Raids
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Gómez Paola¹, Lindao Lorena², Barzola Katherin 3 , Hector Quiroga⁴, Reyes Washington 5 Facultad de Sistemas y Telecomunicaciones Universidad Estatal Península de Santa Elena La Libertad – Ecuador [email protected]¹, [email protected]², [email protected] 3 ,[email protected] 4 , [email protected] 5 [email protected]⁶ Sistemas Operativos Arreglos de disco duro, manejo de sistemas RAID Resumen Este documento tiene como propósito dar a conocer las técnicas denominadas arreglos redundante de disco baratos o más conocidas como RAID, definir su objetivo, detallar en que consiste el modo de fallos de las unidades y especificar detalladamente cada una de sus configuraciones que comprenden de 0 y 5.
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Gómez Paola¹, Lindao Lorena², Barzola Katherin3, Hector Quiroga⁴, Reyes Washington 5
Facultad de Sistemas y Telecomunicaciones Universidad Estatal Península de Santa Elena
La Libertad – Ecuador
[email protected]¹, [email protected]²,
[email protected],[email protected] 4, [email protected]
Sistemas Operativos
Arreglos de disco duro, manejo de sistemas RAID
Resumen
Este documento tiene como propósito dar a conocer las técnicas denominadas arreglos
redundante de disco baratos o más conocidas como RAID, definir su objetivo, detallar en
que consiste el modo de fallos de las unidades y especificar detalladamente cada una de sus
configuraciones que comprenden de 0 y 5.
I Introducción
Las unidades de disco modernas resultan
muy confiables. Cuya confiabilidad se mide
en términos de tiempo medio entre fallos,
o MTBF (mean time between failures). A
pesar de esto podemos mejorar esta
confiabilidad para obtención de tiempos de
vida aún mayores mediante técnicas
denominadas arreglos redundantes de
discos baratos o RAID (redundant arrays of
inexpensive disks).
II Desarrollo
RAID es un sistema el cual permite
almacenar información en una cantidad de
discos (n), de tal forma que agilice el
proceso máquina-disco.
El sistema RAID evitará en lo más posible la
pérdida de data de la siguiente manera:
Los discos optimizados para RAID poseen
circuitos integrados que detecta si el disco
está fallando, de ser así este circuito se
encargará por encima del tiempo real de
sacar la información y almacenarla en los
otros discos, o si es el caso en el "hot
spare". Un hot spare es un disco que
permanece siempre en el sistema
esperando a que otro se estropee y él
entre directamente en funcionamiento.
Una de las ventajas del sistema RAID es la
posibilidad, con los discos hot swap, de
conectarlos y desconectarlos en
"caliente",es decir, que si un disco falla no
hará falta el apagar el sistema para
remplazarlo.
Los modos de fallos de las unidades deben
ser independientes: (Elmasri Ramez,Gil
Carrick A.,Levine Davis, 2010) Esto quiere
decir que las unidades deben operar en
canales de E/S por separado y los
controladores también para obtener
confiabilidad y rendimiento óptimos. De no
ser así, las técnicas siguen evitando la
perdida de datos, pero podría ocurrir que
los datos no estén disponibles mientras se
sustituye un componente compartido.
(Elmasri Ramez,Gil Carrick A.,Levine Davis,
2010) El soporte para configuraciones RAID
aunque se puede hacer en controladores
de disco, no tiene que hacerse en un
controlador específico. Se puede controlar
el proceso RAID en un módulo de software
de un SO.
Cabe destacar que en el mercado existen
diferentes maneras de hacer RAID: por
hardware con una controladora dedicada,
por software desde la controladora en
placa base. En Dakel montamos sólo
controladoras Raid por hardware, ya que
son las que ofrecen un rendimiento
excelente y una protección superior para
equipos empresariales.
Figura 1. TARJETA CONTROLADORA
Ofrecemos controladoras RAID de dos
fabricantes líderes para adecuarnos a las
necesidades de cada aplicación.
Actualmente todas las controladoras RAID
que disponemos pueden soportar las tres
tecnologías SAS, SATA y SSD, y ofrecer un
rendimiento de 6Gb/s y 12Gb/s.
Figura 2. HARDWARE RAID
Nombre NumBits NumDisp MB/s Conector
Max
Longitud
Cable
SCSI-1 8 7 5 50 pines
BajaDens 6 mts
SCSI-2
(alias)
Fast
scsi, o
Narrow
scsi
8 7 10 50 pines
AltaDens 3 mts
SCSI-3
(alias)
Ultra, o
Fast20
8 7 20 50 pines
AltaDens 3 mts
Ultra
Wide
(alias)
Fast
scsi-3
16 15 40 68 pines
AltaDens 1,5 mts
Ultra2 16 15 80 68 pines
AltaDens 12 mts
Figura 3. DISCOS DUROS QUE UTILIZAN RAID
Configuraciones RAID
En la actualidad en el software de mayor
parte del sistema operativo se ofrecen
RAID el 0 y 5.
En RAID se muestran tres técnicas
especiales para dichas configuraciones:
Trabajo en espejo (copiar datos a
más de una unidad)
Reparto (descomponer archivos y
distribuirlos en más de una
unidad).
Corrección de errores (los datos
redundantes se almacenan,
permitiendo la detección y posible
corrección de errores)
Niveles RAID
RAID 0.- Disk Striping "La más alta
transferencia, pero sin tolerancia a fallos"
Llamado también fraccionamiento, reparte
los datos en pequeños segmentos que se
distribuyen entre varias unidades. Este
nivel no ofrece tolerancia al fallo, al no
existir redundancia, no ofrece ninguna
protección de los datos. El fallo de
cualquier disco del RAID tendría como
resultado la pérdida de los datos y sería
necesario restaurarlos desde una copia de
seguridad. 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. Se necesita un
mínimo de dos unidades para implementar
una solución.
Figura 4. RAID 0
RAID 1.-Mirroring "Redundancia. Más
rápido que un disco y más seguro"
Llamado también discos en espejo. Se basa
en la utilización de discos adicionales sobre
los que se realiza una copia síncrona de los
datos que se están modificando. Ofrece
una excelente disponibilidad de los datos
con redundancia total de los mismos. Para
esto, se duplican todos los datos de una
unidad en otra. De este modo 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
duplicada sin que se produzcan
interrupciones. Es una alternativa costosa
para los grandes sistemas, ya que las
unidades se deben añadir en pares para
aumentar la capacidad de
almacenamiento.
Figura 5. RAID 1
Raid 2 : Hamming code for Error
Correction
Es el primer nivel de Raid que usa código
de correcciones de error utilizando la
“generación Hamming” de código de error.
Con único de paridad solo se puede
detectar un único error, pero si está
interesado en la recuperación de más
errores son necesarios más discos
adicionales. Este nivel cuenta con varios
discos para bloques de redundancia y
corrección de errores. La división es a nivel
de bits, cada byte se graba con un bit cada
uno de los discos y un bit de paridad en el
noveno y el acceso es simultáneo a todas
las unidades tanto en operaciones de
escritura como lectura. Algunos de estos
discos son empleados para códigos de
error, los cuales se emplean para
referencias de los datos en caso de que
falle uno de los discos. Este nivel tiene un
costo bastante elevado ya que necesitamos
muchos discos para mantener los códigos
de error.
Ventajas
- Se emplea para mejorar de demanda y
también la velocidad de transferencia.
- Podemos recuperar los datos gracias a los
discos de código de error.
Inconvenientes
- Solución cara ya que requeriremos mucho
disco para guardar los códigos de error.
- Tiempo de escritura de datos bastante
lentos, incluso aunque los datos se separen
en los diferentes discos.
Figura 6. RAID 2
RAID 3
Sistemas de disco en paralelo con disco de
paridad para corrección de errores.
Conocido también como Striping con
paridad delicada.
Utiliza también un disco de protección de
información separado para almacenar
información de control codificada con lo
que se logra una forma más eficaz de
proporcionar redundancia de datos. Este
control de información codificada o
paridad proviene de los datos almacenados
en los discos y permite la reconstrucción de
información en caso de fallas. Se requieren
como mínimo 3 discos y se utiliza la
capacidad de un disco para la información
de control.
Resultan más adecuados para sistemas en
los que transfieren grandes cantidades de
datos secuencialmente, ejemplo audio,
video. Para estos es el nivel Raid más
eficiente ya que nunca es necesario leer
modificar, escribir el bloque de paridad. Es
menos apropiado para el tipo de acceso de
base de datos en los cuales se necesitan
transferir pequeñas unidades de datos de
manera aleatoria.
Ventajas
- Alto rendimiento para aplicaciones de
velocidad de transferencia alta.
- Gracias al disco de paridad podemos
recuperar datos.
Inconvenientes
- Si perdemos el disco de paridad
perdemos toda la información redundante
que teníamos.
- Tipo de escritura de datos bastante lento.
Figura 7. RAID 3
RAID 4 Independient Disk Array (IDA)
Sistemas de discos independientes con
disco de control de errores.
En el nivel 4 de raid los bloques de datos
pueden ser distribuidos a través de
un grupo de discos para reducir el tiempo
de transferencia y explotar toda la
capacidad de transferencia de datos de
la matriz de disco .El nivel 4 de Raid es
preferible al nivel 2 de Raid para pequeños
bloques de datos , porque en este nivel ,
los datos son distribuidos por sectores y no
por bits .Otra ventaja del nivel 4 de RAID
frente a los niveles 2 y 3 es que al mismo
tiempo puede estar activa más de una
operación de lectura escritura sobre el
conjunto de discos .
Cada disco graba un bloque de datos
distinto, y un disco adicional graba un
código de corrección de errores. Si falla un
disco, su información se puede
recomponer; solo perdemos la capacidad
de un disco, pero éste está muy saturado.
El nivel 4 de RAID tiene división a nivel de
bloques y el acceso al arreglo de discos es
paralelo, pero no simultaneo. Posee un
delicado a paridad y corrección de errores.
La operación de escritura se realiza en
forma secuencial y la lectura en paralelo,
Ventajas:
• Buen rendimiento en las escrituras de
datos.
• Tiene integridad de datos
Inconvenientes:
• Si perdemos el disco de parida, perdemos
toda la información redundante que
Teníamos.
• Menos rendimiento en las lecturas de
datos
Figura 8. RAID 4
RAID 5
Igual que el anterior, pero el disco que
graba el código de corrección se va
alternando. Rápido, seguro, y sólo pierde la
capacidad de un disco. Pero necesita al
menos 3 discos.
Ventajas: Es el esquema de protección de
información más usado comúnmente, ya
que proporciona un buen rendimiento
general con una mínima pérdida de
capacidad. Además el sistema tiene
suficiente redundancia para ser tolerante a
fallos.
Desventajas: Menores prestaciones que en
RAID 1. No plantea una solución al fallo
simultáneo en dos discos.
Figura 9. RAID 5
III Conclusiones
Podemos concluir que los discos RAID
combinan varios discos duros en un
arreglo, almacena la información
alcanzando mayor velocidad, evitando que
se pierdan datos si uno o más discos llegan
a fallar, además obtiene más espacio y
permite que el sistema pueda seguir
funcionando incluso cuando uno a más
discos se estropee.
IV Recomendaciones
Conocer los diferentes niveles para
poder escoger el nivel apropiado
para determinadas aplicaciones y
entornos informáticos según las
necesidades de los usuarios con
respecto a la velocidad y
capacidad.
Una buena opción sería el RAID 3
ya que brinda una alta velocidad de
transferencia para gráficos,
imágenes y aplicaciones, en las que
requerimos gran transferencia de
datos.
El manejo de discos RAID asegura
la integridad de los datos y si un
disco falla este certifica un
funcionamiento continuo y a la vez
permite el reemplazo de la unidad
defectuosa sin necesidad de
detener los procesos que se estén
ejecutando.
Bibliografía
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![Extremadura Raid | LEXRA 2016 · 2016. 3. 8. · 2g LEXRA I Raid Tierra bog.wdd de Barro 415 Junioh endraleio-Villalba de los Barros] raids eaventura Excmo. Ayuntamiento Almendralejo](https://static.fdocuments.ec/doc/165x107/5fbc5a7d539e4d471e54f53a/extremadura-raid-lexra-2016-2016-3-8-2g-lexra-i-raid-tierra-bogwdd-de-barro.jpg)
