RAID: que es, como funciona y como usarlo

Gracias a la mayor velocidad de acceso a la información que ofrecen los discos de estado sólido, es decir, los  SSD , así como a las continuas evoluciones tecnológicas introducidas en los discos duros clásicos, hoy en día, para intentar conseguir un rendimiento aún mejor con tu ordenador, ya no existe el necesita utilizar muchos discos al mismo tiempo. A pesar de estas importantes mejoras, aún no se ha eliminado por completo la necesidad de adoptar estrategias particulares que sean capaces de evitar la pérdida de información valiosa, debido a fallos o mal funcionamiento repentinos del disco. Por eso en este artículo voy a explicar RAID , o más bien  qué es RAID ,  cómo funciona RAID, así como también  cómo se usa RAID .

Índice

¿Qué es RAID?

El término RAID deriva del acrónimo en inglés de  r edundant a rray of i ndependent d isks , en italiano,  conjunto redundante de discos independientes . En la práctica, RAID no indica más que una técnica que permite al controlador, capaz de gestionar las diferentes unidades de almacenamiento, dividir los datos entre los múltiples discos presentes, de tal forma que se pueda incrementar el rendimiento, la seguridad e incluso la tolerancia. contra cualquier avería.

Cómo funciona RAID

Dado que la gestión del rendimiento, la seguridad y la tolerancia ante posibles fallos varían según la estrategia elegida, para entender qué configuración de RAID se adapta mejor a tus necesidades, sería recomendable conocer primero cuántos y qué tipos de RAID existen. En la práctica, de hecho, existen tipos de RAID básicos, que van desde el nivel 0 al nivel 7, y tipos de RAID anidados, que no son más que los tipos de RAID básicos combinados de tal manera que aprovechan las características de uno o de los otro tipo.

Precisamente por estas razones, intentaré explicarte cómo funciona RAID, comenzando primero con los tipos de RAID básicos más explotados, especialmente en casa o en la oficina, y luego pasando a los tipos de RAID más avanzados, explotados especialmente en el negocio. ambiente.

Configuraciones RAID básicas

RAID 0

RAID 0

El tipo de RAID de nivel 0, a veces también llamado  striping (que se pronuncia stràiping ), divide los datos en bloques iguales, cada uno de los cuales se escribe luego en un disco diferente. En este caso, para la realización de un nivel RAID 0, es necesario utilizar al menos dos discos, mientras que, en lo que respecta a la capacidad real, esta es en cambio igual a la capacidad del disco más pequeño multiplicado por el número total de discos utilizados. .

En cuanto a las ventajas del nivel RAID 0, cabe mencionar la facilidad con la que se puede implementar, además del rendimiento casi proporcional a la cantidad de discos utilizados.
En este caso, sin embargo, no es un RAID real ya que el nivel 0 no ofrece ninguna garantía contra cualquier falla, de hecho, si un disco se rompe, todos los datos se perderán de inmediato. En este caso, además, la probabilidad de que un disco pueda fallar aumenta en proporción al número de discos utilizados.


El nivel RAID 0 es, por tanto, un tipo de RAID dirigido a aquellos que tienen que procesar archivos de diferente naturaleza, es decir, vídeo, audio o imágenes, y a aquellos que necesitan utilizar todos esos programas particulares que necesitan transferir grandes cantidades de datos.
Por el contrario, el nivel RAID 0 no se recomienda en todos aquellos casos en los que la seguridad de los datos juega el papel más importante.

RAID 1

RAID 1

En el nivel RAID 1, que sigue una lógica de «espejo», por así decirlo, de hecho a veces también se le llama espejo , que en italiano significa  espejo , los datos se escriben primero en el disco principal y luego se replican en uno o varios discos secundarios. En este caso, para la realización de un nivel RAID 1, es necesario utilizar al menos dos discos, mientras que la capacidad real es igual en cambio solo a la capacidad del disco que tiene el tamaño más pequeño. Al contrario de lo que ocurre con el nivel 0, en el nivel RAID 1, sin embargo, también se admite el fallo de todos los discos presentes excepto, no obstante, el de al menos uno.

El nivel RAID 1 es, por tanto, la configuración RAID más sencilla, ya que no solo garantiza la replicación de datos combinada con la tolerancia ante posibles fallos (en este nivel, de hecho, si un disco se daña, será suficiente con sustituirlo, incluso en modo
hot swap, para restaurar los datos perdidos), pero en algunos casos este nivel también permite un ligero aumento en el rendimiento de lectura, ya que al menos en teoría el controlador puede realizar múltiples lecturas simultáneamente. En cuanto a las desventajas, hay que decir que el RAID de nivel 1 es el que tiene la peor gestión del espacio disponible, de hecho la capacidad total será igual solo a la del disco más pequeño. Además, dado que los datos deben escribirse en todos los discos simultáneamente, el rendimiento de escritura que se puede lograr con un nivel RAID 1 será comparable al que se puede lograr con un solo disco. Como resultado, no habrá un aumento tangible en el rendimiento en este caso.

Por tanto, se recomienda el nivel RAID 1 para todas aquellas aplicaciones en las que la continuidad del servicio juega un papel fundamental.

RAID 5

RAID 5

Gracias al uso del bit de paridad , el nivel de RAID 5 puede considerarse, en todos los aspectos, la configuración de RAID más adecuada para cualquier uso, ya que este último ofrece tanto un aumento del rendimiento como una mayor seguridad de los datos. En este caso, sin embargo, el número mínimo de discos aumenta a tres, mientras que la capacidad real es igual a la del disco más pequeño multiplicado por el número total de discos menos uno. Por ejemplo, si desea crear un RAID de nivel 5 con tres discos de 2 terabytes cada uno, en este caso la capacidad real será 2 TB x (3 – 1 discos) = 2 TB x 2 discos, que son 4 terabytes.

Dada la capacidad de escribir y leer en varios discos al mismo tiempo, en RAID nivel 5 el rendimiento que se puede obtener aumenta según la cantidad de discos utilizados, al igual que en RAID nivel 0. Sin embargo, a pesar de la alta velocidad en la lectura de datos combinado con una velocidad media a la hora de escribirlos, si un disco en RAID nivel 5 falla, el rendimiento general se verá afectado en mayor o menor medida según el controlador utilizado.
Es más, a pesar de ser una operación bastante simple, la reconstrucción de todo el sistema RAID 5 en caso de falla puede llevar mucho tiempo. Sin embargo, existe una versión llamada RAID 5
Enhanced que, gracias al uso de un disco adicional, permite que el sistema RAID se reconstruya más rápido tan pronto como se detecten daños en uno de los discos.

RAID 6

RAID 6

El nivel 6 de RAID funciona de forma muy similar al nivel 5, de hecho, la única diferencia con este último consiste únicamente en el uso de dos discos para la paridad de datos en lugar de uno solo. De esta forma es posible resistir la falla simultánea de dos discos, a diferencia de RAID nivel 5 que tolera solo uno como máximo. Sin embargo, en el nivel RAID 6, el número mínimo de discos aumenta a cuatro, mientras que la capacidad real es igual a la del disco más pequeño multiplicado por el número total de discos menos dos. Por ejemplo, si desea construir un RAID de nivel 6 con cuatro discos de 2 terabytes cada uno, en este caso la capacidad real será 2 TB x (4 – 2 discos) = 2 TB x 2 discos, que son 4 terabytes.

Desafortunadamente, al igual que en el nivel RAID 5, incluso en el nivel RAID 6, el daño a un solo disco afecta el rendimiento general de todo el sistema RAID.
Por lo tanto, incluso en este caso, la recuperación de toda la estructura RAID puede llevar mucho tiempo. Sin embargo, gracias al uso de la versión RAID 6
Enhanced , será posible restaurar el sistema RAID más rápidamente agregando un disco adicional que se activará tan pronto como se detecte la falla de uno de los discos.

Configuraciones RAID anidadas

Como ya se mencionó, además de las configuraciones RAID básicas, para crear un sistema RAID también es posible utilizar configuraciones RAID anidadas en las que los elementos que están en la base del sistema RAID son ellos mismos configuraciones RAID. En estos casos, el tipo de sistema RAID generalmente se indica mediante una secuencia de dígitos que comienza desde el nivel más anidado y luego sube hasta el más externo. Sin embargo, si se desea, también es posible utilizar otra representación en la que las cifras utilizadas estén separadas por el signo «+».

RAID 10 (1 + 0)

El nivel RAID 10, que también puede denominarse 1 + 0, es el tipo de RAID anidado más simple. En este caso, en la base del sistema RAID 0 no hay nada más que discos en una configuración RAID 1:

RAID 10

Gracias al uso de esta estructura en particular, el RAID de nivel 10 permite tener rendimientos muy altos, en función del número de ramas presentes en el RAID de nivel 0, con un nivel de seguridad igualmente alto, en función del número de ramas presentes en RAID nivel 1. En este caso, por tanto, es posible utilizar todas aquellas aplicaciones que requieran un alto rendimiento y, al mismo tiempo, tolerancia a fallos. En cuanto al número de discos, en el nivel RAID 10 se requieren al menos cuatro discos, mientras que, en cuanto a la capacidad real, en este caso es igual a la del disco más pequeño multiplicado por el número total de discos presentes, dividiendo luego todos para dos. Por ejemplo, si desea crear un RAID de nivel 10 con cuatro discos de 2TB,

Comparando el nivel de RAID 10 con el nivel de RAID 0, se puede decir, por tanto, que el nivel 10 tiene una tolerancia mucho mejor a las fallas (de hecho, en el nivel 10 se permite la falla de dos discos, siempre que no formen parte del mismo nivel de rama 1), mientras que, si se compara con el nivel RAID 5, el nivel RAID 10 no necesita realizar cálculos especiales para poder almacenar datos.
Además, si un disco falla en el nivel RAID 10, en este caso el rendimiento general no se verá afectado significativamente, a diferencia de lo que sucede en el nivel RAID 5. En general, se podría decir que las únicas desventajas del nivel RAID 10 están representados solo por el costo y el espacio de almacenamiento que se reduce a la mitad.

RAID 50 (5 + 0) y RAID 60 (6 + 0)

Las configuraciones anidadas más complejas de RAID 10 se utilizan principalmente en el entorno empresarial, es decir, donde existe la necesidad de almacenar grandes cantidades de datos. Como ya es el caso con RAID nivel 10, las soluciones RAID nivel 50 y nivel 60 proporcionan respectivamente discos en configuración RAID 5 o RAID 6 en la base del sistema RAID 0:

RAID 50

En este caso, se requieren un mínimo de seis discos para el RAID 50 mientras que al menos ocho discos para el RAID 60, es decir, al menos dos ramas con el número mínimo respectivo de discos de las configuraciones RAID 5 y RAID 6. En el nivel 50 esto será igual a:

En esta fórmula,  D representa la capacidad del disco más pequeño, N el número total de discos y R , en cambio, el número de ramas. Por ejemplo, en un RAID de nivel 50 de dos ramas con un total de seis discos de 3 TB, la capacidad real sería 3 x (6 / 2-1) x 2 = 12 TB. En el nivel RAID 60, la capacidad real será igual a:

En esta fórmula, al igual que en la anterior,  D representa la capacidad del disco más pequeño, N el número total de discos y Ren su lugar, el número de sucursales. Por ejemplo, en un RAID de nivel 60 de dos ramas con un total de ocho discos de 4TB, la capacidad real sería 4 x (8 / 2-2) x 2 = 16TB. En conclusión, gracias a las características que ofrecen los niveles RAID 5 y RAID 6, así como al rendimiento que ofrece el nivel RAID 0, estas configuraciones RAID avanzadas son capaces de soportar incluso la falla de un solo disco, en el caso de RAID 50, o simultáneamente incluso dos, en el caso de RAID 60. Por lo tanto, solo si se exceden estos límites, habrá una pérdida completa de datos dentro de la rama única de nivel 0. Para resolver este problema, en lugar de las configuraciones RAID 50 y RAID 60 , sin embargo, a menudo se prefiere utilizar las versiones mejoradas , llamadas respectivamente 50e y 60e , que requieren el uso de un disco adicional en comparación con la configuración estándar de RAID 50 y RAID 60.

Por supuesto, además de estas, también hay otras configuraciones RAID anidadas que se pueden implementar siguiendo la lógica de las que se acaban de presentar. Sin embargo, cabe señalar que las configuraciones que soportan la falla de uno o más discos aún requieren un mantenimiento realizado a su debido tiempo, precisamente porque, a pesar del uso de las versiones Mejoradas , el proceso de reconstrucción de un disco grande realmente puede requerir muchas horas. , durante el cual todo el sistema RAID estará inevitablemente en riesgo. Para superar este problema, debe realizar una copia de seguridaden intervalos de tiempo bien establecidos, posiblemente a través de medios externos al sistema, y ​​quizás equípese con al menos un disco adicional, además del de las versiones mejoradas , para ser utilizado solo en caso de necesidad. Esto se debe a que durante la reconstrucción del sistema RAID sería recomendable limitar los accesos para no correr el riesgo de ralentizar todo el proceso de recuperación.

Cómo se usa RAID

Como ya se mencionó, RAID está vinculado al uso de un controlador especial. Este último se encuentra cada vez más integrado en las placas base y, por lo tanto, se gestiona a través de la  BIOS , de lo contrario también se puede agregar mediante la compra de una tarjeta de expansión adecuada  .. Precisamente por estos motivos, y gracias a la posibilidad que ofrecen algunos sistemas operativos, es posible implementar y gestionar RAID incluso solo a través del software. Sin embargo, este modo, obviamente, no ofrece el mismo rendimiento que se puede obtener del modo realizado vía hardware, de hecho el RAID realizado vía software presenta varias limitaciones, como la forma en que se puede iniciar el sistema RAID en sí, la Configuraciones RAID soportadas, y la imposibilidad de realizar un reemplazo en caliente de los discos, precisamente porque todas las operaciones necesarias para implementar un sistema RAID deben ser delegadas y administradas por el sistema operativo del momento, que a su vez ya utiliza el procesador y la memoria RAM. a otros propósitos mucho más tradicionales.

En pocas palabras, el RAID que ofrecen estos controladores, integrados o dedicados, no permite hacer un sistema RAID real, sino un cruce entre el modo software, que sigue siendo mejor que nada, y el hardware, que además para un buen controlador, también necesitaría una cierta cantidad de memoria RAM y un procesador que se ocupa exclusivamente de hacer los cálculos necesarios, sobre todo si se quiere utilizar las configuraciones RAID más exigentes.
Por lo tanto, para implementar un RAID en el verdadero sentido de la palabra, la mejor solución es, casi siempre, comprar un producto específico: el 
NAS .

Conclusiones

RAID, por tanto, es una técnica que ofrece varias ventajas para mejorar la seguridad de los sistemas de almacenamiento, como la gestión de datos centralizada combinada con la fiabilidad y la independencia del sistema operativo utilizado. Sin embargo, cuando desee crear una configuración RAID, también debe tener en cuenta varios aspectos negativos, como la competencia de los servicios en la nube ., el costo de implementarlo, las dificultades encontradas en su configuración, y no menos, también el ruido que emiten todos los discos cuando están en funcionamiento. Además, por muy eficiente y eficaz que sea, también existe el hecho de que un sistema RAID nunca podrá prevenir ningún daño causado por factores externos, contra los cuales siempre habrá muy poco que hacer. Sin embargo, en este punto espero que entienda qué es RAIDcómo funciona RAIDcómo se usa RAID .

Entradas relacionadas

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *