Explicación de los niveles y tipos de incursiones:ventajas y desventajas

¿Qué es RAID?

INCURRIMIENTO (matriz redundante de discos independientes) es una configuración que consta de varios discos para el almacenamiento de datos. Están vinculados entre sí para evitar la pérdida de datos y/o acelerar el rendimiento. Tener múltiples discos permite el empleo de varias técnicas como disk striping , duplicación de disco y paridad .

En este artículo, aprenda sobre los tipos de RAID, sus pros y sus contras, y sus casos de uso .

Niveles y tipos de RAID

Los niveles de RAID se agrupan en las siguientes categorías:

• Niveles RAID estándar
• Niveles RAID no estándar
• Niveles RAID anidados/híbridos

Además, puede elegir cómo implementar RAID en su sistema. Por lo tanto, puede elegir entre RAID de hardware, RAID de software y RAID de firmware.

La siguiente lista explica los niveles RAID estándar (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6) y las opciones híbridas y no estándar populares (RAID 10).

RAID 0:Franjas

RAID 0, también conocido como conjunto seccionado o volumen seccionado, requiere un mínimo de dos discos. Los discos se fusionan en un solo gran volumen donde los datos se almacenan uniformemente en la cantidad de discos de la matriz.

Este proceso se denomina fragmentación de discos e implica dividir los datos en bloques y escribirlos de forma simultánea/secuencial en varios discos. La configuración de los discos seccionados como una única partición aumenta el rendimiento, ya que varios discos realizan operaciones de lectura y escritura simultáneamente. Por lo tanto, RAID 0 generalmente se implementa para mejorar la velocidad y la eficiencia.

Es importante tener en cuenta que si una matriz consta de discos de diferentes tamaños, cada uno estará limitado al tamaño de disco más pequeño en la configuración. Esto significa que una matriz compuesta por dos discos, donde uno es de 320 GB y el otro de 120 GB, en realidad tiene una capacidad de 2 x 120 GB (o 240 GB en total).

Ciertas implementaciones le permiten utilizar los 200 GB restantes para diferentes usos. Además, los desarrolladores pueden implementar varios controladores (o incluso uno por disco) para mejorar el rendimiento.

RAID 0 es el tipo de configuración de disco redundante más económico y es relativamente fácil de configurar. Aún así, no incluye ninguna redundancia, tolerancia a fallas o partido en su composición. Por lo tanto, los problemas en cualquiera de los discos de la matriz pueden provocar la pérdida completa de datos. Es por eso que solo debe usarse para almacenamiento no crítico, como archivos temporales respaldados en otro lugar.

Ventajas de RAID 0

• Económico y sencillo de implementar.
• Mayor rendimiento de lectura y escritura.
• Sin gastos generales (uso de la capacidad total).

Desventajas de RAID 0

• No proporciona tolerancia a fallos ni redundancia.

Cuándo se debe utilizar Raid 0

RAID 0 se usa cuando el rendimiento es una prioridad y la confiabilidad no lo es. Si desea utilizar sus unidades al máximo y no le importa perder datos, opte por RAID 0.

Por otra parte, dicha configuración no tiene por qué ser necesariamente poco fiable. Puede configurar la división de discos en su sistema junto con otra matriz RAID que garantice la protección de datos y la redundancia.

RAID 1:Duplicación

RAID 1 es una matriz que consta de al menos dos discos en los que se almacenan los mismos datos en cada uno para garantizar la redundancia. El uso más común de RAID 1 es configurar un par reflejado que consta de dos discos en los que el contenido del primer disco se refleja en el segundo. Esta es la razón por la que dicha configuración también se denomina duplicación.

A diferencia de RAID 0, donde la atención se centra únicamente en la velocidad y el rendimiento, el objetivo principal de RAID 1 es proporcionar redundancia. Elimina la posibilidad de pérdida de datos y tiempo de inactividad al reemplazar una unidad fallida con su réplica.

En una configuración de este tipo, el volumen de la matriz es tan grande como el disco más pequeño y funciona siempre que una unidad esté operativa. Además de la confiabilidad, la duplicación mejora el rendimiento de lectura, ya que cualquiera de las unidades de la matriz puede manejar una solicitud. Por otro lado, el rendimiento de escritura sigue siendo el mismo que con un disco y es igual al disco más lento de la configuración.

Ventajas de RAID 1

• Mayor rendimiento de lectura.
• Proporciona redundancia y tolerancia a fallas.
• Simple de configurar y fácil de usar.

Desventajas de RAID 1

• Utiliza solo la mitad de la capacidad de almacenamiento.
• Más caro (necesita el doble de controladores).
• Requiere apagar la computadora para reemplazar la unidad defectuosa.

Cuándo se debe utilizar Raid 1

RAID 1 se utiliza para el almacenamiento de misión crítica que requiere un riesgo mínimo de pérdida de datos. Los sistemas de contabilidad a menudo optan por RAID 1, ya que manejan datos críticos y requieren una alta confiabilidad.

También es adecuado para servidores más pequeños con solo dos discos, así como si está buscando una configuración simple que pueda configurar fácilmente (incluso en casa).

Raid 2:fraccionamiento a nivel de bit con paridad de código Hamming dedicada

RAID 2 rara vez se usa en la práctica hoy en día. Combina la creación de bandas a nivel de bits con la comprobación de errores y la corrección de información. Esta implementación de RAID requiere dos grupos de discos:uno para escribir los datos y otro para escribir códigos de corrección de errores. RAID 2 también requiere un controlador especial para el giro sincronizado de todos los discos.

En lugar de bloques de datos, RAID 2 divide los datos a nivel de bits en varios discos. Además, utiliza la corrección de código de error de zumbido (ECC) y almacena esta información en el disco de redundancia.

La matriz calcula la corrección del código de error sobre la marcha. Mientras escribe los datos, los elimina en el disco de datos y escribe el código en el disco de redundancia. Por otro lado, mientras lee datos del disco, también lee del disco de redundancia para verificar los datos y hacer correcciones si es necesario.

Ventajas de RAID 2

• Confiabilidad.
• La capacidad de corregir la información almacenada.

Desventajas de RAID 2

• Caro.
• Difícil de implementar.
• Requiere discos completos para ECC.

Cuándo se debe usar Raid 2

RAID 2 no es una práctica común en la actualidad, ya que la mayoría de sus funciones ahora están disponibles en los discos duros modernos. Debido a su costo y requisitos de implementación, este nivel de RAID nunca llegó a ser popular entre los desarrolladores.

Raid 3:fraccionamiento a nivel de bits con paridad dedicada

Al igual que RAID 2, RAID 3 rara vez se usa en la práctica. Esta implementación de RAID utiliza bandas a nivel de bits y un disco de paridad dedicado. Debido a esto, requiere al menos tres unidades, donde dos se usan para almacenar tiras de datos y una se usa para paridad.

Para permitir el giro sincronizado, RAID 3 también necesita un controlador especial. Debido a su configuración y al giro sincronizado del disco, logra mejores tasas de rendimiento con operaciones secuenciales que con operaciones aleatorias de lectura/escritura.

Ventajas de RAID 3

• Buen rendimiento al transferir grandes cantidades de datos.
• Alta eficiencia con operaciones secuenciales.
• Resistencia a fallos de disco.

Desventajas de RAID 3

• No apto para transferir archivos pequeños.
• Complejo de implementar.
• Difícil de configurar como software RAID.

Cuándo se debe usar Raid 3

RAID 3 no se usa comúnmente hoy en día. Sus características son beneficiosas para un número limitado de casos de uso que requieren altas tasas de transferencia para lecturas y escrituras secuenciales largas (como la edición y producción de videos).

Raid 4:creación de bandas a nivel de bloque con paridad dedicada

RAID 4 es otro nivel de RAID estándar impopular. Consiste en la distribución de datos a nivel de bloque en dos o más discos independientes y un disco de paridad dedicado.

La implementación requiere al menos tres discos:dos para almacenar tiras de datos y uno dedicado para almacenar paridad y proporcionar redundancia. Como cada disco es independiente y no hay rotación sincronizada, no se necesita un controlador.

La configuración de RAID 4 es propensa a cuellos de botella cuando se almacenan bits de paridad para cada bloque de datos en una sola unidad. Dichos cuellos de botella del sistema tienen un gran impacto en el rendimiento del sistema.

Ventajas de RAID 4

• Operaciones de lectura rápida.
• Baja sobrecarga de almacenamiento.
• Solicitudes de E/S simultáneas.

Desventajas de RAID 4

• Cuellos de botella que tienen un gran efecto en el rendimiento general.
• Operaciones de escritura lentas.
• La redundancia se pierde si falla el disco de paridad.

Cuándo se debe usar Raid 4

Teniendo en cuenta su configuración, RAID 4 funciona mejor con casos de uso que requieren procesos secuenciales de lectura y escritura de datos de archivos grandes. Aún así, al igual que con RAID 3, en la mayoría de las soluciones, RAID 4 se reemplazó con RAID 5.

Raid 5:Striping con paridad

RAID 5 se considera la implementación de RAID más segura y común. Combina striping y paridad para proporcionar una configuración rápida y confiable. Tal configuración le da al usuario usabilidad de almacenamiento como con RAID 1 y la eficiencia de rendimiento de RAID 0.

Este nivel de RAID consta de al menos tres discos duros (y como máximo, 16). Los datos se dividen en tiras de datos y se distribuyen en diferentes discos de la matriz. Esto permite altas tasas de rendimiento debido a las transacciones de datos de lectura rápida que se pueden realizar simultáneamente en diferentes unidades de la matriz.

Los bits de paridad se distribuyen uniformemente en todos los discos después de que se haya guardado cada secuencia de datos. Esta función garantiza que aún tenga acceso a los datos de los bits de paridad en caso de que falle la unidad. Por lo tanto, RAID 5 proporciona redundancia a través de bits de paridad en lugar de duplicación.

Ventajas de RAID 5

• Alto rendimiento y capacidad.
• Velocidad de lectura rápida y fiable.
• Tolera la falla de un solo disco.

Desventajas de RAID 5

• Tiempo de reconstrucción más largo.
• Utiliza la mitad de la capacidad de almacenamiento (debido a la paridad).
• Si falla más de un disco, se pierden los datos.
• Más complejo de implementar.

Cuándo se debe usar Raid 5

RAID 5 se usa a menudo para servidores de archivos y aplicaciones debido a su alta eficiencia y almacenamiento optimizado. Además, es la mejor solución rentable si el acceso continuo a los datos es una prioridad o si necesita instalar un sistema operativo en el arreglo.

Raid 6:Striping con doble paridad

RAID 6 es una matriz similar a RAID 5 con la adición de su función de doble paridad. Por este motivo, también se conoce como RAID de doble paridad.

Esta configuración requiere un mínimo de cuatro unidades. La configuración se parece a RAID 5 pero incluye dos bloques de paridad adicionales distribuidos en el disco. Por lo tanto, utiliza fraccionamiento a nivel de bloque para distribuir los datos en la matriz y almacena dos bloques de paridad para cada bloque de datos.

La creación de bandas a nivel de bloque con dos bloques de paridad permite dos errores de disco antes de que se pierdan los datos. Esto significa que, en caso de que fallen dos discos, RAID aún puede reconstruir los datos necesarios.

Su rendimiento depende de cómo se implemente la matriz, así como del número total de unidades. Las operaciones de escritura son más lentas en comparación con otras configuraciones debido a su característica de doble paridad.

Ventajas de RAID 6

• Alta tolerancia a fallas y fallas de unidades.
• Eficiencia de almacenamiento (cuando se usan más de cuatro unidades).
• Operaciones de lectura rápida.

Desventajas de RAID 6

• El tiempo de reconstrucción puede tardar hasta 24 horas.
• Rendimiento de escritura lento.
• Complejo de implementar.
• Más caro.

Cuándo se debe usar Raid 6

RAID 6 es una buena solución para aplicaciones de misión crítica donde no se puede tolerar la pérdida de datos. Por lo tanto, a menudo se usa para la gestión de datos en los sectores de defensa, salud y banca.

Raid 10:Reflejo con franjas

RAID 10 es parte de un grupo llamado RAID anidado o híbrido, lo que significa que es una combinación de dos niveles de RAID diferentes. En el caso de RAID 10, la matriz combina duplicación de nivel 1 y distribución en bandas de nivel 0. Esta matriz RAID también se conoce como RAID 1+0.

RAID 10 utiliza la duplicación lógica para escribir los mismos datos en dos o más unidades para proporcionar redundancia. Si un disco falla, hay una imagen reflejada de los datos almacenados en otro disco. Además, la matriz utiliza bandas a nivel de bloque para distribuir fragmentos de datos en diferentes unidades. Esto mejora el rendimiento y la velocidad de lectura y escritura, ya que se accede a los datos simultáneamente desde varios discos.

Para implementar dicha configuración, la matriz requiere al menos cuatro unidades, así como un controlador de disco.

Ventajas de RAID 10

• Alto rendimiento.
• Alta tolerancia a fallas.
• Operaciones rápidas de lectura y escritura.
• Tiempo de reconstrucción rápido.

Desventajas de RAID 10

• Escalabilidad limitada.
• Costo (en comparación con otros niveles de RAID).
• Utiliza la mitad de la capacidad de espacio en disco.
• Más complicado de configurar.

Cuándo se debe usar Raid 10

RAID 10 se usa a menudo en casos de uso que requieren almacenar grandes volúmenes de datos, tiempos rápidos de lectura y escritura y alta tolerancia a fallas. En consecuencia, este nivel de RAID a menudo se implementa para servidores de correo electrónico, servidores de alojamiento web y bases de datos.

RAID no estándar

Los niveles RAID mencionados anteriormente se consideran implementaciones RAID estándar o de uso común. Sin embargo, hay una miríada de formas de configurar matrices redundantes de discos independientes.

En consecuencia, muchos proyectos y empresas de código abierto han creado sus propias configuraciones para cumplir con sus necesidades. Como resultado, hay muchas implementaciones de RAID no estándar, como:

• RAID-DP
• Linux MD RAID 10
• RAID-Z
• Extensor de unidad
• RAID desagrupado

RAID anidado (híbrido)

Puede combinar dos o más niveles RAID estándar para garantizar un mejor rendimiento y redundancia. Estas combinaciones se denominan niveles RAID anidados (o híbridos).

Las implementaciones de RAID híbrido reciben el nombre de los niveles de RAID que incorporan. En la mayoría de los casos, incluyen dos números donde su orden representa el esquema de capas.

Los niveles populares de RAID híbrido incluyen:

• RAID 01 (striping and mirroring; también conocido como "espejo de rayas")
• RAID 03 (fragmentación a nivel de byte y paridad dedicada)
• RAID 10 (duplicación de disco y creación de bandas rectas a nivel de bloque)
• RAID 50 (paridad distribuida y fraccionamiento directo a nivel de bloque)
• RAID 60 (paridad dual y fraccionamiento directo a nivel de bloque)
• RAID 100 (una franja de RAID 10)

Tipos de implementación de RAID

Hay tres formas de utilizar RAID, que difieren según el lugar donde se lleva a cabo el procesamiento.

RAID basado en hardware

Al instalar el hardware configuración, inserte una tarjeta controladora RAID en una ranura PCI-Express rápida en la placa base y conéctela a las unidades. También hay disponibles cajas de unidades RAID externas con una tarjeta controladora integrada.

RAID basado en software

Para el software configuración, conecta las unidades directamente a la computadora, sin usar un controlador RAID. En ese caso, administra los discos a través del software de utilidad en el sistema operativo.

RAID basado en controlador/firmware

RAID basado en firmware (también conocido como RAID basado en controlador) son sistemas RAID que a menudo se almacenan directamente en la placa base. Todas sus operaciones son realizadas por la CPU de la computadora, no por un procesador dedicado.