BASES DE DATOS

Protección - Sistemas RAID

Junio 2014

Presentación de la tecnología RAID

La tecnología RAID (sigla que significa Redundant Array of Inexpensive Disks, conjunto redundante de discos de bajo costo, o en algunos casos Redundant Array of Independent Disks, conjunto redundante de discos independientes) permite al usuario formar una unidad de almacenamiento a partir de varios discos rígidos. Por tanto, la unidad creada (denominada clúster) es altamente tolerante a los errores (disponibilidad alta) o posee una mayor capacidad/velocidad de escritura. La distribución de datos en varios discos rígidos proporciona una mayor seguridad de los datos y servicios asociados más fiables.

Esta tecnología fue desarrollada en 1987 por tres investigadores (Patterson, Gibson y Katz) en la Universidad de California (Berkeley). Desde 1992, la junta consultiva para el uso de sistemas RAID (RAID Advisory Board) ha administrado estas especificaciones. Estas consisten en la formación de una unidad con gran capacidad (y por lo tanto costosa) a partir de unidades más pequeñas y económicas (es decir, unidades en las que el MTBF, Mean Time Between Failure [tiempo medio entre fallos], sea corto).

Con la tecnología RAID, los discos unidos pueden utilizarse de maneras diferentes, denominadas niveles RAID. La Universidad de California ha definido 5 niveles, a los que se han agregado los niveles 0 y 6. Cada uno de estos niveles describe la forma en la que se distribuyen los datos en las unidades:

Nivel 0: denominado configuración en bandas (striping)

Nivel 1: Nivel 1: denominado réplica (mirroring), emulación (shadowing) o duplicación

(duplexing)

Nivel 2: Nivel 2: denominado configuración en bandas con paridad (obsoleto) Nivel 3: Nivel 3: denominado conjunto de discos con datos entrelazados en bits Nivel 4: Nivel 4: denominado conjunto de discos con datos entrelazados en bloques

Nivel 5: Nivel 5: denominado conjunto de discos con paridad distribuida de entrelazado de bloques

Nivel 6: Nivel 5: denominado conjunto de discos con paridad distribuida de entrelazado de bloques

Cada uno de estos niveles constituye una forma de utilizar el clúster, según:

el rendimiento el costo

el acceso a los discos.

Nivel 0

El nivel RAID-0, denominado de configuración en bandas (striping, concepto al que a veces se denomina erróneamente stripping) consiste en almacenar datos distribuyéndolos en todas las unidades de clúster. Este nivel no tiene redundancia alguna y por tanto no tolera errores. De hecho, si falla una de las unidades, los datos divididos y distribuidos por todas las unidades se perderán.

Sin embargo, dado que cada unidad del clúster posee su propio controlador, esta solución ofrece una velocidad de transferencia elevada.

El RAID-0 supone la yuxtaposición lógica (agregación) de varios discos rígidos físicos. En el modo RAID-0, los datos se anotan en bandas (traducción del término inglés "stripes"):

Unidad 1

Banda 1

Banda 4

Banda 7

Unidad 2

Banda 2

Banda 5

Banda 8

Unidad 3

Banda 3

Banda 6

Banda 9

El término "striping" se utiliza para caracterizar el tamaño relativo de los fragmentos (bandas) almacenadas en cada unidad física. La salida promedio depende de este factor (cuanto más cortas sean las bandas, mejor serán las salidas)

Si alguno de los elementos del clúster es más grande que el resto, el sistema que se usa para almacenar datos en las unidades se bloqueará cuando el disco más pequeño se llene. Por tanto, el tamaño final equivale al doble de la capacidad del más pequeño de los dos discos:

dos unidades de 20 GB equivalen a una unidad lógica de 40 GB

si una unidad de 10 GB se utiliza junto con una unidad de 27 Gb, se creará una unidad lógica de 20 Gb (17 GB de la segunda unidad quedarán entonces inutilizados)

Se recomienda utilizar dos discos del mismo tamaño para el RAID-0; de lo contrario, no se podrá explotar al máximo la unidad con mayor capacidad.

Nivel 1

El objetivo del nivel 1 es duplicar la información y almacenarla en varias unidades. Los términos

réplica (mirroring) o emulación (shadowing) se utilizan para describir este procedimiento.

Unidad 1

Banda 1

Banda 2

Banda 3

Unidad 2

Banda 1

Banda 2

Banda 3

Unidad 3

Banda 1

Banda 2

Banda 3

El nivel 1 brinda una mayor seguridad de datos, ya que si una de las unidades falla los datos se guardan en la otra. Asimismo, la lectura de los datos puede ser mucho más rápida cuando

ambos discos están en funcionamiento. Por último, dado que cada unidad tiene su propio controlador, el servidor puede continuar funcionando aún cuando una de las unidades falle, de la misma manera en que un camión puede seguir en movimiento si uno de sus neumáticos revienta, ya que posee varios neumáticos en cada eje.

Por el contrario, la tecnología RAID-1 es muy costosa si se tiene en cuenta que sólo se aprovecha la mitad de la capacidad de almacenamiento.

Nivel 2

Actualmente el nivel RAID-2 es obsoleto, ya que utiliza un código Hamming para la corrección de errores (códigos ECC - Error Correction Code (código de corrección de errores). En la actualidad, el código Hamming se encuentra directamente integrado dentro de los controladores de los discos rígidos.

Esta tecnología consiste en el almacenamiento de datos bajo el mismo principio que se aplica al RAID-0, aunque la escritura de bits de verificación ECC se realiza en una unidad aparte (normalmente se utilizan 3 unidades ECC para 4 unidades de datos).

La tecnología RAID 2 ofrece rendimientos mediocres pero un alto nivel de seguridad.

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