Público objetivo
Este artículo es una introducción a (o una revisión básica de) las opciones de almacenamiento que utilizan varias unidades de disco de computadora.
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Introducción
RAID, (Arreglo redundante de discos económicos, o a menudo ahora, Arreglo redundante de discos independientes) abarca un conjunto estándar de la industria de tecnologías mejoradas de almacenamiento de datos. RAID combina los recursos de almacenamiento de varias unidades de disco físico en un solo dispositivo lógico reconocido por el sistema operativo de la computadora. Viene en varias implementaciones estándar llamadas niveles , cada uno de los cuales tiene diferentes compensaciones de costo/beneficio, incluido el rendimiento y la resistencia de lectura/escritura del disco.
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Niveles RAID comunes
RAID 0
Una configuración RAID 0 une varias unidades físicas en una sola unidad lógica que tiene un espacio igual a la suma de las unidades constituyentes. Utiliza un proceso llamado striping para escribir un segmento de datos, o franja, en el primer disco, coloca el siguiente segmento en el segundo disco, y así sucesivamente, hasta el último disco de la matriz. El proceso se repite para todos los segmentos subsiguientes, colocándolos por turnos.
Esta configuración ofrece un mejor rendimiento de lectura/escritura en una sola unidad (u otras configuraciones de RAID), pero no ofrece protección de datos en caso de que una unidad falle; de hecho, la pérdida de cualquier unidad del conjunto da como resultado la pérdida de todo el conjunto. RAID 0 requiere un mínimo de dos unidades.
INCURSIÓN 1
RAID 1 usa un proceso llamado duplicación para crear una copia redundante de datos en cada unidad que sea miembro de la matriz. Debido a que RAID 1 duplica los datos, la capacidad útil total es la mitad del total de la unidad, en comparación con RAID 0. Entonces, por ejemplo, dos unidades de 1 TB, configuradas como RAID 1, pueden almacenar un total de solo 1 TB. Sin embargo, en el caso de que una unidad falle, aún puede acceder a sus datos desde la unidad restante.
RAID 5
RAID 5 funciona de manera similar a la fragmentación de RAID 0, pero también crea una pieza adicional de datos llamada paridad que se deriva matemáticamente de los datos existentes en las otras unidades. Estos datos de paridad, distribuidos uniformemente entre todas las unidades, permiten volver a calcular los datos originales si no se puede acceder a esos datos, como en el caso de una falla de la unidad. Tiene una capacidad de recuperación similar a RAID 1, en el sentido de que la matriz puede funcionar si falla una unidad, al tiempo que ofrece algo del aumento de velocidad de RAID 0. RAID 5 requiere al menos tres unidades físicas.
RAID 6
Similar en muchos aspectos al nivel 5, el nivel 6 de RAID agrega información de paridad adicional, lo que permite que hasta dos unidades fallen sin afectar la disponibilidad del sistema. RAID 6 requiere un mínimo de cuatro unidades físicas.
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RAID anidado
También puede combinar niveles de RAID para obtener beneficios adicionales. Esta técnica, llamada RAID anidado , combina unidades físicas con un nivel de RAID y une las unidades lógicas resultantes en otro. Los niveles de RAID anidados se escriben como números de dos y tres dígitos:el primer dígito es el nivel "más interno" que rige las unidades físicas y los siguientes dígitos indican cómo se combinan las unidades lógicas. Los niveles de RAID anidados que se enumeran a continuación son ejemplos de uso frecuente, aunque son posibles varios otros.
RAID 10
El nivel 10 de RAID, también escrito como “1+0”, combina las técnicas y los beneficios de los niveles 1 y 0. En RAID 10, configura varios conjuntos de discos duplicados RAID 1 y luego los une en una única unidad RAID 0 lógica. Por ejemplo, con cuatro unidades, crea dos conjuntos de unidades lógicas RAID de nivel 1 que constan de dos unidades físicas cada uno. Luego, las dos unidades lógicas se combinan para crear una única unidad RAID 0. RAID 10 tiene dos beneficios principales:operación continua a pesar de múltiples fallas en la unidad y procesamiento de E/S rápido. Cada uno de los conjuntos de RAID 1 duplicados tolera una sola falla de unidad, aunque si fallan ambas unidades en una de las configuraciones de RAID 1, falla todo el conjunto.
RAID 50
El nivel 50 es una combinación de los niveles 5 y 0. Aquí, varios conjuntos de nivel 5 son elementos de una única unidad lógica RAID 0. Cada uno de los conjuntos de nivel 5 puede sobrevivir a la falla de una unidad individual. El total El conjunto puede sobrevivir a la falla de dos o más unidades, siempre que ninguno de los conjuntos de nivel 5 tenga más de una unidad fallida. Por ejemplo, configura nueve unidades como tres grupos de nivel 5 de tres unidades cada uno. Cada uno de estos grupos puede continuar a pesar de una sola falla en la unidad, por lo que el conjunto completo de nueve puede manejar hasta tres fallas en la unidad siempre que no exceda una por grupo.
RAID 100
El nivel RAID 100, o 1+0+0, utiliza discos duplicados RAID 1 combinados en dos o más conjuntos RAID 0. Los conjuntos RAID 0 se combinan nuevamente con un RAID 0 externo en una sola unidad lógica. Si bien es costosa en términos de sobrecarga del disco, ya que la duplicación ocupa el 50 por ciento del espacio disponible, ofrece ventajas de rendimiento significativas sobre otras técnicas. RAID 100 es ideal para bases de datos muy grandes y muy activas donde la velocidad y el tiempo de actividad son importantes. RAID 100 requiere un mínimo de 8 unidades:comienza creando cuatro unidades RAID 1, luego fusiona cada par de unidades RAID 1 en dos conjuntos de RAID 0 y finalmente une las dos unidades RAID 0 con RAID 0 nuevamente en una sola unidad lógica .
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Otros niveles de RAID, poco comunes u obsoletos
Los niveles de RAID 2, 3, 4 y 7 también existen, pero no son de uso común o están obsoletos. El nivel 2, por ejemplo, requería una sincronización compleja del mecanismo de accionamiento, aumentando los costos y provocando su virtual abandono. El nivel 7 es un estándar patentado desarrollado por Storage Computer Corporation, que desde entonces cerró. Los niveles 3 y 4 son similares al nivel 5, aunque menos comunes.
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Hardware y Software
Existen enfoques tanto de hardware como de software para implementar RAID. Los métodos de software se basan en gran medida en las funciones de administración de discos integradas de un sistema operativo, como las que ofrecen Windows Server de Microsoft, Mac OS X de Apple y Linux. Sin embargo, cuando utiliza el enfoque de software para RAID, aumenta la carga de trabajo de la CPU del servidor, lo que puede afectar el rendimiento general del sistema.
La alternativa de hardware a RAID utiliza un controlador de disco inteligente con su propia CPU y memoria. Este enfoque impone poca o ninguna carga adicional a la CPU principal, pero agrega costos al hardware del servidor. Al planificar un sistema basado en RAID, verifique su hardware y software para asegurarse de que admitan el nivel de RAID que desea implementar.
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RAID y SSD
Las técnicas RAID funcionan con unidades de disco duro tradicionales (HDD) o unidades de estado sólido (SSD). Cuando se aplica RAID 0 a varios SSD, las ganancias de rendimiento de E/S pueden ser sorprendentes. Sin embargo, los aumentos de rendimiento con el nivel 5 y SSD pueden ser complicados. Una matriz RAID 5 puede ser más lenta que una sola SSD para las operaciones de escritura, ya que las unidades escriben paridad y datos de usuario.
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RAID y copias de seguridad
RAID no sustituye a las copias de seguridad de datos periódicas . Si bien la mayoría de los niveles de RAID reducen el tiempo de inactividad y eliminan el dolor de la mayoría de las situaciones de falla de la unidad, no pueden compensar la pérdida de archivos individuales, como por error humano o corrupción, o por pérdidas en todo el sistema debido a incendios u otras catástrofes físicas. Vale la pena pensar en RAID no como una panacea sino como una herramienta adicional para mejorar la confiabilidad y disponibilidad del servidor.
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Conclusión
RAID es una tecnología de almacenamiento de datos que une varias unidades físicas (HDD o SSD) en una sola unidad. Dependiendo de cómo se implemente RAID, puede ofrecer una velocidad de E/S notablemente mejorada, un tiempo de inactividad reducido o una combinación de ambos. Saber lo que ofrecen los distintos niveles puede ayudarlo a determinar la implementación que mejor se adapte a sus necesidades de almacenamiento de datos.
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