arreglos de disco
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Arreglos de Disco
Los arreglos redundantes de discos económicos originales son 5, desde el RAID 1 hasta el RAID5, y de manera similar comúnmente se hace referencia a un arreglo de discos sin redundancia
como RAID 0, aunque dado que no tiene redundancia quizá el nombre más apropiado sería AID.
Con el tiempo y la creación de circuitos más veloces nacieron nuevos esquemas y arquitecturasque superan a los niveles originales en diversas características.
RAID 0: Arreglo estriado (o en franjas) de discos sin
tolerancia a fallas.
RAID nivel 0 requiere al menos dos platinas de disco para poder ser implementado.
Funcionamiento
RAID 0 implementa un arreglo de discos en franjas en donde los datos son divididos en bloquesy cada bloque es almacenado en un disco distinto.
Ventajas
En esta configuración un arreglo de discos mejora el desempeño de entrada/salida al distribuir la
carga de escritura y lectura a través de varios canales y platinas de disco. El mejor desempeño esalcanzado cuando los datos son distribuidos en varios controladores con sólo un disco por
controlador.
• No hay sobrecarga por el cálculo de paridad• Diseño simple
• Sencillez de implementación.
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Desventajas
• No es un RAID debido a que no es redundante ni tolerante a fallas
• La falla de una platina resulta en la pérdida de los datos de todo el arreglo.
Recomendaciones
• Nunca se debe de utilizar en ambientes de misión crítica.
• Es muy útil en producción y edición de vídeo e imágenes, así como aplicaciones de
preimpresión.
• En general para aplicaciones que requieran de un alto ancho de banda.
RAID 1: Espejo y duplicación
RAID nivel 1 requiere al menos dos platinas de disco para poder ser implementado. Para mejor
desempeño, el controlador debe de ser capaz de realizar dos lecturas concurrentes independientes por par espejo o dos escrituras duplicadas por par de discos en espejo.
Funcionamiento
RAID 1 implementa un arreglo de discos en espejo en donde los datos son leídos y escritos de
manera simultánea en dos discos distintos.
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Ventajas
En esta configuración un arreglo de discos puede realizar una escritura o dos lecturas por par en
espejo, duplicando la tasa de transaccional de lectura de discos simples con la misma tasatransaccional de escritura que los discos tradicionales. Una redundancia total de datos significa
que no es necesaria la reconstrucción en caso de falla de algún disco, sino sólo una copia.
• La tasa de transferencia por bloques es la misma que en los discos tradicionales.
• Bajo ciertas circunstancias RAID 1 puede soportar fallas simultáneas múltiples de discos.
• Es el diseño RAID más simple.
• Sencillez de implementación.
Desventajas
• Es el que tiene mayor derroche de disco de todos los tipos de RAID, con el 100% dederroche.
• Típicamente la función RAID es llevada a cabo por el software del sistema cargando a la
UCP ó al servidor, degradando el desempeño del mismo.
• Probablemente no soporte cambio en caliente de un disco dañado cuando se implementa por software.
Recomendaciones
• Buscar una implementación por hardware.
• Funciones administrativas y financieras.
• En general para aplicaciones que requieran de una alta disponibilidad.
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RAID 2: Código de Corrección de Errores con código de
Hamming
RAID nivel 2 requiere al menos dos platinas de disco para poder ser implementado. Para mejor
desempeño, el controlador debe de ser capaz de realizar dos lecturas concurrentes independientes
por par espejo o dos escrituras duplicadas por par de discos en espejo.
Funcionamiento
Cada bit de cada palabra es escrito a un disco, 4 en el ejemplo gráfico. Cada palabra tiene suCódigo Hamming de Corrección de Errores (CHCE) almacenada en los discos CHCE. Durante la
lectura el CHCE verifica y corrige los datos o errores específicos en los discos.
Ventajas
En esta configuración un arreglo de discos puede realizar una escritura o dos lecturas por par en
espejo, duplicando la tasa de transaccional de lectura de discos simples con la misma tasa
transaccional de escritura que los discos tradicionales. Una redundancia total de datos significaque no es necesaria la reconstrucción en caso de falla de algún disco, sino sólo una copia.
• Capacidad de corrección de errores al paso.
•
Es posible alcanzar tasas de transferencia muy altas..• A mayor tasa de transferencia requerida, es mejor la relación de los discos de datos a los
discos CHCE.
• El disño del controlador es relativamente simple comparado con los niveles 3,4 y 5.
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Desventajas
• Puede tener una alta relación de los discos CHCE a los discos de datos con tamaños de
palabra pequeños, tornando el sistema ineficiente.• Costo de nivel de entrada muy alto, requiere de una muy alta tasa de transferencia para
justificarlo.
• No existen implementaciones comerciales ya que comercialmente no es viable.
Recomendaciones
• (Ninguna).
RAID 3: Transferencia en paralelo con paridad
RAID nivel 3 requiere cuando menos 3 discos para funcionar.
Funcionamiento
El bloque de datos es subdividido en bandas y escrito en los discos de datos. Las bandas de
paridad son generadas durante la escritura, almacenadas en los discos de paridad y verificado
durante la lectura
Ventajas
• Muy alta tasa de transferencia de lectura.
• Muy alta tasa de transferencia de escritura.
• La falla de un disco tiene impacto poco relevante para la capacidad de transferencia.
• Baja relación de discos de paridad contra los de datos, lo que aumenta la eficiencia.
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Desventajas
• En el mejor de los casos la tasa de transacciones es la misma que en configuraciones de
un solo disco.• Diseño de controlador relativamente simple.
• Muy complejo y demandante de recursos para implementarse por software.
Recomendaciones
• Producción de video y transmisiones digitales en línea.
• Edición de imágenes.
• Edición de vídeo.
• Aplicaciones de preedición.
• Cualquier tipo de aplicación que requiera alta densidad de transferencia de datos.
RAID 4: Discos independientes de dato con disco
compartido de paridad
RAID nivel 4 requiere cuando menos 3 discos para funcionar.
Funcionamiento
Cada bloque completo es escrito en un disco de datos. La paridad para bloques del mismo rango
es generada durante las escrituras y almacenado en el disco de paridad, y verificado durante laslecturas.
Ventajas
• Muy alta tasa transaccional de lectura.• Baja relación de discos de paridad contra los de datos, lo que aumenta la eficiencia.
• Alta tasa de transferencia agregada para lectura.
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Desventajas
• Tiene la peor tasa transaccional de escritura así como para escritura agregada.
• Diseño muy complejo de controlador.
• Reconstrucción de datos compleja e ineficiente en caso de falla de disco.
• Tasa de transferencia en lectura por bloques igual a la de un disco simple.
Recomendaciones
• (Ninguna)
RAID 5: Discos independientes de datos con bloques
distribuidos de paridad.
RAID nivel 5 requiere cuando menos 3 discos para funcionar.
Funcionamiento
Cada bloque de datos completo es escrito en un disco de datos; la paridad para los bloques en enmismo rango es generada durante las escrituras, almacenada en locaciones distribuidas y
verificada durante las lecturas.
Ventajas
• Tiene la más alta tasa de transacciones de lectura.• Regular tasa de transacciones de escritura.
• Baja relación entre los discos de paridad contra los discos de datos ofreciendo una alta
eficiencia.
• Buena tasa de transferencia de agregado.
• Es el nivel de RAID más versátil.
Desventajas
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• La falla de un disco tiene impacto sensible en el desempeño.
• El diseño del controlador es el más complejo.
• La reconstrucción de datos en caso de falla de un disco es compleja, comparada conRAID 1.
• Tasa de transferencia en bloques individuales de datos igual que la de un disco sencillo.
Recomendaciones
• Servidores de aplicaciones y archivos.
• Servidores de bases de datos.
• Servidores Web, correo electrónico y noticias.
• Servidores de Intranet.
RAID 6: Discos independientes de datos con con dos
esquemas independientes de paridad
RAID nivel 6 requiere n+2 discos para funcionar.
Funcionamiento
Esencialmente RAID 6 es una extensión de RAID 5 que aumenta la tolerancia a fallos utilizando
bandas de paridad bidimensionales.
Las bandas de paridad bidimensionales consisten en la utilización de un segundo esquema
independiente de distribución de bandas de paridad.
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Los datos son separados en bandas a nivel de bloques a través de todos los discos, como enRAID 5, y un segundo conjunto de paridad es calculado y escrito en todos los discos; RAID 6
provee una tolerancia a fallos extremadamente alta y puede soportar múltiples fallas simultáneas
de discos.
Ventajas
• Muy alta tolerancia a fallos de disco.
• Tolerancia a fallas de múltiples discos.
Desventajas
• Diseño complejo del controlador.
• Alta sobrecarga del controlador para calcular direcciones de paridad.
• Pobre desempeño para la escritura.• Requiere de n+2 discos debido al esquema de paridad bidimensional.
Recomendaciones
• Ideal para aplicaciones de misión crítica.
RAID 7: Asincronía optimizada para altas tasas de
transferencia de entrada/salida así como alta transferencia
de datos
RAID nivel 7 requiere al menos 4 discos para funcionar.
RAID 7 es una marca registrada de Corporación Computadora de Almacenamiento (Storage
Computer Corporation)
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Funcionamiento
Todas las transferencias de entrada/salida son asíncronas, controladas y prealmacenadas
independientemente, incluyendo las transferencias de la interfaz del anfitrión.
Todas las lecturas y escrituras con prealmacenadas centralmente a través del transporte de alta
velocidad x-bus.
El disco dedicado de paridad puede estar en cualquier canal.
Implementación completa orientada a procesos de sistemas operativos de tiempo real residenteen microprocesador de control del arreglo embebido.
Canal de comunicaciones controlado por sistema operativo de tiempo real embebido.
El sistema abierto utiliza platinas estándar SCSI, transportes de datos estándar de computadora
personal, tarjetas madre y SIMMs de memoria.
Transporte de datos de memoria de prealmacenamiento de datos, interno de alta velocidad.
Generación de paridad integrada en la memoria de prealmacenamiento.
Múltiples dispositivos de platina de disco integrados al arreglo pueden ser declarados calientes
en espera.
Agente SNMP para monitoreo y administración remota.
Ventajas
• Desempeño 25 a 90% mejor que el de una platina y 1.5 a 6 veces mejor que otros niveles
de arreglos.• Interfaces de anfitrión escalables para conectividad o incremento de ancho de banda de
transferencia del anfitrión. • Las lecturas cortas en ambientes multiusuario tienen un alto nivel de coincidencia en memoria
intermedia resultando en tiempos de acceso casi cero. • El desempeño en la escritura mejora con aumento en la cantidad de platinas de disco en el
arreglo.
• El tiempo de acceso decrementa con el incremento en la cantidad de actuadores en el arreglo.
• No requiere transferencias extras de datos para la manipulación de paridad
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Desventajas
• Solución propietaria de un vendedor
• Muy alto costo por megabyte de almacenamiento.• Garantía corta.
• Sin ajustes de usuario.
• La alimentación de poder debe de ser permanente para prevenir la pérdida de datos en
memoria intermedia.
Recomendaciones
• Ideal para aplicaciones de misión crítica.
RAID 10: Muy alta confiabilidad combinada con alto
desempeño
RAID Nivel 10 requiere al menos 4 unidades de disco para funcionar.
Funcionamiento
RAID 10 es una implementación de un arreglo en bandas cuyos segmentos son arreglos de RAID
1.
Ventajas
• Misma tolerancia a fallas que RAID 1.
• Misma sobrecarga para tolerancia a fallos que el espejeo por sí mismo.
• Al crear segmentos con las bandas de RAID 1 se alcanzan altas tasas de Entrada/Salida
• En ciertas circunstancias RAID 10 puede soportar fallas simultáneas de varios discos.
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Desventajas
• Alto costo / Alta sobrecarga • Todas las platinas de disco se deben de mover en paralelo para alcanzar el máximo desempeño
sostenido • Escalabilidad limitada a un alto costo inherente
Recomendaciones
• Solución ideal para sitios que requieren RAID 1 con desempeño adicional.
• Servidores de bases de datos que requieran alto desempeño y tolerancia a fallas.
RAID 53: Altas tasas de Entrada/Salida y alto desempeño en la transferencia de
datos
RAID Nivel 10 requiere al menos 5 unidades de disco para funcionar.
Funcionamiento
RAID 53 es una implementación de un arreglo en bandas (RAID Nivel 0) cuyos segmentos están
en arreglos de RAID 3.
Ventajas
• Misma tolerancia a fallas que RAID 3, así como la sobrecarga.• Alta tasa de transferencia de datos, gracias a sus segmentos RAID 3• Altos niveles de Entrada/Salida para solicitudes pequeñas, gracias a las bandas en RAID
0.
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Desventajas
• Alto costo de implementación.
• Todos los spindles de los discos deben de estar sincronizados, lo que limita laselección de platinas de disco.
• La generación de bandas en bytes resulta en una utilización pobre de lacapacidad formateada.
Recomendaciones
• Buena solución para sitios que ya han tenido RAID 3 y requieren de desempeño adicional.
RAID 0+1: Alto desempeño en la transferencia de datos
RAID 0+1 requiere al menos 4 platinas de disco para funcionar.
Funcionamiento
RAID 0+1 es una implementación de un arreglo en espejo cuyos segmentos son arreglos enRAID 0.
RAID 0+1 no debe de ser confundido con RAID 10. La falla de un disco en el arreglo provocará
que, en esencia, se convierta en un arreglo de nivel 0.
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Ventajas
• RAID 0+1 tiene la misma tolerancia a fallas que RAID Nivel 5.
• Tiene la misma sobrecarga para tolerancia a fallas que el espejo por sí mismo.• Altas tasas de Entrada/Salida gracias a segmentos de múltiples bandas.
• Misma tolerancia a fallas que RAID 3, así como la sobrecarga.
• Alta tasa de transferencia de datos, gracias a sus segmentos RAID 3
• Altos niveles de Entrada/Salida para solicitudes pequeñas, gracias a las bandas en RAID0.
Desventajas
• Alto costo de implementación / Alta sobrecarga.
• Todos los disco se deben de mover en paralelo para alcanzar el máximo
desempeño. • Escalabilidad limitada a un alto costo inherente.
Recomendaciones
• Sitios que requieran alto desempeño sin que sea necesario alcanzar la máxima confiabilidad.
• Tratamiento de imágenes.
• Servidores de archivos.