Uso de varias unidades de disco duro para obtener rendimiento y fiabilidad

Uso de varias unidades de disco duro para obtener rendimiento y fiabilidad

Uso de varias unidades de disco duro para obtener rendimiento y fiabilidad

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La INCURSIÓN es una solución que fue desarrollada originalmente para el mercado de servidor de red como un medio de crear el almacenaje grande en un coste más bajo. Esencialmente, se necesitarían varias unidades de disco duro de menor coste y unirlas a través de un controlador para proporcionar una única unidad de mayor capacidad. Esto es lo que RAID significa: un conjunto redundante de unidades o discos baratos. Para conseguirlo, se necesitaban software y controladores especializados para gestionar los datos que se dividían entre las distintas unidades. Eventualmente, la potencia de procesamiento de su sistema informático estándar permitió que las funciones se filtraran en el mercado de los ordenadores personales.

Ahora el almacenamiento de INCURSIÓN puede ser basado en software o hardware, y puede ser usado para tres propósitos distintos. Estos incluyen la capacidad, la seguridad y el rendimiento. La capacidad es una capacidad simple que está típicamente involucrada en casi todos los tipos de configuración RAID utilizados. Por ejemplo, dos discos duros se pueden unir como una sola unidad al sistema operativo, lo que hace que una unidad virtual tenga el doble de capacidad. El rendimiento es otra razón clave para utilizar una configuración RAID en un ordenador personal. En el mismo ejemplo de dos unidades que se utilizan como una sola unidad, el controlador puede dividir un trozo de datos en dos partes y luego poner cada una de esas partes en una unidad separada. Esto duplica efectivamente el rendimiento de escritura o lectura de los datos en el sistema de almacenamiento. Por último, RAID puede utilizarse para la seguridad de los datos. Esto se hace utilizando parte del espacio de las unidades para clonar esencialmente los datos que se escriben en ambas unidades. Una vez más, con dos unidades podemos hacer que los datos se escriban en ambas unidades. Por lo tanto, si una unidad falla, la otra todavía tiene los datos.

Dependiendo de los objetivos de la matriz de almacenamiento que desee armar para su sistema informático, utilizará uno de los distintos niveles de RAID para lograr estos tres objetivos. Para aquellos que usan discos duros en sus computadoras, el rendimiento probablemente va a ser más un problema que la capacidad. Por otro lado, aquellos que utilizan unidades de estado sólido probablemente querrán una forma de tomar las unidades más pequeñas y conectarlas entre sí para crear una única unidad más grande. Así que echemos un vistazo a los distintos niveles de RAID que se pueden utilizar con un ordenador personal.

INCURSIÓN 0

Este es el nivel más bajo de la INCURSIÓN y realmente no ofrece ninguna forma de redundancia por lo que se refiere a un nivel 0. Esencialmente, la INCURSIÓN 0 toma dos o más unidades de disco y los pone juntos para formar una unidad de disco de capacidad más grande. Esto se logra a través de un procesador llamado striping. Los bloques de datos se dividen en trozos de datos y luego se escriben en orden en todas las unidades. Esto ofrece un mayor rendimiento porque los datos pueden escribirse simultáneamente en los convertidores por el controlador multiplicando de forma efectiva la velocidad de los convertidores. A continuación se muestra un ejemplo de cómo podría funcionar en tres discos:

Accionamiento 1Drive 2Drive 3 Bloque 1 123 Bloque 2 456 Bloque 3 789

Para que RAID 0 funcione eficazmente para aumentar el rendimiento del sistema, es necesario que pruebe y disponga de unidades compatibles. Cada unidad debe tener exactamente la misma capacidad de almacenamiento y las mismas características de rendimiento. Si no lo hacen, entonces la capacidad se limitará a un múltiplo de la más pequeña de las unidades y el rendimiento a la más lenta de las unidades, ya que debe esperar a que se escriban todas las franjas antes de pasar al siguiente conjunto. Es posible utilizar unidades que no coinciden, pero en ese caso, una configuración JBOD podría ser más efectiva.

JBOD significa sólo un montón de unidades y, efectivamente, es sólo una colección de unidades a las que se puede acceder de forma independiente entre sí, pero que aparecen como una sola unidad de almacenamiento en el sistema operativo. Esto se logra típicamente teniendo el espacio de datos entre las unidades. A menudo esto se conoce como SPAN o BIG. Efectivamente, el operador los ve a todos como un solo disco, pero los bloques se escriben a través del primer disco hasta que se llena, luego avanzan al segundo, luego al tercero, etc. Esto es útil para añadir capacidad extra en un sistema informático existente y con unidades de varios tamaños, pero no aumentará el rendimiento de la matriz de unidades.

El mayor problema con las configuraciones RAID 0 y JBOD es la seguridad de los datos. Dado que tiene varias unidades, las posibilidades de corrupción de los datos aumentaron porque tiene más puntos de fallo. Si falla alguna unidad de una matriz RAID 0, todos los datos se vuelven inaccesibles. En un JBOD, una falla de la unidad resultará en la pérdida de cualquier dato que se encuentre en esa unidad. Como resultado, es mejor para aquellos que quieren usar este método de almacenamiento que tengan algún otro medio para hacer una copia de seguridad de sus datos.

INCURSIÓN 1

Esto es un primer nivel verdadero de INCURSIÓN como proporciona un nivel completo de redundancia para los datos que son almacenados en la matriz. Esto se hace a través de un proceso que se llama mirroring. Efectivamente, todos los datos que se escriben en el sistema se copian en cada unidad en una matriz de nivel 1. Esta forma de INCURSIÓN es típicamente hecha con sólo un par de unidades de disco como añadiendo más unidades de disco no añadirá ninguna capacidad adicional, sólo más redundancia. Para dar un mejor ejemplo de esto, aquí hay una tabla que muestra cómo se escribiría en dos unidades:

Drive 1Drive 2 Bloque 1 11 Bloque 2 22 Bloque 3 33

Para obtener el uso más eficaz de una configuración RAID 1, el sistema volverá a utilizar unidades coincidentes que compartan la misma capacidad y las mismas clasificaciones de rendimiento. Si se utilizan unidades que no coinciden, la capacidad del arreglo será igual a la unidad de menor capacidad del arreglo. Por ejemplo, si se utilizara un terabyte y medio y una unidad de disco de un terabyte en una matriz RAID 1, la capacidad de esta matriz en el sistema sería de un solo terabyte.

Este nivel de INCURSIÓN es altamente eficaz para la seguridad de datos porque las dos unidades de disco son efectivamente iguales. Si una de las dos unidades falla, la otra tiene los datos completos de la otra. El problema con este tipo de configuración es generalmente determinar cuál de las unidades falla porque a menudo el almacenamiento se vuelve inaccesible cuando uno de los dos falla y no se restaurará adecuadamente hasta que se inserte una nueva unidad en lugar de la que falló y se ejecute un proceso de recuperación. Como se ha mencionado anteriormente, tampoco hay ninguna ganancia de rendimiento de esto. De hecho, habrá una ligera pérdida de rendimiento de la parte superior de la controladora para la INCURSIÓN.

RAID 1+0 ó 10

Esto es una combinación algo complicada de ambos niveles de INCURSIÓN 0 y nivel 1. Efectivamente, el controlador necesitará un mínimo de cuatro unidades para funcionar en este modo porque lo que va a hacer es hacer dos pares de unidades. El primer conjunto de unidades es una matriz en espejo que clona los datos entre las dos. El segundo conjunto de unidades de disco también se refleja, pero está configurado para ser la tira del primero. Esto proporciona redundancia de datos y ganancias de rendimiento. A continuación se muestra un ejemplo de cómo se escriben los datos en cuatro unidades utilizando este tipo de configuración:

Drive 1Drive 2Drive 3Drive 4 Bloque 1 1122 Bloque 2 3344 Bloque 3 5566

Para ser honesto, este no es un modo deseable de RAID para ejecutarse en un sistema informático. Aunque proporciona un cierto aumento de rendimiento, no es tan bueno debido a la gran cantidad de gastos generales del sistema. Además, es un gran desperdicio de espacio, ya que el conjunto de unidades de disco sólo tendrá como máximo la mitad de la capacidad de todas las unidades de disco combinadas. Si se utilizan unidades que no coinciden, el rendimiento se limitará a la más lenta de las unidades y la capacidad sólo será el doble de la unidad más pequeña.

INCURSIÓN 5

Este es el nivel más alto de RAID que se puede encontrar en los sistemas informáticos de consumo y es un método mucho más efectivo para aumentar la capacidad y la redundancia. Esto se logra a través de un proceso de separación de datos con paridad. Un mínimo de tres unidades de disco es necesario para hacer esto, ya que los datos se dividen en franjas en varias de las unidades de disco, pero luego un bloque a través de la franja se reserva para la paridad. Para explicar esto mejor, primero echemos un vistazo a cómo se pueden escribir los datos en tres unidades:

Drive 1Drive 2Drive 3 Block 1 12 p Block 2 3 p4 Block 3 p56

En esencia, el controlador de la unidad de disco toma un pedazo de datos para ser escrito a través de todas las unidades de disco en la matriz. El primer bit de datos se coloca en el primer disco y el segundo en el segundo. La tercera impulsión consigue el pedacito de la paridad que es esencialmente una comparación de los datos binarios en el primer y segundo. En matemáticas binarias, sólo tienes 0 y 1. Se realiza un proceso matemático booleano para comparar los bits. Si los dos suman un número par (0+0 o 1+1), el bit de paridad será cero. Si los dos suman un número impar (1+0 o 0+1), el bit de paridad será uno. La razón de esto es que si una de las unidades falla, el controlador puede averiguar qué datos faltan. Por ejemplo, si la unidad uno falla, dejando sólo la unidad dos y tres, y la unidad dos tiene un bloque de datos de uno y la unidad tres tiene un bloque de paridad de uno, entonces el bloque de datos que falta en la unidad uno debe ser cero.

Esto proporciona una redundancia de datos efectiva que permite restaurar todos los datos en caso de fallo del convertidor. Ahora, para la mayoría de las configuraciones de consumo, un fallo provocará que el sistema no se encuentre porque no está en un estado funcional. Para que el sistema funcione, es necesario reemplazar la unidad que ha fallado por una nueva unidad. A continuación, se debe realizar un proceso de reconstrucción de datos a nivel de controlador, que a su vez realizará una función booleana inversa para recrear los datos de la unidad que falta. Esto puede llevar algún tiempo, especialmente en el caso de unidades de mayor capacidad, pero al menos es recuperable.

Ahora la capacidad de un arreglo RAID 5 depende del número de unidades en el arreglo y de su capacidad. Una vez más, el arreglo está restringido por la unidad de disco de menor capacidad del arreglo, por lo que es mejor usar unidades coincidentes. El espacio de almacenamiento efectivo es igual al número de unidades menos una vez la capacidad más baja. Así que en términos matemáticos, es (n-1) * Capacitymin. Por lo tanto, si tiene tres unidades de 2 GB en una matriz RAID 5, la capacidad total sería de 4 GB. Otra matriz RAID 5 que utilizaba cuatro unidades de 2 GB tendría 6 GB de capacidad.

Ahora el rendimiento para la INCURSIÓN 5 es un poco más complicado que algunas de las otras formas de INCURSIÓN debido al proceso booleano que debe ser hecho para crear el bit de paridad cuando los datos son escritos a las unidades. Esto significa que el rendimiento de escritura será inferior al de una matriz RAID 0 con el mismo número de unidades. El rendimiento de lectura, por otro lado, no sufre tanto como la escritura porque el proceso booleano no se realiza porque lee los datos directos de las unidades.

El gran problema con todas las configuraciones RAID

Hemos discutido los diversos pros y contras de cada uno de los niveles de RAID que se pueden utilizar en los ordenadores personales, pero hay otro problema del que mucha gente no se da cuenta cuando se trata de crear configuraciones de unidades RAID. Antes de que se pueda utilizar una configuración RAID, ésta debe ser construida por el software del controlador de hardware o dentro del software del sistema operativo. Esto esencialmente inicializa el formato especial requerido para rastrear adecuadamente cómo se escribirán y leerán los datos en la unidad.

Esto probablemente no suena como un problema, pero lo es si necesita cambiar la forma en que desea configurar su matriz RAID. Por ejemplo, digamos que se está quedando sin datos y desea añadir una unidad adicional para una matriz RAID 0 o RAID 5. En la mayoría de los casos, no podrá hacerlo sin antes reconfigurar la matriz RAID, que también eliminará los datos almacenados en esas unidades. Esto significa que tiene que hacer una copia de seguridad completa de sus datos, añadir la nueva unidad, reconfigurar la matriz de unidades, formatear esa matriz de unidades y, a continuación, restaurar los datos originales en la unidad. Ese puede ser un proceso extremadamente doloroso. Como resultado, asegúrese de que realmente tiene la configuración de la matriz de la manera que usted desea la primera vez que lo hace.

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