A medida que los humanos profundizan en la era digital, la demanda de servidores y sistemas de almacenamiento más rápidos y confiables continúa creciendo.Como ejemplo de las necesidades de almacenamiento y procesamiento de datos, Googlea través de sus servidores diariamenteProcesa 20 petabytes de información de datos.
Como una forma de evitar fallas catastróficas, las empresas construyen arreglos de servidores, que son vastas redes de unidades de almacenamiento que se utilizan para procesar información digital.Si una unidad falla, la otra lo compensa cuando se reemplaza la unidad dañada.
Entonces, ¿cómo se hace esto exactamente sin perder ningún dato o causar tiempo de inactividad?Tecnología RAID y niveles RAID.
¿Qué es exactamente RAID y cómo funciona?
Matriz redundante de discos independientesOR RAID es un método de almacenamiento de datos en el que puede reducir la pérdida de datos y mejorar el rendimiento de lectura/escritura almacenando información en varios discos duros llamados matriz.Esto es posible porque la mayoría de las tecnologías RAID utilizancreación de bandas de datosDividir o dividir datos secuenciales (como archivos, videos o documentos) en segmentos contiguos.Luego, los segmentos se almacenan secuencialmente en su unidad.
3 Ejemplo de división de archivos de video en una matriz RAID de disco duro
Por ejemplo, si un archivo de video se divide en 4 segmentos consecutivos;A1-A4 y tiene 3 discos duros en su matriz RAID, A1 se almacenará en el disco duro n.° 1, A2 se almacenará en el disco duro n.° 2, A3 se almacenará en el disco duro n.° 3 y A4 se almacenará en disco duro #1 superior.
Cuando va a recuperar el archivo, la computadora le pide al primer disco duro que cargue A1, luego pasa inmediatamente al siguiente disco duro para el segmento A2, porque el disco duro #1 está ocupado.Esto permite que la computadora cargue simultáneamente A1-A3 y luego A4.Cuando intenta cargar un video de 40 minutos, la computadora carga cuatro clips de 4 minutos y luego los muestra como un solo archivo, lo que hace que el proceso de recuperación sea más rápido.
Algunos niveles de RAID utilizan técnicas de duplicación.¿Qué es?
Para evitar la pérdida de datos,Algunas matrices RAID utilizan la duplicación, que copia la información a medida que se crea y almacena.La creación de bandas se centra en la velocidad, mientras que la duplicación se centra en garantizar que, en caso de que falle el disco duro, haya una copia de los datos.La duplicación hace esto al garantizar que todas las unidades secundarias sean copias exactas de la unidad principal.
Por ejemplo, si su computadora tiene dos discos duros y el disco duro principal deja de funcionar, el sistema cambiará automáticamente al disco duro secundario sin que usted se dé cuenta.El sistema operativo, cualquier configuración personal y cada archivo que cree y guarde aparecerán donde los dejó.En una configuración que no sea RAID, la falla de un disco duro significa que todos los datos en ese disco pueden volverse irrecuperables.
3 tipos o implementaciones diferentes de RAID
Antes de entrar en los diferentes niveles de RAID, es importante señalar que hay varias formas diferentes de implementar una configuración de RAID en su sistema informático.Estas implementaciones se pueden dividir enbasado en hardware, software o firmwarey use el controlador RAID correspondiente.
En otro artículo, cubrimos las diferencias clave entre los controladores RAID de hardware y RAID de software, y detallamos sus ventajas, desventajas y casos de uso típicos específicos.
¿Qué es un controlador RAID?
controlador RAIDresponsable de gestionar yDirige el flujo de información hacia y desde la matriz de discos duros.Sin un controlador RAID, su matriz RAID es solo una colección de discos duros.Puede implementar un controlador RAID de una de tres maneras.
1. Controlador RAID de hardware
Un controlador RAID de hardware suele ser una tarjeta o chip físico dedicado que afecta directamente el flujo de información hacia y desde la matriz RAID.Se usa más comúnmente en la banca del centro de datos o en los sistemas que usan servidores remotos.
2. Controlador RAID de software
Un controlador RAID de software es un software que funciona directamente con el sistema operativo de una computadora.Dirige y administra el flujo de información utilizando los recursos de hardware existentes de la computadora, como la unidad central de procesamiento (CPU).Esto es común en las configuraciones de matrices RAID de computadoras domésticas.
3. Controlador RAID basado en firmware
Los controladores RAID basados en firmware son chips que están preinstalados en la placa base de una computadora y requieren controladores para funcionar.El chip se activará durante el arranque, pero una vez que se carga el sistema operativo, todo el control pasa al controlador apropiado, transfiriendo todas las operaciones a la CPU.Este tipo de controlador RAID también se conoce como RAID de software asistido por hardware y, si bien es menos costoso que un controlador RAID de hardware, ejerce más presión sobre su sistema.
Niveles RAID estándar de 0 a 6
Independientemente de qué controlador RAID se utilice, el nivel de RAID se refiere a la arquitectura específica utilizada para distribuir datos entre las unidades.El nivel de RAID que utilice se determinará en función del rendimiento que busque y el tipo de tolerancia a fallos que desee.
0 RAID
Por lo general, al usar pares de discos duros, RAID 0 funciona segmentando datos secuenciales y almacenándolos en varias unidades.Con este nivel, se trata de optimizar el rendimiento y la velocidad del disco duro sin preocuparse por la pérdida de datos porque RAID 0 no utiliza duplicación.
Funciona tomando sus datos almacenados, dividiéndolos en unidades o segmentos y luego distribuyéndolos a través de discos duros en una matriz.Esto permite que una configuración RAID 0 escriba y lea datos rápidamente ya que tiene más de 1 disco duro procesando datos al mismo tiempo.Sin embargo, si una de las unidades falla en esta configuración, se perderán todos los datos.
1 RAID
El nivel 1 de RAID se enfoca completamente en la redundancia de datos, manteniendo la información segura incluso si falla una unidad.Para lograr esto, RAID 1 no elimina ningún dato, sino que copia la información en una segunda unidad (espejo).
De esta manera, su rendimiento de lectura aumenta, lo que significa que la computadora puede acceder a cualquiera de las unidades en cualquier momento dado que ambas tienen la misma información.Si una unidad está ocupada, puede acceder a la segunda unidad.Con este nivel, puede obtener un gran rendimiento con cierta tolerancia a fallas.Sin embargo, la velocidad de las operaciones de escritura no mejora en comparación con la configuración de una sola unidad porque toda la información debe escribirse en ambos discos en la matriz RAID 1.
2 RAID
Este nivel de RAID utiliza bandas, pero en lugar de dividir los datos de un archivo en segmentos bloqueados, los desglosa a nivel de bits.Algunas unidades de disco duro en esta configuración de matriz almacenarán información de código de error y corrección para reemplazarcodigo hammingde cualquier paridad.Este nivel RAID rara vez se usa hoy en día, ya que ha sido reemplazado por mejores configuraciones.
3 RAID
RAID 3 es una versión mejorada del nivel 2 de RAID.La matriz utiliza bandas a nivel de byte para mejorar el rendimiento, al tiempo que dedica una unidad para almacenar información de paridad y distribuir datos entre las unidades restantes.Sin embargo, cualquier comando de E/S procesará cada disco duro al mismo tiempo, lo que significa que el rendimiento estará limitado por un solo disco de paridad, ya que no puede manejar varias solicitudes al mismo tiempo.
4 RAID
Similar al nivel 3 de RAID, este nivel está dedicado a una sola unidad de paridad, pero crea segmentos más grandes cuando se divide, lo que permite que la computadora acceda y lea rápidamente los datos de cualquier unidad en cualquier momento.Además, el nivel 4 de RAID permite que múltiples funciones de E/S de lectura estén activas simultáneamente.Sin embargo, el sistema aún estará limitado a la capacidad de E/S de una sola escritura, ya que cualquier comando de escritura requerirá la actualización de la unidad de paridad.Debido a esto, el nivel 4 es solo una ligera mejora del nivel 3.
Los niveles de RAID 3 y 4 se reemplazan por RAID 5 para la mayoría de los casos de uso.
5 RAID
Este es el nivel de incursión más utilizado, ya que logra un buen equilibrio entre la velocidad y la seguridad de los datos.Para mejorar el rendimiento, los datos se dividen en varios discos duros, normalmente cinco, como en los niveles RAID anteriores.Sin embargo, la información de paridad también está dispersa en cada disco, creando lo que se conoce como matriz de paridad rotatoria.Esto permite que la computadora realice múltiples funciones de E/S de lectura y escritura simultáneamente, mientras deja la mayor cantidad de información posible para la computadora en caso de que falle la unidad.RAID nivel 5 no es el mejor rendimiento (RAID 0 es más rápido), pero es ideal para sistemas que necesitan un equilibrio entre rendimiento y redundancia.
6 RAID
El nivel 6 de RAID utiliza todos los mismos sistemas que el nivel 5 de RAID, pero también implementa una segunda matriz de paridad giratoria en la misma cantidad de unidades.Esto significa que un sistema RAID de nivel 6 puede manejar hasta dos fallas de unidades simultáneas, mientras que un sistema de nivel 5 puede manejar solo una unidad faltante a la vez.
Duplicar la cantidad de información de paridad significa que el rendimiento de las operaciones de escritura se reduce en comparación con RAID 5.Las operaciones de lectura no se ven afectadas y las operaciones de lectura son tan rápidas como RAID 5.
¿Qué es RAID anidado?
En la sección de niveles de RAID anterior, mencionamos tres términos clave que explican la funcionalidad de RAID:Striping, mirroring y paridad.當Cuando dos de ellos se usan en una sola matriz, esto se denomina RAID anidado.Antes de entrar en este ejemplo, expliquemos brevemente qué significan estos tres términos clave.
Creación de bandas RAID
La fragmentación de RAID es cuando algunos datos se almacenan en una unidad y otros segmentos de esos datos se almacenan en otra unidad.
Duplicación RAID
La duplicación RAID es la replicación de datos de una unidad a otra para lograr redundancia.Protege sus datos de la pérdida.
paridad RAID
La paridad de RAID utiliza cálculos matemáticos complejos para reconstruir los datos perdidos durante las fallas del disco duro.
RAID 10 o RAID 1+0
Un gran ejemplo de RAID anidado esRAID nivel 10 o RAID 1+0.Combina los niveles RAID 0 y RAID 1 y solo funciona en arreglos con al menos cuatro discos duros.A diferencia de otros niveles de RAID que se basan únicamente en creación de bandas o duplicación, RAID 10 combina ambas funciones para lograr un mejor rendimiento, pero a un costo mayor.Con este nivel de RAID, obtiene la velocidad de creación de bandas de disco, pero también obtiene la redundancia de datos de la duplicación de disco.
Se puede configurar como RAID 1+0, donde los datos se duplican y luego esos espejos se dividen en bandas, o se puede configurar como RAID 0+1, donde los datos se distribuyen en los discos duros y luego los discos están reflejados.RAID 10 es lo que desea si está tratando de evitar que una sola unidad en cualquier conjunto de unidades falle o que una unidad en ambos conjuntos de unidades falle al mismo tiempo.
Este nivel de RAID generalmente se usa para servidores o aplicaciones que necesitan ejecutarse las 24 horas del día, los 7 días de la semana.La desventaja de RAID 10 es que si pierde más del 50 % de las unidades de la matriz, perderá todos sus datos.
Preguntas frecuentes sobre RAID
¿Qué nivel de RAID es el mejor?
Cada nivel de RAID tiene su propio conjunto de ventajas y desventajas; sin embargo, los niveles 0, 1, 5 y 10 son los más comunes.Los niveles 0 y 5 ofrecen mayor velocidad y más almacenamiento, pero con menor seguridad y mayor costo, respectivamente.El nivel 1 ofrece mejor protección pero carece de velocidad y sacrifica espacio de almacenamiento.El nivel 10 es probablemente el más equilibrado, ya que ofrece lo mejor de los niveles 0 y 1, pero cuesta mucho más porque requiere más discos duros.
¿Puede RAID discos duros de diferentes tamaños?
Sí, pero puede sacrificar espacio de almacenamiento.Por ejemplo, usar el nivel 256 de RAID con una unidad principal de 512 GB y una unidad secundaria de 1 GB significa que la unidad secundaria solo usará la mitad de su almacenamiento.El cambio de unidades significa que solo la mitad de los datos se duplicarán, lo que hace que todo el proceso sea irrelevante.
¿Puede RAID unidades de estado sólido?
Sí, se puede usar cualquier disco duro en una matriz RAID, pero se recomiendan discos duros similares, ya que la velocidad y el almacenamiento generalmente se limitan a las unidades más pequeñas y lentas disponibles.El uso de unidades similares o idénticas elimina esta limitación.
¿Se pueden RAID unidades NVMe?
Sí, al igual que otros discos duros, las unidades NVMe también se pueden usar en arreglos RAID y mejorarán significativamente el rendimiento.Sin embargo, este tipo de configuración no es práctico para los consumidores, ya que estas unidades ya son muy potentes por sí solas, con velocidades de transferencia de datos promedio más de seis veces más rápidas que las SSD típicas.
Comparación de niveles de RAID
Si está tratando de decidir entre dos niveles de RAID específicos para su entorno, hemos creado varias comparaciones detalladas para facilitar la decisión:
- RAID 0 y RAID 1
- RAID 1 y RAID 5
- RAID 5 y RAID 6
- RAID 5 y RAID 10
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