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• Nicolas Nuñez

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Apunte: RAID

Docentes: Ing. Nicanor Casas, Lic. Javier Vastag, Tssi. Matias Dirube

Realizado: Matias Dirube

Fecha: Junio 2015

Raid En este apunte vamos a tratar la teoría referente a Raid.

Que es raid? Es una tecnología de visualización en la que se relacionan varios discos rígidos en una sola unidad lógica con la finalidad de mejorar la seguridad de los datos, la performance de los discos o ambos factores al mismo tiempo. La sigla RAID significa lo siguiente: Redundant Redundante Array Colección Inexpensive / Independent Barato / Independiente Disk Disco Colección redundante de discos independientes

Originalmente la sigla hacía referencia a Inexpensive, es decir barato, ya que se planteó al Raid como una forma de reemplazar los rigidos existentes por paquetes de discos de bajo costo. Con el pasar del tiempo el concepto mutó y pasaron a llamarla Idependent, haciendo referencia a los discos independientes que formaban parte de la estructura lógica que proponía la colección. Al hablar de Raid, vamos a destacar los diferentes niveles que se fueron creando. Originalmente existieron 6 niveles distintos pero fueron evolucionando con el paso del tiempo hasta llegar a combinar algunos de ellos en esquemas anidados de raid, que luego mencionaremos brevemente. A continuación vamos a explicar los diferentes niveles:

1

Colaboracion de: Ing. Nicanor Casas, Lic. Javier Vastag.

Apunte: RAID

Docentes: Ing. Nicanor Casas, Lic. Javier Vastag, Tssi. Matias Dirube

Realizado: Matias Dirube

Fecha: Junio 2015

Raid 0, Bandas de datos: Esta colección permite trabajar con discos de diferentes capacidades, velocidades y fabricantes. Consiste en una visualización de dos o más discos como una sola unidad lógica en la que se dividen los datos en “tiras” que se distribuyen entre los rígidos, lo que resulta en una mejora inevitable de performance para operaciones de lectura y escritura, ya que todos los discos van a trabajar en simultáneo para atender las peticiones. Esta mejora de performance es el principal motivo por el cual usar Raid 0, ya que la pérdida de un solo disco puede resultar en la pérdida de todo el sistema de archivos debido a no poder recuperar los datos del volumen perdido.

A partir del Raid 1, todos deben trabajar con discos de iguales características, es decir, mismo fabricante, mismo tamaño y misma velocidad.

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Fecha: Junio 2015

Raid 1, Mirror: El 1 es llamado Mirror (Espejo) y consiste en tener clonado un rígido en otro/s, lo que se traduce en un sistema de seguridad mucho más efectivo y también en una mejora de performance para las operaciones de lectura, debido a que se moviliza el disco que más cerca este de la petición de lectura (no es necesario que todos los discos busquen la misma). No representa mejoras a la hora de escribir porque se debe escribir siempre en todos los discos para que mantengan el espejado por lo que la velocidad de escritura pasa a ser la del disco que más lejos este de la petición.

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Fecha: Junio 2015

Raid 2, Código de hamming: En este nivel, los datos se distribuyen en tiras entre los discos y se usa al menos un volumen dedicado a contener una validación de datos mediante el uso del Código de Hamming, el cual permite reconstruir la información en caso de perder algún rígido. La necesidad de replicar los datos mediante un código de control disminuía considerablemente la velocidad de escritura del sistema por lo que este Raid tiene validez histórica, ya que no se sigue usando.

4

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Raid 3, Bit de paridad: El 3 tiene un esquema similar al 2. La diferencia está en que el disco de control guarda los datos según la paridad de los bytes de información. Se utiliza un código que mediante estos bloques de paridad permite recuperar los datos de un volumen que se haya perdido. Al estar los datos distribuidos en tiras tiene los beneficios del Raid 0 y provee una alternativa para salvaguardar la información. Pese a que existe en algunas implementaciones, no es comúnmente usado y sufre el mismo problema de sobrecargar el disco de control que tiene el nivel 2.

5

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Raid 4, Bloque de control: El nivel 4 tiene la característica de que los datos se encuentran divididos por bloques en vez de tiras (las porciones de información son más grandes) y tiene un disco dedicado en el que se salvaguardan los datos según el bloque al que correspondan. No presenta ninguna mejora respecto al 5 pero si al 2 y 3, ya que está más optimizado el uso de la unidad de control y la forma en que puede recuperar los datos.

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Raid 5, Bloque de control distribuido: El nivel 5 sigue una lógica de fraccionamiento de datos idéntica al 4 pero posee un mecanismo distinto para proteger la información. Este esquema distribuye los bloques de paridad entre los distintos discos en vez de sobrecargar a uno solo (ver figura Raid 5). En caso de fallar un disco, su información se puede reconstruir tras sucesivas lecturas de los otros. Este esquema requiere de al menos tres discos y tiene un gran problema de performance a la hora de reconstruir una colección, ya que se debe leer de todos los rígidos del sistema y se corre el riesgo de error durante la reconstrucción.

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Raid 6, Bloque de control doblemente distribuido: El nivel 6 trabaja de forma parecida al 5 pero incluye otro esquema de paridad y recuperación de datos en el que se duplica el bloque de control. Al tener el bloque de control duplicado el esquema provee la capacidad de funcionar aunque fallaran hasta dos discos. Necesita un mínimo de 4 unidades para poder ser establecido y tiene los mismos problemas que el 5 a la hora de reemplazar un rígido roto. Tiene el mayor nivel de seguridad de datos de los 7 niveles (0 a 6) pero el costo más elevado por gb dada la cantidad de discos necesaria para establecer la colección. También la performance se ve afectada a la hora de realizar peticiones de escritura debido a tener que grabar dos veces los bloques de paridad.

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Raid Anidado, Raid 10 (1+0): Este es uno de los ejemplos de Raid anidados que se utilizan. El raid 10 consiste en al menos dos paquetes de discos espejados mediante Raid 1 y relacionados entre sí por Raid 0, es decir, espejados y a su vez con los datos distribuidos en tiras de información. Este esquema tiene mejor performance y seguridad que el Raid 5 y ofrece una recuperación de datos que demanda menos trabajo, al poder recuperar un disco con el espejo del mismo.

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Tabla Comparativa: Categoria

Nivel

Descripcion

Discos Requeridos

Bandas de datos

0

Bandas de datos

N

Menor que con un único disco

2N

Mayor que raid 2,3,4 y 5 pero menor que 6

Espejado

1

Espejado

2

Codigo de hamming

N+m

3

Bit de Paridad

N+1

4

Bloque de control

Acceso paralelo

Acceso independiente

10

Disponibilidad de datos

Mucho mayor que con un sólo disco, y comparable a raid 3,4 y 5 Mucho mayor que con un solo disco, y comparable araid 2,4 y 5

N+1

Mucho mayor que con un solo disco, y comparable araid 2,3 y 5

5

Bloque de control distribuido

N+1

Mucho mayor que con un solo disco, y comparable araid 2,3 y 4

6

Bloque de control doblemente distribuido

N+2

La mayor de todas las alternativas listadas

Colaboracion de: Ing. Nicanor Casas, Lic. Javier Vastag.

Capacidad de transferencia de datos Muy Alta Mayor a un sólo disco para leer, y similar para escribir La mayor entre todas las alternativas listadas La mayor entre todas las alternativas listadas Similar a Raid 0 para leer; significativamente mas lenta que un disco solo para escribir Similar a Raid 0 para leer; significativamente mas lenta que un disco solo para escribir Similar a raid 0 para leer; menor a raid 5 para escribir

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Fuentes: Stallings, William, (2010), computer organization and architecture designing for performance (8th edition), New Yersey, Estados Unidos: Pearson Education. http://searchstorage.techtarget.com/definition/RAID https://en.wikipedia.org/wiki/RAID http://www.ecs.umass.edu/ece/koren/architecture/Raid/basicRAID.html http://www.acnc.com/raid

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