INTEGRANTES

U.N.T Cerna Requejo, Erick Chinchayán Velásquez, Erick Morales Burgos, Irvin Marca Román, Joel

INGENIERIA DE SISTEMASARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

DOCENTEIng Cesar Arellano

Sistemas

RAID

¿Qué es un RAID?El término RAID es un acrónimo del inglés "Redundant Array of IndependentDisks".

“Conjunto redundante de discos independientes”.

Por el sistema operativo son vistos como una unidad lógica en la que se almacenan los datos de forma redundante.

Ventajas del RAID

Tolerancia a Fallos

Proporciona recuperación de datos en tiempo real con acceso interrumpido en caso de que falle un disco.

MEJORA DEL RENDIMIENTO

Los datos se desglosan en fragmentos que se escriben en varias unidades de forma simultánea.

Permite a varias unidades trabajar en paralelo, lo que aumenta el rendimiento del sistema.

Mayor Fiabilidad

Redundancia de Datos

Implica almacenar datos en más de una unidad, de tal modo que si falla una unidad, todos los datos quedan disponibles en la otra unidad de inmediato.

Información de Paridad

Cuando se produce un fallo en una unidad física, se leen los datos correctos que quedan en ésta y se comparan con los datos de paridad almacenados por la matriz.

Alta Disponibilidad

Integridad de los Datos

Se refiere a la capacidad para obtener los datos adecuados en cualquier momento.

Tolerancia a FallosConsiste en la capacidad para mantener los datos disponibles en caso de que se produzcan uno o varios fallos.

Tipos de Tecnología RAIDPor Software

El RAID basado en software no es muy utilizado, pues a pesar de ser menos costoso, es más lento y posee más dificultades de configuración.

La gestión RAID la hace el procesador del sistema.

Ralentización de otras aplicaciones instaladas.

No ofrece protección para el sistema operativo.

Características:

Productividad más baja del usuario.

Costes más altos de gestión y reconfiguración.

No soporta HotSwap de discos (cambio de caliente).

Características:

Por Hardware

Su ventaja es su independencia de la plataforma del sistema operativo, ya que son vistos por éste como un gran disco duro más, y además son mucho más rápidos.

La gestión RAID la realiza una controladora hardware dedicado.

Independencia de la plataforma o sistema operativo.

Alto rendimiento.

Características:

Gestiona HotSwap y HotSpare.

Controlador RAID específico.

Características:

Total integridad de datos y sistema operativo.

LOS “HOTS”

Hot SwapEsta característica permite cambiar un disco defectuoso con el sistema en funcionamiento, evitando interrupciones de trabajo.

Requiere:Discos con conector específico. En SCSI, el conector en tipo SCA(Single Connector Attachmnet).

Módulo de discos con Backplane electrónico que actúa como equilibrador de tensión.

Hot SpareSi algún disco del RAID cae, automáticamente se sustituye al defectuoso y se reconstruye de nuevo el RAID evitando la degradación de funcionamiento.

Es el “repuesto AUTOMÁTICO” o “desasistido”.

RAID

• Seguridad• Velocidad• Capacidad• Coste

Factores

NIVELES RAID

Cada nivel de RAID ofrece una combinación específica de: 1. Tolerancia a fallos (redundancia)2. Rendimiento y coste

No hay un nivel de RAID mejor que otro; cada

uno es apropiado para determinadas

aplicaciones y entornos informáticos.

DESICIÓN

RAID 0: Disk Striping

Consiste en ver un disco único virtual somilado por el RAID como si estuviera dividido en Tiras

Tira 0 Tira 1 Tira 2 Tira 3

Tira 4 Tira 5 Tira 6 Tira 7

Tira 8 Tira 9 Tira 10 Tira 11

Tira 12 Tira 13 Tira 14 Tira 15

No Redundante

RAID 0

Los datos son organizados en forma de tiras de datos a través de los discos disponibles.

El disco se divide en tiras; éstas tiras pueden ser bloques físicos .

MAPA DE DATOS PARA UN CONJUNTO RAID DE NIVEL O

Software de gestión de la estructura.

Tira 0

Tira 1Tira 2Tira 3Tira 4Tira 5Tira 6

Tira 7Tira 8Tira 9

Tira 10Tira 11Tira 12Tira 13Tira 14Tira 15

Tira 0

Tira 4

Tira 8

Tira 12

Tira 1

Tira 5

Tira 9

Tira 13

Tira 2

Tira 6

Tira 10

Tira 14

Tira 3

Tira 7

Tira 11

Tira15

RAID 0

PARA ALTA TRANSFERENCIA DE DATOS

Debe existir una capacidad de transferencia alta en todo el camino entre la memoria del anfitrión y las unidades de disco individuales

La aplicación debe hacer peticiones de E/S que se distribuyan eficientemente sobre el conjunto de discos.

RAID 0

PARA ALTA ALTAS FRECUENCIAS DE PETICIÓN DE E/S

Un conjunto de discos puede proporcionar velocidades altas de ejecución de E/S, balanceando la carga de E/S a través de distintos discos.

NIVEL 1 DE RAID

La redundancia se logra con el sencillo recurso de duplicar los datos

Tira 0

Tira 4

Tira 8

Tira 12

Tira 1

Tira 5

Tira 9

Tira 13

Tira 2

Tira 6

Tira 10

Tira 14

Tira 3

Tira 7

Tira 11

Tira 15

Tira 0

Tira 4

Tira 8

Tira 12

Tira 1

Tira 5

Tira 9

Tira 13

Tira 2

Tira 6

Tira 10

Tira 14

Tira 3

Tira 7

Tira 11

Tira 15

Reflejado

Nivel 1

1

• Una petición de lectura puede ser servida por cualquiera de los discos que contienen los datos pedidos.

2• No hay penalización de escritura.

3• La recuperación tras un fallo es sencilla.

ASPECTOS POSITIVOS

DESVENTAJA

Es el coste;

requiere el doble

de espacio de disco del disco

lógico que

puede soportar.

NIVEL 2 DE RAID

Usa una técnica de acceso paralelo

b0

Redundancia con código Hamming

b1 b2 b3 f0(b) f1(b) f2(b)

NIVEL 2 DE RAID

En un conjunto de acceso paralelo, todos los discos miembro participan en la

ejecución de cada petición de E/S.

NIVEL 3 DE RAID

Requiere de un solo disco redundante sin importar lo grande que sea el conjunto de

discos

b0

Bit de paridad intercalada

b1 b2 b3 P(b)

REDUNDANCIA

En el caso de un fallo en una unidad, se accede a la unidad de paridad y se reconstruye los datos desde el resto de los dispositivos.

Una vez que se sustituye la unidad que ha fallado, los datos que faltan se restauran en la nueva unidad y se reanuda la operación.

PRESTACIONES

Puesto que los datos se dividen en tiras y muy pequeñas, RAID 3 puede conseguir velocidades de transferencia de datos muy altas.

Cualquier petición de E/S implicará una transferencia de datos paralela desde todos los discos de datos.

NIVEL 4 DE RAID

bloque 0

bloque 4

bloque 1 bloque 2 bloque 3

bloque 5 bloque 6 bloque 7

bloque 8 bloque 9 bloque 10 bloque 11

bloque 12 bloque 13 bloque 14 bloque 15

P(0-3)

P(4-7)

P(8-11)

P(12-15)

Redundancia con código Hamming

NIVEL 4

Con RAID 4, se calcula una tira de paridad bit a bit a partir de la correspondiente tira del disco de paridad.

Con RAID 4 cada vez que se realiza una escritura, el software de gestión del conjunto debe ACTUALIZAR no lo solo los datos del usuario, sino también los bits de paridad correspondientes.

NIVEL 5 DE RAID

P(16-19)

P(12-15)

P(8-11)

P(4-7)

P(0-3)bloque 0 bloque 1

bloque 4

bloque 8

bloque 5

bloque 9

bloque 2

bloque 6

bloque 3

bloque 7

bloque 10 bloque 11

bloque 12 bloque 13 bloque 14 bloque 15

bloque 16 bloque 17 bloque 18 bloque 19

Paridad distribuida a nivel de bloque

NIVEL 5

Distribuye las tiras de paridad a lo largo de todos los discos.

La distribución de las tiras de paridad a lo largo de todas las unidades evita el potencial cuello de botella de E/S encontrado en RAID4

NIVEL 6 DE RAID

bloque 0

bloque 4

bloque 8

bloque 12

bloque 1

bloque 5

bloque 9

P(12-15)

bloque 2

bloque 6

P(8-11)

Q(12-15)

bloque 3

P(4-7)

Q(8-11)

bloque 13

P(0-3)

Q(4-7)

bloque 10

bloque 14

Q(0-3)

bloque 7

bloque 11

bloque 15

Redundancia dobleProporciona una disponibilidad de los

datos extremadamente alta..

COMPARACIÓN RAID

Ventajas•Las prestaciones de E/S se mejoran mucho repartiendo la carga de E/S entre varios canales unidades.•No hay cálculo de paridad de cabecera.•Diseño muy sencillo.•Fácil de implementar

RAID 0

Inconvenientes

• El fallo de una sola unidad afectará a todos los datos de una estructura, perdiéndose.Aplicaci

ones• Producción y edición de

video.• Edición de imágenes.

Ventajas•Una redundancia del cien por cien de los datos implica que no sea necesaria la reconstrucción en caso de fallo de disco, solo la copia del disco a reemplazar.•Fácil de implementar

RAID 1

Inconvenientes

• La mayor sobrecarga de todos los tipos RAID (100% ineficiente.).Aplicaci

ones• Contabilidad• Nóminas.• Cualquier aplicación que

requiera una disponibilidad muy alta.

Ventajas•Son posibles velocidades de transferencia de datos extremadamente altas.•Cuanto mayor es la velocidad de transferencia requerida. Mejor es la relación entre disco de datos.•Fácil de implementar

RAID 2

Inconvenientes

• Coste de nivel de entrada muy alto (requisitos de velocidades de transferencia muy altas para justificarlo).Aplicaci

ones• No existen implementaciones

comerciales/ no es comercialmente viable.

Ventajas•Velocidad de transferencia de datos de lectura y escritura muy alta..•Un fallo ene l disco tiene un fallo insignificante en el rendimiento.

RAID 3

Inconvenientes

• Velocidad de transacción igual que la de la única unidad de disco como mucho.

• El diseño del controlador es bastante complejo.

Aplicaciones

• Producción y edición de video.

• Edición de imágenes.• Edición de video.

Ventajas•Velocidad de transacción de datos de lectura muy alta.•Una baja relación entre disco ECC(paridad) y discos de datos implica una alta eficiencia.

RAID 4

Inconvenientes

• Diseño del controlador bastante complejo.

• Peor velocidad de transacción de escritura y velocidad de transferencia total de escritura.Aplicaci

ones• No existe

implementación comercial.

Ventajas•La mayor velocidad de transacción de datos.•Alta eficiencia.•Buena velocidad de transferencia en su conjunto.

RAID 5

Inconvenientes

• Diseño del controlador mas complejo.

• Dificil reconstrucción en caso de fallo.Aplicaci

ones

• Servidores de base de datos.

• Servidores de páginas web.

• Servidores intranet.

Ventajas•Proporciona una tolerancia a fallos extremadamente alta y puede soportar varios fallos de unidades simultáneos.

RAID 6

Inconvenientes

• Diseño del controlador más compleja.

• La sobrecarga del controlador para calcular las direcciones de paridad es extremadamente alta

Aplicaciones

• Solución para aplicaciones con objetivos críticos.

NIVELES RAID ANIDADOS:

NIVELES RAID ANIDADOS

Objetivos:

Son los mismos que para los niveles simples - mejor rendimiento y/o una mayor redundancia de datos

Buscar un equilibrio entre rendimiento y redundancia de datos, que se logran mediante la combinación de dos o más niveles estándar de RAID para crear configuraciones híbridas.

NIVELES RAID ANIDADOS

¿Por qué se crearon los niveles raid anidados?

Para mejorar tanto el rendimiento de un RAID de nivel estándar que hace hincapié en la redundancia, tal como RAID-1

Para mejorar la redundancia de un nivel de RAID estándar que hace hincapié en el rendimiento, tal como RAID-0.

NIVELES RAID ANIDADOS

RAID

ANIDADOSon etiquetados con una serie de números en lugar de un solo número como en los niveles de RAID estándar.

Los más comunes tienen dos niveles o dos números.

De forma genérica se puede escribir como RAID X + Y o RAID XY.

Podemos escribir RAID-10 donde X = RAID-1 y Y = RAID-0. En el esquema de numeración, el primer número de la izquierda, que es "X" en el esquema genérico, es el nivel más bajo en el nido. Así que en el caso de RAID-10, el RAID anidado se inicia con RAID-1 en el nivel más bajo.

Por E

jempl

o:

NIVELES RAID ANIDADOS

Los niveles RAID anidados son:

RAID 0+1:

Consiste en la duplicación de los datos en diferentes conjuntos de discos, para un posterior (RAID 0) dentro de cada uno de dichos conjuntos. Este nivel está indicado para aplicaciones que necesiten altas prestaciones y un alto nivel de seguridad.

NIVELES RAID ANIDADOS

En el RAID 0+1 cuando un disco duro falla, los datos perdidos pueden ser copiados del otro conjunto de nivel 0 para reconstruir el conjunto global. Sin embargo, añadir un disco duro adicional en una división, es obligatorio añadir otro al de la otra división para equilibrar el tamaño del conjunto.

Nivel RAID Ventajas Desventajas Eficiencia de

AlmacenamientoNumero

Mínimo de Discos

RAID-01

Muy buen rendimiento de lectura y escritura, con el nivel exacto de rendimiento dependiendo de cuantos discos haya en el nivel RAID-0. El RAID-1 resulta en un muy buen rendimiento de lectura.

Poca eficiencia de almacenamiento (50%). Con niveles RAID anidados es deseada una redundancia de datos mayor que la perdida de un disco

50% asumiendo que los discos son del mismo tamaño

4 (se tiene que usar cantidades pares de discos)

NIVELES RAID ANIDADOS

RAID 1 + 0:

Un RAID 1+0, a veces llamado RAID 10, es parecido a un RAID 0+1 con la excepción de que los niveles RAID que lo forman se invierte: el RAID 10 es una división de espejos.

NIVELES RAID ANIDADOS

En cada división RAID 1 pueden fallar todos los discos salvo uno sin que se pierdan datos. Sin embargo, si los discos que han fallado no se reemplazan, el restante pasa a ser un punto único de fallo para todo el conjunto. Si ese disco falla entonces, se perderán todos los datos del conjunto completo.

Nivel RAID Ventajas Desventajas Eficiencia de

AlmacenamientoNumero

Mínimo de Discos

RAID-10

Muy buen rendimiento de lectura y escritura, con el nivel exacto de rendimiento dependiendo de cuantos discos haya en el nivel RAID-0. El RAID-1 resulta en un muy buen rendimiento de lectura.

Muy pobre eficiencia de almacenamiento. Con niveles RAID anidados es deseada una redundancia de datos mayor que la perdida de un disco

50% asumiendo que los discos son del mismo tamaño

4 (se tiene que usar cantidades pares de discos)

NIVELES RAID ANIDADOS

RAID 3 + 0:

Es una combinación de un RAID 3 y un RAID 0. El RAID 3 + 0 proporciona tasas de transferencia elevadas combinadas con una alta fiabilidad a cambio de un costo de implementación muy alto.

NIVELES RAID ANIDADOS

Que falle un disco de cada conjunto RAID 3. Hasta que estos discos que fallaron sean reemplazados, los otros discos de cada conjunto que sufrió el fallo son puntos únicos de fallo para el conjunto RAID 3+0 completo.

PermiteEl RAID 3+0

El tiempo de recuperación necesario representa un periodo de vulnerabilidad para el RAID.

NIVELES RAID ANIDADOS

RAID 100:

Un RAID 100, a veces llamado también RAID 10+0, es una división de conjuntos RAID 10. El RAID 100 es un ejemplo de ”RAID cuadriculado”, un RAID en el que conjuntos divididos son a su vez divididos conjuntamente de nuevo.

NIVELES RAID ANIDADOS

BENEFICIOS: Mejor rendimiento para lecturas aleatorias.

La mitigación de los puntos calientes de riesgo en el conjunto.

el RAID 100 es a menudo la mejor elección para bases de datos muy grandes, donde el conjunto software subyacente limita la cantidad de discos físicos permitidos en cada conjunto estándar.

NIVELES RAID ANIDADOS

Nivel RAID Ventajas Desventajas

RAID-100

Debido a la gran cantidad de usos involucrados, RAID 100 proporciona muy buen rendimiento de lectura aleatoria. Además, en teoría, Raid 100 puede soportar la pérdida del 50% de sus discos individuales, siempre y cuando ninguno de los retrovisores individual (RAID 1) pérdida de ambos discos.

RAID 100 es sólo el 50% de eficiencia. Dependiendo de la aplicación, el rendimiento de escritura puede no ser tan buenos como en otros niveles de RAID, pero depende de cómo poner en práctica tanto el RAID 10, y el general de RAID 0 (hardware o software).