de los discos de reserva entra a formar parte del array de discos espejo (entra instantáneamente si es un disco hot spare o tarda unos instantes si tiene que arrancar al ser un disco standby hot spare), duplicándose la información en él. Ésto requiere que la aplicación de gestión del conjunto soporte la recuperación de los datos del disco en el momento de la división, procedimiento denominado recomposición (rebuilding). Éste es menos crítico que la presencia de una característica de snapshot en algunos sistemas de ficheros, en la que se reserva algún espacio para los cambios, presentando una vista estática en un punto temporal dado del sistema de ficheros. Alternativamente, un conjunto de discos puede ser almacenado de forma parecida a como se hace con las tradicionales cintas.

  • 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.

Teóricamente, un RAID 2 necesitaría 39 discos en un sistema informático moderno: 32 se usarían para almacenar los bits individuales que forman cada palabra y 7 se usarían para la corrección de errores.

  • 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.”

Un RAID 5 usa división de datos a nivel de bloques distribuyendo la información de paridad entre todos los discos miembros del conjunto. El RAID 5 ha logrado popularidad gracias a su bajo coste de redundancia. Generalmente, el RAID 5 se implementa con soporte hardware para el cálculo de la paridad.

Cada vez que un bloque de datos se escribe en un RAID 5, se genera un bloque de paridad dentro de la misma división (stripe). Un bloque se compone a menudo de muchos sectores consecutivos de disco. Una serie de bloques (un bloque de cada uno de los discos del conjunto) recibe el nombre colectivo de división (stripe). Si otro bloque, o alguna porción de un bloque, es escrita en esa misma división, el bloque de paridad (o una parte del mismo) es recalculada y vuelta a escribir. El disco utilizado por el bloque de paridad está escalonado de una división a la siguiente, de ahí el término «bloques de paridad distribuidos». Las escrituras en un RAID 5 son costosas en términos de operaciones de disco y tráfico entre los discos y la controladora.

Los bloques de paridad no se leen en las operaciones de lectura de datos, ya que esto sería una sobrecarga innecesaria y disminuiría el rendimiento. Sin embargo, los bloques de paridad se leen cuando la lectura de un sector de datos provoca un error de control de redundancia cíclica (CRC). En este caso, el sector en la misma posición relativa dentro de cada uno de los bloques de datos restantes en la división y dentro del bloque de paridad en la división se utilizan para reconstruir el sector erróneo. El error CRC se oculta así al resto del sistema. De la misma forma, si falla un disco del conjunto, los bloques de paridad de los restantes discos son combinados matemáticamente con los bloques de datos de los restantes discos para reconstruir los datos del disco que ha fallado «al vuelo».

Lo anterior se denomina a veces Modo Interno de Recuperación de Datos (Interim Data Recovery Mode). El sistema sabe que un disco ha fallado, pero sólo con el fin de que el sistema operativo pueda notificar al administrador que una unidad necesita ser reemplazada: las aplicaciones en ejecución siguen funcionando ajenas al fallo. Las lecturas y escrituras continúan normalmente en el conjunto de discos, aunque con alguna degradación de rendimiento. La diferencia entre el RAID 4 y el RAID 5 es que, en el Modo Interno de Recuperación de Datos, el RAID 5 puede ser ligeramente más rápido, debido a que, cuando el CRC y la paridad están en el disco que falló, los cálculos no tienen que realizarse, mientras que en el RAID 4, si uno de los discos de datos falla, los cálculos tienen que ser realizados en cada acceso.

Se necesita un mínimo de tres unidades para implementar una solución RAID 5. Los niveles 4 y 5 de RAID pueden utilizarse si se dispone 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.

El número máximo de discos en un grupo de redundancia RAID 5 es teóricamente ilimitado, pero en la práctica es común limitar el número de unidades. Los inconvenientes de usar grupos de redundancia mayores son una mayor probabilidad de fallo simultáneo de dos discos, un mayor tiempo de reconstrucción y una mayor probabilidad de hallar un sector irrecuperable durante una reconstrucción. A medida que el número de discos en un conjunto RAID 5 crece, el MTBF (tiempo medio entre fallos) puede ser más bajo que el de un único disco. Esto sucede cuando la probabilidad de que falle un segundo disco en los N-1 discos restantes de un conjunto en el que ha fallado un disco en el tiempo necesario para detectar, reemplazar y recrear dicho disco es mayor que la probabilidad de fallo de un único disco. Una alternativa que proporciona una protección de paridad dual, permitiendo así mayor número de discos por grupo, es el RAID 6.

Algunos vendedores RAID evitan montar discos de los mismos lotes en un grupo de redundancia para minimizar la probabilidad de fallos simultáneos al principio y el final de su vida útil.

Las implementaciones RAID 5 presentan un rendimiento malo cuando se someten a cargas de trabajo que incluyen muchas escrituras más pequeñas que el tamaño de una división (stripe). Esto se debe a que la paridad debe ser actualizada para cada escritura, lo que exige realizar secuencias de lectura, modificación y escritura tanto para el bloque de datos como para el de paridad. Implementaciones más complejas incluyen a menudo cachés de escritura no volátiles para reducir este problema de rendimiento.

En el caso de un fallo del sistema cuando hay escrituras activas, la paridad de una división (stripe) puede quedar en un estado inconsistente con los datos. Si esto no se detecta y repara antes de que un disco o bloque falle, pueden perderse datos debido a que se usará una paridad incorrecta para reconstruir el bloque perdido en dicha división. Esta potencial vulnerabilidad se conoce a veces como «agujero de escritura». Son comunes el uso de caché no volátiles y otras técnicas para reducir la probabilidad de ocurrencia de esta vulnerabilidad.

  • RAID 6: “Acceso independiente con doble paridad”

Un RAID 6 amplía el nivel RAID 5 añadiendo otro bloque de paridad, por lo que divide los datos a nivel de bloques y distribuye los dos bloques de paridad entre todos los miembros del conjunto. El RAID 6 no era uno de los niveles RAID originales.

El RAID 6 es ineficiente cuando se usa un pequeño número de discos pero a medida que el conjunto crece y se dispone de más discos la pérdida en capacidad de almacenamiento se hace menos importante, creciendo al mismo tiempo la probabilidad de que dos discos fallen simultáneamente. El RAID 6 proporciona protección contra fallos dobles de discos y contra fallos cuando se está reconstruyendo un disco. En caso de que sólo tengamos un conjunto puede ser más adecuado que usar un RAID 5 con un disco de reserva (hot spare).

La capacidad de datos de un conjunto RAID 6 es n-2, siendo n el número total de discos del conjunto.

Un RAID 6 no penaliza el rendimiento de las operaciones de lectura, pero sí el de las de escritura debido al proceso que exigen los cálculos adicionales de paridad. Esta penalización puede minimizarse agrupando las escrituras en el menos número posible de divisiones (stripes), lo que puede lograrse mediante el uso de un sistema de ficheros WAFL.

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.

Existen otros niveles de RAID que consisten en anidar dos niveles de RAID de los que hemos estudiado anteriormente. Algunos son estos:

  • RAID 0+1: “Un espejo de divisiones”

Un RAID 0+1 (también llamado RAID 01, que no debe confundirse con RAID 1) es un RAID usado para replicar y compartir datos entre varios discos. La diferencia entre un RAID 0+1 y un RAID 1+0 es la localización de cada nivel RAID dentro del conjunto final: un RAID 0+1 es un espejo de divisiones.

Primero se crean dos conjuntos RAID 0 (dividiendo los datos en discos) y luego, sobre los anteriores, se crea un conjunto RAID 1 (realizando un espejo de los anteriores). La ventaja de un RAID 0+1 es que cuando un disco duro falla, los datos perdidos pueden ser copiados del otro conjunto de nivel 0 para reconstruir el conjunto global. Sin embargo, añadir un disco duro adicional en una división, es obligatorio añadir otro al de la otra división para equilibrar el tamaño del conjunto.

Además, el RAID 0+1 no es tan robusto como un RAID 10, no pudiendo tolerar dos fallos simultáneos de discos salvo que sean en la misma división. Es decir, cuando un disco falla, la otra división se convierte en un punto de fallo único. Además, cuando se sustituye el disco que falló, se necesita que todos los discos del conjunto participen en la reconstrucción de los datos.

Con la cada vez mayor capacidad de las unidades de discos (liderada por las unidades serial ATA), el riesgo de fallo de los discos es cada vez mayor. Además, las tecnologías de corrección de errores de bit no han sido capaces de mantener el ritmo de rápido incremento de las capacidades de los discos, provocando un mayor riesgo de hallar errores físicos irrecuperables.

Dados estos cada vez mayores riesgos del RAID 0+1 (y su vulnerabilidad ante los fallos dobles simultáneos), muchos entornos empresariales críticos están empezando a evaluar configuraciones RAID más tolerantes a fallos que añaden un mecanismo de paridad subyacente. Entre los más prometedores están los enfoques híbridos como el RAID 0+1+5 (espejo sobre paridad única) o RAID 0+1+6 (espejo sobre paridad dual). Son los mas habituales por las empresas.

  • RAID 1+0: “Una división de espejos”

Un RAID 1+0, a veces llamado RAID 10, es parecido a un RAID 0+1 con la excepción de que los niveles RAID que lo forman se invierte: el RAID 10 es una división de espejos.

En cada división RAID 1 pueden fallar todos los discos salvo uno sin que se pierdan datos. Sin embargo, si los discos que han fallado no se reemplazan, el restante pasa a ser un punto único de fallo para todo el conjunto. Si ese disco falla entonces, se perderán todos los datos del conjunto completo. Como en el caso del RAID 0+1, si un disco que ha fallado no se reemplaza, entonces un solo error de medio irrecuperable que ocurra en el disco espejado resultaría en pérdida de datos.

El RAID 10 es a menudo la mejor elección para bases de datos de altas prestaciones, debido a que la ausencia de cálculos de paridad proporciona mayor velocidad de escritura.

  • RAID 30: “Una división de niveles RAID con paridad dedicada”

El RAID 30 o división con conjunto de paridad dedicado es una combinación de un RAID 3 y un RAID 0. El RAID 30 proporciona tasas de transferencia elevadas combinadas con una alta fiabilidad a cambio de un coste de implementación muy alto. La mejor forma de construir un RAID 30 es combinar dos conjuntos RAID 3 con los datos divididos en ambos conjuntos. El RAID 30 trocea los datos en bloque más pequeños y los divide en cada conjunto RAID 3, que a su vez lo divide en trozos aún menores, calcula la paridad aplicando un XOR a cada uno y los escriben en todos los discos del conjunto salvo en uno, donde se almacena la información de paridad. El tamaño de cada bloque se decide en el momento de construir el RAID.

El RAID 30 permite que falle un disco de cada conjunto RAID 3. Hasta que estos discos que fallaron sean reemplazados, los otros discos de cada conjunto que sufrió el fallo son puntos únicos de fallo para el conjunto RAID 30 completo. En otras palabras, si alguno de ellos falla se perderán todos los datos del conjunto. El tiempo de recuperación necesario (detectar y responder al fallo del disco y reconstruir el conjunto sobre el disco nuevo) representa un periodo de vulnerabilidad para el RAID.

  • RAID 100: “Una división de una división de espejos”

Un RAID 100, a veces llamado también RAID 10+0, es una división de conjuntos RAID 10. El RAID 100 es un ejemplo de «RAID cuadriculado», un RAID en el que conjuntos divididos son a su vez divididos conjuntamente de nuevo.

Todos los discos menos unos podrían fallar en cada RAID 1 sin perder datos. Sin embargo, el disco restante de un RAID 1 se convierte así en un punto único de fallo para el conjunto degradado. A menudo el nivel superior de división se hace por software. Algunos vendedores llaman a este nivel más alto un MetaLun o Soft Stripe.

Los principales beneficios de un RAID 100 (y de los RAIDs cuadriculados en general) sobre un único nivel RAID son mejor rendimiento para lecturas aleatorias y la mitigación de los puntos calientes de riesgo en el conjunto. Por estas razones, el RAID 100 es a menudo la mejor elección para bases de datos muy grandes, donde el conjunto software subyacente limita la cantidad de discos físicos permitidos en cada conjunto estándar. Implementar niveles RAID anidados permite eliminar virtualmente el límite de unidades físicas en un único volumen lógico.

  • RAID 50:

Un RAID 50, a veces llamado también RAID 5+0, combina la división a nivel de bloques de un RAID 0 con la paridad distribuida de un RAID 5, siendo pues un conjunto RAID 0 dividido de elementos RAID 5.

Un disco de cada conjunto RAID 5 puede fallar sin que se pierdan datos. Sin embargo, si el disco que falla no se reemplaza, los discos restantes de dicho conjunto se convierten en un punto único de fallo para todo el conjunto. Si uno de dichos falla, todos los datos del conjunto global se pierden. El tiempo necesario para recuperar (detectar y responder al fallo de disco y reconstruir el conjunto sobre el nuevo disco) representa un periodo de vulnerabilidad del conjunto RAID.

La configuración de los conjuntos RAID repercute sobre la tolerancia a fallos general. Una configuración de tres conjuntos RAID 5 de siete discos cada uno tiene la mayor capacidad y eficiencia de almacenamiento, pero sólo puede tolerar un máximo de tres fallos potenciales de disco. Debido a que la fiabilidad del sistema depende del rápido reemplazo de los discos averiados para que el conjunto pueda reconstruirse, es común construir conjuntos RAID 5 de seis discos con un disco de reserva en línea (hot spare) que permite empezar de inmediato la reconstrucción en caso de fallo del conjunto. Esto no soluciona el problema de que el conjunto sufre un estrés máximo durante la reconstrucción dado que es necesario leer cada bit, justo cuando es más vulnerable. Una configuración de siete conjuntos RAID 5 de tres discos cada uno puede tolerar hasta siete fallos de disco pero tiene menor capacidad y eficiencia de almacenamiento.

El RAID 50 mejora el rendimiento del RAID 5, especialmente en escritura, y proporciona mejor tolerancia a fallos que un nivel RAID único. Este nivel se recomienda para aplicaciones que necesitan gran tolerancia a fallos, capacidad y rendimiento de búsqueda aleatoria.

A medida que el número de unidades del conjunto RAID 50 crece y la capacidad de los discos aumenta, el tiempo de recuperación lo hace también.

Posibilidades del RAID

  • Puede hacer:

    • RAID puede mejorar el uptime. Los niveles RAID 1, 0+1 o 10, 5 y 6 (sus variantes, como el 50) permiten que un disco falle mecánicamente y que aún así los datos del conjunto sigan siendo accesibles para los usuarios. En lugar de exigir que se realice una restauración costosa en tiempo desde una cinta, DVD o algún otro medio de respaldo lento, un RAID permite que los datos se recuperen en un disco de reemplazo a partir de los restantes discos del conjunto, mientras al mismo tiempo permanece disponible para los usuarios en un modo degradado. Esto es muy valorado por las empresas, ya que el tiempo de no disponibilidad suele tener graves repercusiones. Para usuarios domésticos, puede permitir el ahorro del tiempo de restauración de volúmenes grandes, que requerirían varios DVDs o cintas para las copias de seguridad.

    • RAID puede mejorar el rendimiento de ciertas aplicaciones. Los niveles RAID 0, 5 y 6 usan variantes de división (striping) de datos, lo que permite que varios discos atienda simultáneamente las operaciones de lectura lineales, aumentando la tasa de transferencia sostenida. Las aplicaciones de escritorio que trabajan con ficheros grandes, como la edición de vídeo e imágenes, se benefician de esta mejora. También es útil para las operaciones de copia de respaldo de disco a disco. Además, si se usa un RAID 1 o un RAID basado en división con un tamaño de bloque lo suficientemente grande se logran mejoras de rendimiento para patrones de acceso que implique múltiples lecturas simultáneas (por ejemplo, bases de datos multiusuario).

  • No puede hacer:

  • RAID no protege los datos. Un conjunto RAID tiene un sistema de ficheros, lo que supone un punto único de fallo al no ser vulnerable a una amplia variedad de riesgos aparte del fallo físico de disco, por lo que RAID no evita la pérdida de datos por estas causas. RAID no impedirá que un virus destruya los datos, que éstos se corrompan, que sufran la modificación o borrado accidental por parte del usuario ni que un fallo físico en otro componente del sistema afecten a los datos. RAID tampoco supone protección alguna frente a desastres naturales o provocados por el hombre como incendios o inundaciones. Para proteger los datos, deben realizarse copias de seguridad en medios tales como DVDs, cintas o discos duros externos, y almacenarlas en lugares geográficos distantes.

  • RAID no simplifica la recuperación de un desastre. Cuando se trabaja con un solo disco, éste es accesible normalmente mediante un controlador ATA o SCSI incluido en la mayoría de los sistemas operativos. Sin embargo, las controladoras RAID necesitan controladores software específicos. Las herramientas de recuperación que trabajan con discos simples en controladoras genéricas necesitarán controladores especiales para acceder a los datos de los conjuntos RAID. Si estas herramientas no los soportan, los datos serán inaccesibles para ellas.

  • RAID no mejora el rendimiento de las aplicaciones. Esto resulta especialmente cierto en las configuraciones típicas de escritorio. La mayoría de aplicaciones de escritorio y videojuegos hacen énfasis en la estrategia de buffering y los tiempos de búsqueda de los discos. Una mayor tasa de transferencia sostenida supone poco beneficio para los usuarios de estas aplicaciones, al ser la mayoría de los ficheros a los que se accede muy pequeños. La división de discos de un RAID 0 mejora el rendimiento de transferencia lineal pero no lo demás, lo que hace que la mayoría de las aplicaciones de escritorio y juegos no muestren mejora alguna, salvo excepciones. Para estos usos, lo mejor es comprar un disco más grande, rápido y caro en lugar de dos discos más lentos y pequeños en una configuración RAID 0.

  • RAID no facilita el traslado a un sistema nuevo. Cuando se usa un solo disco, es relativamente fácil trasladar el disco a un sistema nuevo: basta con conectarlo, si cuenta con la misma interfaz. Con un RAID no es tan sencillo: la BIOS RAID debe ser capaz de leer los metadatos de los miembros del conjunto para reconocerlo adecuadamente y hacerlo disponible al sistema operativo. Dado que los distintos fabricantes de controladoras RAID usan diferentes formatos de metadatos (incluso controladoras de un mismo fabricante son incompatibles si corresponden a series diferentes) es virtualmente imposible mover un conjunto RAID a una controladora diferente, por lo que suele ser necesario mover también la controladora. Esto resulta imposible en aquellos sistemas donde está integrada en la placa base. Esta limitación puede obviarse con el uso de RAIDs por software, que a su vez añaden otras diferentes (especialmente relacionadas con el rendimiento).

Como montar RAID por software.

Deberemos montar el RAID sobre uno de los sistemas operativos que permita hacer RAID, en nuestro casos utilizaremos la maquina virtual del Windows 2000 Advance Server.

En primer lugar abriremos el Wmware Workstation y nos aparecerá la ventana con las características de la maquina virtual del sistema operativo haremos clic en Edit virtual machine settings, para añadirle más discos virtuales pues necesitamos un minimo de dos.

'Servidor de máquinas virtuales con VmWare'

A continuación nos aparecerá la siguiente pantalla en la que nos muestra el hardware del sistema operativo, para añadir un disco haremos clic n Add…

'Servidor de máquinas virtuales con VmWare'

Luego nos preguntara que tipo de hardware queremos añadir le daremos a Hard Disk y a siguiente.

'Servidor de máquinas virtuales con VmWare'

Luego le daremos a crear un disco nuevo y siguiente.

'Servidor de máquinas virtuales con VmWare'

Nos preguntara si queremos que sea IDE o SCSI, le damos SCSI y siguiente.

'Servidor de máquinas virtuales con VmWare'

Nos preguntara que capacidad queremos darle al disco duro le daremos 1 GB y siguiente.

'Servidor de máquinas virtuales con VmWare'

Le tendremos que dar un nuevo nombre a la maquina virtual y le damos a finalizar.

'Servidor de máquinas virtuales con VmWare'

Una vez creado haremos lo mismo añadiendo un segundo disco, pues no podemos utilizar el ya existente al estar formateado y con el sistema operativo instalado.

Si queremos hacer RAID 5 deberemos crear otro disco duro virtud pues requiere un minimo de tres discos.

Una vez creados los discos duros nos aparecerá la ventana con las características del hardware y con los nuevos discos.

En este momento podremos iniciar la maquina virtual.

Cuando este arrancada nos vamos sobre Mi PC y con hacemos con clic con botón derecho y elegimos Administrar.

'Servidor de máquinas virtuales con VmWare'

Se nos abrirá una ventana y le daremos en Almacenamiento.

'Servidor de máquinas virtuales con VmWare'

Y luego en Administrador de discos.

'Servidor de máquinas virtuales con VmWare'

En la ventana nos aparecerá los discos que tenemos instalados, haremos clic con el botón derecho sobre uno de los discos y le daremos a Escribir firma.

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Luego nos preguntara a que discos queremos dar firma elegiremos a todos

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A continuación les debemos convertir a dinámicos para poder hacer el RAID, para ello haremos clic con el botón derecho sobre uno de los discos y damos a Actualizar a disco dinamico.

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Nox preguntara que discos queremos convertir a dinámicos, daremos a todos.

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Ahora ya podremos hacer el RAID.

Sobre un disco duro haremos clic con el botón derecho y le daremos a crear volumen.

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Y nos aparece un asistente, le damos a siguiente y nos pregunta que tipo de volumen le queremos dar, elegiremos reflejado o RAID 5 y siguiente.

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Y nos pregunta con que disco queremos hacerlo, una vez elegidos los discos y el tamaño destinado al RAID le damos a siguiente.

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Nos preguntara la letra que queremos asignar al nuevo volumen, le daremos a siguiente.

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Y nos preguntara que formato queremos darle.

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Luego nos aparece una ventana con todas las características que le hemos dado al volumen y le damos a Finalizar, a continuación hará el formateo de la unidad y cuando acabe ya estará listo. Nos aparecerá esta pantalla con el nuevo volumen.

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En el caso que hayamos elegido RAID 5 nos aparecerá esta otra pantalla.

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Cerraremos esta ventana y ya podremos disfrutar de nuestro sistema RAID.

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