Sistemas raid

ÍNDICE

Pág.

DISCOS

I. Discos Duros

1. Concepto………………………………………………………………………………………………. 03

2. Estructura…………………………………………………………………………………………….. 03

3. Características……………………………………………………………………………………….. 07

4. Funcionamiento…………………………………………………………………………………….. 09

5. Tipos……………………………………………………………………………………………………… 09

II. Tecnología de Discos……………………………………………………………………………………... 10

SISTEMAS RAID

1. Definición………………………………………………………………………………………………… 11

2. Ventajas……………………………………………………………………………………………………. 11

3. Tipos………………………………………………………………………………………………………… 12

4. Niveles……………………………………………………………………………………………………… 13

5. Niveles aninadados…………………………………………………………………………………….. 15

BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………………………………………… 20

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
ESCUELA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS
CURSO: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

DISCO

I. Discos Duros

1. Concepto

Un disco duro es un dispositivo que permite el almacenamiento y recuperación de
grandes cantidades de información. Los discos duros forman el principal elemento de la
memoria secundaria de un ordenador, llamada así en oposición a la memoria principal
o memoria RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio).

2. Estructura

Un disco duro forma una caja herméticamente cerrada que contiene dos elementos no
intercambiables: la unidad de lectura y escritura y el disco como tal.
La unidad es un conjunto de componentes electrónicos y mecánicos que hacen posible
el almacenamiento y recuperación de los datos en el disco.
El disco es, en realidad, una pila de discos, llamados platos, que almacenan
información magnéticamente. Cada uno de los platos tiene dos superficies magnéticas:
la superior y la inferior. Estas superficies magnéticas están formadas por millones de
pequeños elementos capaces de ser magnetizados positiva o negativamente. De esta
manera, se representan los dos posibles valores que forman un bit de información (un
cero o un uno).

 Física

El cabezal (dispositivo de lectura y escritura) está formado por un conjunto de
brazos paralelos a los platos, alineados verticalmente y que también se desplazan
de forma simultánea, en cuya punta están las cabezas de lectura/escritura. Por
norma general hay una cabeza de lectura/escritura para cada superficie de cada
plato. Los cabezales pueden moverse hacia el interior o el exterior de los platos, lo
cual combinado con la rotación de los mismos permite que los cabezales puedan
alcanzar cualquier posición de la superficie de los platos.

Cada una de las dos superficies magnéticas de cada plato se denomina cara. El
número total de caras de un disco duro coincide con su número de cabezas. Cada
una de estas caras se divide en anillos concéntricos llamados pistas. En los discos
duros se suele utilizar el término cilindro para referirse a la misma pista de todos
los discos de la pila. Finalmente, cada pista se divide en sectores.

SISTEMAS RAID 2|Página


Los sectores son las unidades mínimas de información que puede leer o escribir un disco
duro. Generalmente, cada sector almacena 512 bytes de información.

El número total de sectores de un disco duro se puede calcular:

nº sectores = nº caras * nº pistas/cara * nº sectores/pista

Por tanto, cada sector queda unívocamente determinado si conocemos los siguientes
valores: cabeza, cilindro y sector. Por ejemplo, el disco duro ST33221A de Seagate
tiene las siguientes especificaciones: 6.253 cilindros, 16 cabezas y 63 sectores. El
número total de sectores direccionables es:

6.253*16*63 = 6.303.024 sectores

Si cada sector almacena 512 bytes de información, la capacidad máxima de este
disco duro será de 6.303.024 sectores * 512 bytes/sector = 3.227.148.228 bytes ~ 3
GB.
Las cabezas y cilindros comienzan a numerarse desde el cero y los sectores desde el
uno. En consecuencia, el primer sector de un disco duro será el correspondiente a la
cabeza 0, cilindro 0 y sector 1.

Componentes:

 Cabezales: Son los componentes del disco duro más sensibles y los principales
componentes móviles del disco.
Los cabezales funcionan variando la posición dentro del disco duro para poder
acceder a la información que necesitamos. El aumento de la densidad
magnética y los sistemas de recuperación de la señal, hace que en la
actualidad, estos componentes del disco duro necesiten de un ajuste y
programación de funcionamiento.
El sistema de funcionamiento consiste en una bobina de cobre encerrada en un
imán (voicecoil), que en función de la corriente que se le aplique varia su
posición para acceder a la información requerida. Esta pieza lleva en la punta
las piezas cerámicas que son los dispositivos sensibles a los campos
magnéticos que componen la información. Debido a la debilidad de la señal
que generan estos campos magnéticos, el cabezal dispone de un amplificador
de la señal alojado en chasis de las cabezas (head assembly).



 Tarjeta electrónica: También llamada Placa o PCB, es la parte del disco duro
que se encarga del manejo de los distintos tipos de componentes del disco
duro así como de verificar su funcionamiento. Es la parte responsable de la
comunicación con el ordenador, en ella se aloja el bus, y la alimentación. Esta
placa es en sí, un pequeño ordenador compuesto por un microprocesador,
memoria ram, los microcontroladores que manejan los periféricos, como el
control de posición, giro del motor y bus de comunicación.

 Firmware: Es el componente del disco duro de software que configura el disco
duro, y contiene toda la información necesaria para poner el disco en marcha,
comunicarnos con él, protegerlo e identificarse.

 Motor: También llamado spin, es un eje autorrotante alimentado por
generadores de trenes de pulsos para mantener una velocidad exacta. El motor
está compuesto generalmente por tres juegos de bobinas contrapuestas, que
imprimen el movimiento al eje central que soporta los platos del disco duro.

 Platos: son los elementos rígidos que albergan la película magnética en la que
se graban nuestros datos.

 Espuma, Eje, imán, carcaza, tapa y tornillos.

 Estructura lógica

El sector de arranque es el primer sector de todo disco duro (cabeza 0, cilindro 0,
sector 1). En él se almacena la tabla de particiones y un pequeño programa master de
inicialización, llamado también Master Boot. Este programa es el encargado de leer la
tabla de particiones y ceder el control al sector de arranque de la partición activa. Si no
existiese partición activa, mostraría un mensaje de error.
El espacio particionado es el espacio del disco que ha sido asignado a alguna partición.
El espacio no particionado, es espacio no accesible del disco ya que todavía no ha sido
asignado a ninguna partición.



Particiones: Cada disco duro constituye una unidad física distinta. Sin embargo, los
sistemas operativos no trabajan con unidades físicas directamente sino con unidades
lógicas. Dentro de una misma unidad física de disco duro puede haber varias unidades
lógicas. Cada una de estas unidades lógicas constituye una partición del disco duro.
Esto quiere decir que podemos dividir un disco duro en, por ejemplo, dos particiones
(dos unidades lógicas dentro de una misma unidad física) y trabajar de la misma
manera que si tuviésemos dos discos duros (una unidad lógica para cada unidad
física).
Como mínimo, es necesario crear una partición para cada disco duro. Esta partición
puede contener la totalidad del espacio del disco duro o sólo una parte.

Particiones primarias y particiones lógicas: Ambos tipos de particiones generan las
correspondientes unidades lógicas del ordenador. Sin embargo, hay una diferencia
importante: sólo las particiones primarias se pueden activar. Además, algunos sistemas
operativos no pueden acceder a particiones primarias distintas a la suya.
Los sistemas operativos deben instalarse en particiones primarias, ya que de otra
manera no podrían arrancar. El resto de particiones que no contengan un sistema
operativo, es más conveniente crearlas como particiones lógicas.

Diferencias entre una partición y un directorio:Ambas estructuras permiten
organizar datos dentro de un disco duro. Sin embargo, presentan importantes
diferencias:

1) Las particiones son divisiones de tamaño fijo del disco duro; los directorios son
divisiones de tamaño variable de la partición.

2) Las particiones ocupan un grupo de cilindros contiguos del disco duro (mayor
seguridad); los directorios suelen tener su información desperdigada por toda la
partición

3) Cada partición del disco duro puede tener un sistema de archivos (sistema operativo)
distinto; todos los directorios de la partición tienen el sistema de archivos de la
partición.
Estructura lógica de las particiones: Dependiendo del sistema de archivos utilizado
en cada partición, su estructura lógica será distinta. En los casos de MS-DOS y
Windows 95, está formada por sector de arranque, FAT, copia de la FAT, directorio raíz
y área de datos. De todas formas, el sector de arranque es un elemento común a todos
los tipos de particiones.

Todas las particiones tienen un sector de arranque (el primero de la partición) con
información relativa a la partición. Si la partición tiene instalado un sistema operativo, este
sector se encargará de arrancarlo. Si no hubiese ningún sistema operativo (como es el caso
de una partición para datos) y se intentara arrancar, mostraría un mensaje de error.



Sector de arranque:Se crea siempre como primer sector del volumen, para que sea fácil de
localizar por el DOS. En él se encuentra información acerca del tamaño, de la estructura del
volumen.
FAT:La Tabla de Asignación de Ficheros (File AllocationTable). Cada entrada a esta tabla
se corresponde con un número determinado de sectores, que son adyacentes lógicamente
en el volumen. Cada uno de estos grupos de sectores se llama Cluster.
Directorio raíz:Es el primer directorio o carpeta en una jerarquía. Contiene todos los
subdirectorios de la jerarquía. Puede representar sencillamente un sistema de archivos en
particular; de varios que puede haber en un mismo dispositivo de almacenamiento.
Área de Datos:Es la parte del disco duro en la que se almacena los datos de un archivo.
Sistema de archivos:Un sistema de archivos es una estructura que permite tanto el
almacenamiento de información en una partición como su modificación y recuperación. Para
que sea posible trabajar en una partición es necesario asignarle previamente un sistema de
archivos. Esta operación se denomina dar formato a una partición.
 FAT: Este sistema de archivos se basa, como su nombre indica, en una tabla de asignación
de archivos o FAT. Esta tabla es el índice del disco, es el TOC (tabla de contenidos).
Almacena los grupos utilizados por cada archivo, los grupos libres y los defectuosos. Como
consecuencia de la fragmentación de archivos, es corriente que los distintos grupos que
contienen un archivo se hallen desperdigados por toda la partición. La FAT es la encargada
de seguir el rastro de cada uno de los archivos por la partición.

 NTFS: (New Technology File System, Sistema de archivos de nueva tecnología)permite
definir el tamaño del grupo (cluster), a partir de 512 bytes (tamaño de un sector) de forma
independiente al tamaño de la partición.
Las técnicas utilizadas para evitar la fragmentación y el menor desaprovechamiento del
disco, hacen de este sistema de archivos el sistema ideal para las particiones de gran
tamaño requeridas en grandes ordenadores y servidores.

3. Características

Las características que se deben tener en cuenta en un disco duro son:

Tiempo medio de acceso: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista y el
sector deseado; es la suma del Tiempo medio de búsqueda (situarse en la pista), Tiempo
de lectura/escritura y la Latencia media (situarse en el sector).

Tiempo medio de búsqueda: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista
deseada; es la mitad del tiempo empleado por la aguja en ir desde la pista más periférica
hasta la más central del disco.

Tiempo de lectura/escritura: Tiempo medio que tarda el disco en leer o escribir nueva
información: Depende de la cantidad de información que se quiere leer o escribir, el
tamaño de bloque, el número de cabezales, el tiempo por vuelta y la cantidad de
sectores por pista.

Latencia media: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el sector deseado; es
la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco.

Velocidad de rotación: Revoluciones por minuto de los platos. A mayor velocidad de
rotación, menor latencia media.



Tasa de transferencia: Velocidad a la que puede transferir la información a la
computadora una vez la aguja está situada en la pista y sector correctos. Puede ser
velocidad sostenida o de pico.

Otras características son:

Caché de pista: Es una memoria tipo Flash dentro del disco duro. Va incluida en la
controladora interna del disco rígido, de modo que todos los datos que se leen y escriben
a disco duro se almacenan primeramente en el buffer.

La regla de mano aquí es:

 128kb-Menos de 1 GB
 256 KB - 1GB,
 512 KB - 2 GB o mayores.

Interfaz: Medio de comunicación entre el disco duro y la computadora. Puede ser:

 IDE/ATA:IntegratedDeviceElectronics ("Dispositivo electrónico integrado") o ATA
(AdvancedTechnologyAttachment), controla los dispositivos de almacenamiento
masivo de datos, como los discos duros y ATAPI
(AdvancedTechnologyAttachmentPacket Interface) Hasta aproximadamente el 2004,
el estándar principal por su versatilidad y asequibilidad. Son planos, anchos y
alargados.

 SCSI: Son interfaces preparadas para discos duros de gran capacidad de
almacenamiento y velocidad de rotación. Se presentan bajo tres especificaciones:
SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido
(Fast-Wide SCSI). Su tiempo medio de acceso puede llegar a 7 milisegundos y su
velocidad de transmisión secuencial de información puede alcanzar teóricamente los
5 Mbps en los discos SCSI Estándares, los 10 Mbps en los discos SCSI Rápidos y los
20 Mbps en los discos SCSI Anchos-Rápidos (SCSI-2). Un controlador SCSI puede
manejar hasta 7 discos duros SCSI (o 7 periféricos SCSI) con conexión tipo margarita
(daisy-chain). A diferencia de los discos IDE, pueden trabajar asincrónicamente con
relación al microprocesador, lo que posibilita una mayor velocidad de transferencia.

 SATA (Serial ATA): El más novedoso de los estándares de conexión, utiliza un bus
serie para la transmisión de datos. Notablemente más rápido y eficiente que IDE.
Existen tres versiones, SATA 1 con velocidad de transferencia de hasta 150 MB/s
(hoy día descatalogado), SATA 2 de hasta 300 MB/s, el más extendido en la
actualidad; y por último SATA 3 de hasta 600 MB/s el cual se está empezando a
hacer hueco en el mercado. Físicamente es mucho más pequeño y cómodo que los
IDE, además de permitir conexión en caliente.

 Firewire: El IEEE 1394 (conocido como FireWire por Apple Inc. y como i.Link por
Sony) es un estándar multiplataforma para la entrada y salida de datos en serie a
gran velocidad. Su velocidad hace que sea la interfaz más utilizada para audio y
vídeo digital. Así, se usa mucho en cámaras de vídeo, discos duros, impresoras,
reproductores de vídeo digital, sistemas domésticos para el ocio, sintetizadores de
música y escáneres. Existencuatroversiones: FireWire 400 (IEEE 1394-
1995),FireWire 800 (IEEE 1394b-2000), FireWire s1600 y s3200 (IEEE 1394-2008),
FireWire s800T (IEEE 1394c-2006).



 Serial Attached SCSI: Interfaz de transferencia de datos en serie, sucesor del SCSI
paralelo, aunque sigue utilizando comandos SCSI para interaccionar con los
dispositivos SAS. Aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión en
caliente. Una de las principales características es que aumenta la velocidad de
transferencia al aumentar el número de dispositivos conectados, es decir, puede
gestionar una tasa de transferencia constante para cada dispositivo conectado,
además de terminar con la limitación de 16 dispositivos existente en SCSI, es por ello
que se vaticina que la tecnología SAS irá reemplazando a su predecesora SCSI.
Además, el conector es el mismo que en la interfaz SATA y permite utilizar estos
discos duros, para aplicaciones con menos necesidad de velocidad, ahorrando
costes. Por lo tanto, las unidades SATA pueden ser utilizadas por controladoras SAS
pero no a la inversa, una controladora SATA no reconoce discos SAS.

Landz: Zona sobre las que aparcan las cabezas una vez se apaga la computadora.

4. Funcionamiento

En primer lugar, cada superficie magnética tiene asignado uno de los cabezales de
lectura/escritura de la unidad. Por tanto, habrá tantos cabezales como caras tenga el disco
duro y, como cada plato tiene dos caras, este número equivale al doble de platos de la
pila. El conjunto de cabezales se puede desplazar linealmente desde el exterior hasta el
interior de la pila de platos mediante un brazo mecánico que los transporta. Por último,
para que los cabezales tengan acceso a la totalidad de los datos, es necesario que la pila
de discos gire. Este giro se realiza a velocidad constante y no cesa mientras esté
encendido el ordenador.

Cada vez que se realiza una operación de lectura en el disco duro, éste tiene que realizar
las siguientes tareas:
Desplazar los cabezales de lectura/escritura hasta el lugar donde empiezan los
datos.
Esperar a que el primer dato, que gira con los platos, llegue al lugar donde
están los cabezales.
Leer el dato con el cabezal correspondiente.
La operación de escritura es similar a la explicada anteriormente.
Para mejorar el tiempo de acceso suelen leerse varios sectores consecutivos o el mismo
conjunto de sectores pero de distintas cabezas (cilindro). De esa forma se puede obtener
simultáneamente con un único posicionamiento al menos 512 bytes de cada una de las
caras (habitualmente 4-8, lo que significa 2-4 Kb de información en un movimiento).

5. Tipos

Por su ubicación
 Interna.
 Externa. (conectándose al PC mediante un cable USB, Firewire o eSATA)

Por su tamaño
 5,25 pulgadas (antiguas)
 3,5" pulgadas (PC de escritorio)
 1,8 pulgadas (PC portátil)



II. Tecnología de discos

 HDD (Hard Disk Drive): El término duro se utiliza para diferenciarlo del disco
flexible o disquete (floppy en inglés). Los discos duros pueden almacenar muchos
más datos y son más rápidos que los disquetes.

 SDD (Solid State Drive): Dispositivo de almacenamiento de datos que usa una
memoria no volátil, como la memoria flash, o una memoria volátil como la SDRAM,
para almacenar datos, en lugar de los platos giratorios magnéticos encontrados en
los discos duros convencionales. En comparación con los discos duros
tradicionales, las unidades de estado sólido son menos susceptibles a golpes, son
prácticamente inaudibles y tienen un menor tiempo de acceso y de latencia.
 Híbrido(HDD-SSD): Los discos duros híbridos son discos tradicionales a los que se
añade una caché de datos implementada mediante memoria NAND Flash no
volátil.



SISTEMAS RAID

1. Definición

El término RAID es un acrónimo del inglés "RedundantArray of Independent
Disks". Significa matriz redundante de discos independientes. RAID es una forma de
combinación de varios discos duros para formar una única unidad lógica o un sólo
disco duro lógico (LUN), en la que se almacenan los datos de forma redundante.

Los datos se desglosan en fragmentos que se escriben en varias unidades de forma
simultánea. En este método, la información se reparte entre varios discos, usando
técnicas como el entrelazado de bloques (RAID nivel 0) o la duplicación de discos
(RAID nivel 1) para proporcionar redundancia, reducir el tiempo de acceso y/u obtener
mayor ancho de banda para leer y/o escribir, así como la posibilidad de recuperar un
sistema tras la avería de uno de los discos.

Un RAID ofrece varias opciones de configuración, llamadas niveles RAID, cada una de
las cuales proporciona un equilibrio distinto entre tolerancia a fallos, rendimiento y
coste.

2. Ventajas del RAID

La tecnología RAID proporciona tolerancia a fallos, mejora el rendimiento del sistema y
aumenta la productividad.

a) Tolerancia a fallos: Un RAID protege contra la pérdida de datos y proporciona
recuperación de datos en tiempo real con acceso interrumpido en caso de que
falle un disco.

b) Mejora del Rendimiento/ Velocidad: Un RAID consta de dos o más discos
duros que ante el sistema principal funcionan como un único dispositivo. Los
datos se desglosan en fragmentos que se escriben en varias unidades de
forma simultánea. Este proceso, denominado fraccionamiento de datos,
incrementa notablemente la capacidad de almacenamiento y ofrece mejoras
significativas de rendimiento. RAID permite a varias unidades trabajar en
paralelo, lo que aumenta el rendimiento del sistema.

c) Mayor Fiabilidad: Las soluciones RAID emplean dos técnicas para aumentar
la fiabilidad:

 La redundancia de datos: implica el almacenamiento de los mismos
datos en más de una unidad. De esta forma, si falla una unidad, todos
los datos quedan disponibles en la otra unidad, de inmediato. Aunque
este planteamiento es muy eficaz, también es muy costoso, ya que
exige el uso de conjuntos de unidades duplicados.

 La información de paridad: este segundo planteamiento para la
protección de los datos consiste en el uso de la paridad de datos. EL
RAID utiliza un algoritmo matemático para generar información de
paridad. Cuando se produce un fallo en una unidad se leen los datos
correctos que quedan y se comparan con los datos de paridad
almacenados por la matriz. El uso de la paridad para obtener fiabilidad
de los datos es menos costoso que la redundancia, ya que no requiere
el uso de un conjunto redundante de unidades de disco.

SISTEMAS RAID 10 | P á g i n a


d) Alta Disponibilidad: El RAID aumenta el tiempo de funcionamiento y la
disponibilidad del sistema. Para evitar los tiempos de inactividad, debe ser
posible acceder a los datos en cualquier momento.
La disponibilidad de los datos depende de dos aspectos:

 La integridad de los datos: se refiere a la capacidad para obtener los
datos adecuados en cualquier momento. La mayoría de las soluciones
RAID ofrecen reparación dinámica de sectores, que repara sobre la
marcha los sectores defectuosos debidos a errores de software.

 La tolerancia a fallos: consiste en la capacidad para mantener los
datos disponibles en caso de que se produzcan uno o varios fallos en
el sistema.

e) Otra 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 reemplazarlo.

3. Tipos de Tecnología RAID

Existen dos tipos de tecnología:

a) Por 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.
Productividad más baja del usuario.
Costes más altos de gestión y reconfiguración.
No ofrece protección para el sistema operativo.
No soporta HotSwap de discos (cambio de caliente).

b) Por Hardware: La ventajaes su independencia de la plataforma sistema
operativo, ya que son vistos por éste como un gran disco duro más, y demás son
mucho más rápidos. La gestión RAID la realiza una controladora hardware
dedicado.

Independencia de la plataforma o sistema operativo.
Alto rendimiento.
Total integridad de datos y sistema operativo.
Controlador RAID específico.
Gestiona HotSwap y HotSpare.

Los “HOTs”

 Hot Swap o intercambio en Caliente: Esta 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 ConnectorAttachmnet).



 Módulo de discos con Backplaneeléctronico que actúa como
equilibrador de tensión.

 Hot Spare o Repuesto en Caliente: Un disco de recambio instalado
se asigna como Hot Spare de forma que si algún disco del RAID cae,
automáticamente sustituye al defectuoso y se reconstruye de nuevo el
RAID evitando la degradación de funcionamiento.
Es el “repuesto AUTOMÁTICO” o desasistido.

4. Niveles RAID

La elección de los diferentes niveles de RAID va a depender de las necesidades del
usuario en lo que respecta a factores como seguridad, velocidad, capacidad, coste, etc.
Cada nivel de RAID ofrece una combinación específica de tolerancia a fallos
(redundancia), rendimiento y coste, diseñadas para satisfacer las diferentes
necesidades de almacenamiento. La mayoría de los niveles RAID pueden satisfacer de
manera efectiva sólo uno o dos de estos criterios. No hay un nivel de RAID mejor que
otro; cada uno es apropiado para determinadas aplicaciones y entornos informáticos.
De hecho, resulta frecuente el uso de varios niveles RAID para distintas aplicaciones
del mismo servidor.

a) RAID 0: Disk Striping "La más alta transferencia, pero sin tolerancia a
fallos"
También conocido como "fraccionamiento”, reparte los datos en pequeños
segmentos que se distribuyen entre varias unidades. Este nivel de RAID no
ofrece tolerancia al fallo. Al no existir redundancia, el RAID 0 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. Por lo tanto, el RAID 0 no se ajusta realmente al acrónimo
RAID, pues 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. Esto representa una gran ventaja en operaciones
secuenciales con ficheros de gran tamaño. Por lo tanto, este Array es
aconsejable en aplicaciones de reproducción de video, postproducción, cine
digital, etc; es decir, es una buena solución para cualquier aplicación que
necesite un almacenamiento a gran velocidad pero que no requiera tolerancia
a fallos.

Para implementar una solución RAID 0 se necesita un mínimo de dos
unidades de disco.

b) RAID 1: Mirroring "Redundancia. Más rápido que un disco y más seguro"



También llamado "Mirroring" (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. El RAID 1 ofrece una excelente disponibilidad de los
datos con redundancia total de los mismos. Para ello, se duplican todos los
datos de una unidad en otra. De esta manera 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. El
RAID 1 es una alternativa costosa para los grandes sistemas, ya que las
unidades se deben añadir en pares para aumentar la capacidad de
almacenamiento. Sin embargo, el RAID 1 es una buena solución para las
aplicaciones que requieren redundancia cuando hay sólo dos unidades
disponibles. Los servidores de archivos pequeños son un buen ejemplo.
Se necesita un mínimo de dos unidades para implementar una solución
RAID 1.

c) RAID 2
Este tipo usa bandeado en todos los discos, con algunos de estos dedicados a
almacenar información de verificación y corrección de errores (error checking
and correcting, ECC). No tiene ninguna ventaja sobre el RAID-3.

d) RAID 3: "Acceso síncrono con un disco dedicado a paridad"

Dedica un único disco al almacenamiento de información de paridad. La
información de ECC (Error Checking and Correction) se usa para detectar
errores. La recuperación de datos se consigue mediante operaciones del tipo O
exclusivo (XOR) de la información registrada en los otros discos.

Las operaciones de lectura y escritura acceden a todos los discos al mismo
tiempo, por lo cual el RAID 3 es mejor para sistemas de un sólo usuario con
aplicaciones que utilicen ficheros de gran tamaño. El RAID 3 ofrece altas tasas
de transferencia, alta fiabilidad y alta disponibilidad, a un coste intrínsicamente
inferior que un Mirroring (RAID 1). Sin embargo, su rendimiento en escritura es
menor e igual al de un disco debido a que la información de parida ha de
escribirse siempre en el mismo disco.

Se necesita un mínimo de tres unidades para implementar una solución
RAID.

e) RAID 4

Esta configuración es más rápida que el nivel RAID 3. La razón es que existe la
posibilidad de realizar la lectura completa de un archivo en un solo disco. El
rendimiento de la escritura no mejora a causa de que la unidad en la que está
almacenada la información de paridad debe actualizarse siempre que se
produce una operación de escritura. En cualquier caso, el rendimiento de
escritura es peor que en el nivel RAID 5, por lo que no es habitual encontrar
configuraciones de nivel 4.

f) RAID 5: "Acceso independiente con paridad distribuida."



Es el nivel de RAID más eficaz y el de uso preferente para un gran número de
aplicaciones. Comparado con otros niveles RAID con tolerancia a fallos, el
RAID 5 ofrece la mejor relación rendimiento-coste. Gracias a la combinación
del fraccionamiento de datos y la paridad como método para recuperar los
datos en caso de fallo, constituye una solución ideal para los entornos de
servidores en los que gran parte de las operaciones de lectura-escritura son
aleatorias. Este nivel de array es especialmente indicado para trabajar con
sistemas operativos multiusuarios.

Este array ofrece tolerancia al fallo, pero además, optimiza la capacidad del
sistema mediante el uso de paridad distribuida. Esto lo consigue mediante el
cálculo de información de paridad y su almacenamiento alternativo por bloques
en todos los discos del conjunto. La información del usuario se graba por
bloques y de forma alternativa en todos ellos. De esta manera, si cualquiera de
las unidades de disco falla, se puede recuperar la información en tiempo real
mediante una simple operación lógica de O exclusivo a partir de la información
de paridad y los datos de los otros discos.

Así pues, el RAID 5 no asigna un disco específico para almacenar la paridad
sino que asigna un bloque alternativo de cada disco a esta misión. Al distribuir
la función de comprobación entre todos los discos, se disminuye el cuello de
botella del disco único de paridad del RAID 3 proporcionando una velocidad
equivalente a un RAID 0.

5. NIVELES RAID ANIDADOS:

Los objetivos del uso de RAID anidados son un mejor rendimiento y/o una mayor
redundancia de datos. Pero por lo general, las configuraciones RAID anidadas 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.
Originalmente, los niveles RAID anidados se crean para mejorar tanto el rendimiento de un
RAID de nivel estándar que hace hincapié en la redundancia, tal como RAID-1, o para
mejorar la redundancia de un nivel de RAID estándar que hace hincapié en el rendimiento,
tal como RAID-0.
Los niveles RAID anidados son generalmente 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 (suponiendo que son sólo dos niveles). Por ejemplo, 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.



Los niveles RAID anidados más comúnmente usados 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.

Como puede verse en el diagrama, primero se crean dos conjuntos RAID 0 (dividiendo
los datos en discos) y luego, sobre los anteriores, se crea un conjunto RAID 1
(realizando un espejo de los anteriores). La ventaja de un RAID 0+1 es que 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 Eficiencia de Numero Mínimo de
Ventajas Desventajas
RAID Almacenamiento Discos

Muy buen rendimiento
de lectura y escritura, Poca eficiencia de
con el nivel exacto de almacenamiento
rendimiento (50%). Con niveles
50% asumiendo 4 (se tiene que usar
dependiendo de RAID anidados es
RAID-01 que los discos son cantidades pares de
cuantos discos haya deseada una
del mismo tamaño discos)
en el nivel RAID-0. El redundancia de datos
RAID-1 resulta en un mayor que la pérdida
muy buen rendimiento de un disco
de lectura.



 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.

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. Como en el caso del RAID 0+1, si un
disco que ha fallado no se reemplaza, entonces un solo error de medio irrecuperable
que ocurra en el disco espejado resultaría en pérdida de datos.

Número
Nivel Eficiencia de
Ventajas Desventajas Mínimo de
RAID Almacenamiento
Discos

Muy buen rendimiento de
lectura y escritura, con el Muy pobre eficiencia de
4 (se tiene
nivel exacto de rendimiento almacenamiento. Con 50% asumiendo
que usar
dependiendo de cuantos niveles RAID anidados es que los discos
RAID-10 cantidades
discos haya en el nivel deseada una redundancia son del mismo
pares de
RAID-0. El RAID-1 resulta de datos mayor que la tamaño
discos)
en un muy buen pérdida de un disco
rendimiento de lectura.

El RAID 10 es a menudo la mejor elección para bases de datos de altas prestaciones,
debido a que la ausencia de cálculos de paridad proporciona mayor velocidad de
escritura.

 RAID 30: Una división de niveles RAID con paridad dedicada:
Es una combinación de un RAID 3 y un RAID 0. El RAID 30 proporciona tasas de
transferencia elevadas combinadas con una alta fiabilidad a cambio de un costo de
implementación muy alto.



El RAID 30 divide los datos en bloques más pequeños y los coloca en cada conjunto
RAID 3, que a su vez lo parte en trozos aún menores, calcula la paridad aplicando un
XOR a cada uno y los escriben en todos los discos del conjunto salvo en uno, donde se
almacena la información de paridad. El tamaño de cada bloque se decide en el
momento de construir el RAID.
El RAID 30 permite 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 30 completo. En otras palabras, si
alguno de ellos falla se perderán todos los datos del conjunto.

El tiempo de recuperación necesario (detectar y responder al fallo del disco y
reconstruir el conjunto sobre el disco nuevo) representa un periodo de vulnerabilidad
para el RAID.

 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.
Los principales beneficios de un RAID 100 (y de los RAID cuadriculados en general)
sobre un único nivel RAID son mejor rendimiento para lecturas aleatorias y la
mitigación de los puntos calientes de riesgo en el conjunto. Por estas razones, 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. Implementar niveles RAID anidados permite eliminar virtualmente el
límite de unidades físicas en un único volumen lógico.



Nivel RAID Ventajas Desventajas

Debido a la gran cantidad de usos
involucrados, RAID 100 proporciona RAID 100 es sólo el 50% de eficiencia.
muy buen rendimiento de lectura Dependiendo de la aplicación, el
aleatoria. Además, en teoría, Raid rendimiento de escritura puede no ser tan
RAID-100 100 puede soportar la pérdida del buenos como en otros niveles de RAID,
50% de sus discos individuales, pero depende de cómo poner en práctica
siempre y cuando ninguno de los tanto el RAID 10, y el general de RAID 0
retrovisores individual (RAID 1) (hardware o software).
pérdida de ambos discos.



BIBLIOGRAFÍA

 STALLIGS WILLIAM,Organización y Arquitectura de Computadoras. Madrid 2005

 TANENBAUM ANDREW, Organización y Arquitectura de Computadoras. 4ta.
Edición. México 2000


Sistemas raid

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Similar a Sistemas raid

Más de Jairo Quiroz Cabanillas

Sistemas raid