Definición, características y tipos de RAID Destacado

Última respuesta jul. 09, 2019 14:38:24 430 5 5 2

Definición

La matriz redundante de disco independiente Redundant array of Indepenent Disk (RAID) es una tecnología de protección de datos que combina múltiples discos duros independientes (discos duros físicos) en un grupo de discos duros (un disco duro lógico) de diferentes maneras. El grupo de discos duros presenta un mayor rendimiento de almacenamiento que un solo disco duro y proporciona redundancia de datos.

 

Características

El uso de RAID mejora el sistema de almacenamiento (o el almacenamiento integrado de servidores), especialmente en la tasa de transmisión y la función de tolerancia de errores.

 

Velocidad de transmisión

Un RAID mejora el rendimiento de los datos de los sistemas de almacenamiento al almacenar datos en varios discos duros, y leer y escribir datos en varios discos duros al mismo tiempo. En un RAID, varias unidades de disco pueden transmitir datos al mismo tiempo. Estas unidades de disco sirven como una unidad de disco lógica. Por lo tanto, un RAID puede proporcionar una velocidad de transmisión que es varias veces o cientos de veces la de una sola unidad de disco.

 

Tolerancia de error

A excepción de los códigos de verificación de redundancia cíclica (CRC) escritos en el disco, una unidad de disco común no puede proporcionar la función de tolerancia a errores. La función de tolerancia a errores RAID se implementa en función de la función de tolerancia a errores de hardware de cada unidad de disco. Por lo tanto, proporciona una mayor seguridad. La mayoría de los niveles de RAID proporcionan medidas de recuperación o verificación mutuas completas, y algunos niveles de RAID proporcionan copia de seguridad o copia de seguridad directa y mutua. Estas medidas mejoran significativamente la capacidad de tolerancia a errores del sistema RAID y la estabilidad del sistema.

 

Tipos de RAID

Los RAID se pueden dividir en diferentes niveles según los esquemas de combinación de las matrices de discos. Cada nivel indica una tecnología de almacenamiento. (Un nivel RAID más alto no significa que la tecnología de almacenamiento sea más avanzada que la tecnología de almacenamiento utilizada por un nivel RAID más bajo). Hay cinco niveles RAID estándar, RAID 0 a RAID 5, y muchas más variaciones, como RAID 6, RAID 7, RAID 10 (RAID 1 + RAID 0), RAID 01 (RAID 0 + RAID 1) y RAID 1E (una versión mejorada de RAID 1).

 

Los siguientes son niveles comunes de RAID:

 

  • RAID 0

RAID 0, también llamado banda, divide los datos en ciertos tamaños y escribe los datos en discos en una matriz en secuencia. RAID 0 permite operaciones de lectura y escritura simultáneas, mejorando la utilización del ancho de banda del bus. La figura 1 muestra el almacenamiento de datos de RAID 0.

 fig_cn_52_62_00005801.png

Figura 1 Almacenamiento de datos de RAID 0

 

RAID 0 proporciona un rendimiento mejorado y almacenamiento adicional pero sin tolerancia a fallos. Teóricamente, el rendimiento de lectura de un sistema RAID 0 que consta de N discos es N veces el de un solo disco. Además, el sistema RAID 0 tiene la máxima eficiencia de espacio (100%) de espacio en disco. La eficiencia real del espacio es menor que el valor teórico debido a factores, como el ancho de banda del bus. Sin embargo, en la transmisión masiva de datos, el rendimiento de la transmisión paralela es mucho mayor que el de la transmisión en serie. A pesar de las ventajas, RAID 0 no proporciona protección de redundancia de datos. Por lo tanto, los datos no pueden ser restaurados una vez dañados.

 

RAID 0 requiere al menos dos discos duros. RAID 0 se aplica a los escenarios en los que se almacenan datos no críticos, pero se requiere un alto rendimiento de acceso a los datos.

 

  • RAID 1

RAID 1, también llamado espejo, permite que los datos se escriban de forma idéntica en un disco primario y en un disco duplicado. La figura 2 muestra el almacenamiento de datos de RAID 1.

 fig_cn_52_62_00005802.png

Figura 2 Almacenamiento de datos de RAID 1

 

 

La eficiencia de espacio de un sistema RAID 1 es del 50%. RAID 1 solo ofrece una reducción de rendimiento de escritura mínima, pero no afecta el rendimiento de lectura. RAID 1 proporciona una excelente protección de datos. Una vez que el disco primario está defectuoso, el sistema lee automáticamente los datos del disco duplicado, lo que garantiza la seguridad de los datos. Además, RAID 1 admite el intercambio en caliente. Es decir, un disco defectuoso se puede reemplazar sin apagar la máquina. Una vez que se reemplaza el disco defectuoso, el nuevo disco restaura los datos del disco duplicado.

 

RAID 1 requiere al menos dos discos duros. RAID 1 se aplica a los escenarios en los que la protección de datos es fundamental.

 

  • RAID 5

RAID 5 es una arquitectura de disco independiente que utiliza la comprobación de paridad distribuida. La información sobre las verificaciones de datos se distribuye de manera uniforme en los discos de una matriz. Tanto los datos como la información de verificación de datos se almacenan en discos en la matriz. Un bloque de datos y su información de verificación relacionada se almacenan en dos discos diferentes. La figura 3 muestra el almacenamiento de datos de RAID 5.

 fig_cn_52_62_00005803.png

Figura 3 Almacenamiento de datos de RAID 5 

  

El bit de paridad (es decir, el bit P) de RAID 5 se calcula a partir de los datos en la misma franja utilizando la fórmula exclusiva o (xor):

 

P = D1 ^ D2 ... ^ Dn

 

En dónde

 

P indica el bloque de paridad.

Dn indica el bloque de datos en la misma franja.

^ es un símbolo matemático para el cálculo xor.

 

Cuando un disco de datos está defectuoso, RAID 5 restaura datos basados en otros bloques de datos en la misma franja e información de verificación relacionada. RAID 5 en un estado degradado proporciona un rendimiento de lectura deficiente. Por ejemplo, una matriz RAID 5 tiene 20 discos duros y un disco duro es defectuoso. Para restaurar los datos en el disco defectuoso, la matriz debe leer los datos de otros 19 discos y realizar 18 veces los cálculos xor en cada disco. En este caso, el rendimiento de lectura es una vigésima parte del rendimiento de lectura normal. El rendimiento de lectura se deteriora a medida que crece el número de discos. Además, el proceso de reconstrucción de datos es complejo. Si cada disco contiene datos de 1 TB, se deben transferir datos de 20 TB y se deben calcular los datos de 19 TB utilizando la fórmula xor para reconstruir los datos en el disco defectuoso. Todo este proceso puede llevar varias semanas.

 

RAID 5 requiere al menos tres discos duros. RAID 5 es el nivel más común.

 

  • RAID 6

RAID 6 es una arquitectura de disco que utiliza dos tipos de códigos de paridad. RAID 6 mejora la protección de datos basada en RAID 5. Por lo tanto, es un nivel de expansión de RAID 5. A diferencia de RAID 5, RAID 6 tiene un área de verificación xor para los datos en el mismo nivel en cada disco y un área de verificación para cada bloque de datos . Es decir, cada bloque de datos tiene dos tipos de protección de verificación: verificación basada en nivel y verificación general. La figura 4 muestra el almacenamiento de datos de RAID 6.

 fig_cn_52_62_00005804.png

Figura 4 Almacenamiento de datos de RAID 6

 

RAID 6 proporciona un alto rendimiento de redundancia de datos. Sin embargo, la eficiencia de escritura es peor que la de RAID 5 porque se realizan comprobaciones de paridad doble. Además, el diseño del sistema de control es más complejo y la segunda área de control reduce el espacio de almacenamiento efectivo.

 

RAID 6 requiere al menos cuatro discos duros. RAID 6 se aplica a los escenarios en los que se utilizan discos pares funcionales para proporcionar tolerancia a fallos de un fallo de disco y un error de lectura.

 

RAID 10

RAID 10 es una combinación de RAID 0 y RAID 1. Una matriz RAID 10 se crea de la siguiente manera: Dos matrices RAID 1 independientes se crean y configuran como un sistema RAID 0. Cuando los datos se escriben en el RAID lógico, los datos se escriben en las dos matrices RAID 1 en secuencia. La figura 5 muestra el almacenamiento de datos de RAID 10.

 fig_cn_52_62_00005805.png

Figura 5 Almacenamiento de datos de RAID 10

 

RAID 10 utiliza RAID 0 como la matriz de ejecución y RAID 1s como las matrices de protección de datos. RAID 10 tiene la misma capacidad de tolerancia a errores que RAID 1, y los gastos generales del sistema para el procesamiento de tolerancia a errores son los mismos que los de una operación de duplicación independiente. RAID 10 tiene un mayor ancho de banda de entrada / salida (E / S) porque RAID 0 se utiliza como matriz de ejecución.

 

RAID 10 requiere al menos cuatro discos duros. RAID 10 se aplica a los servidores de almacenamiento de bases de datos que requieren un alto rendimiento y tolerancia a errores, pero bajos requisitos de capacidad.

 

RAID 1E

RAID 1E es una versión mejorada de RAID 1. Funciona de la misma manera que RAID 1. Una parte de los datos se escribe en al menos dos discos. La Figura 6 muestra el almacenamiento de datos de RAID 1E.

 fig_cn_52_62_00005806.png

Figura 6 Almacenamiento de datos de RAID 1E

 

En un sistema RAID 1E, los datos se escriben en más discos. Por lo tanto, RAID 1E proporciona una capacidad de restauración de datos más potente que RAID 1. Sin embargo, RAID 1E escribe una parte de los datos al menos dos veces. Por lo tanto, la carga en el procesador RAID aumenta, lo que afecta el rendimiento de lectura y escritura de los discos.

 

RAID 1E requiere al menos tres discos duros. RAID 1E se aplica a los escenarios en los que la protección de datos es fundamental.

 

Comparación entre diferentes niveles de RAID

La Tabla 1 describe la comparación entre los niveles RAID principales, excepto RAID 1E.



Descripción

RAID 0

RAID 1

RAID 5

RAID 6

RAID 10

Tolerancia de

Error

No

Si

Si

Si

Si

Redundancia

No

Si

Si

Si

Si

Hot Backup

No

Si

Si

Si

Si

Rendimiento de

Lectura

Alto

Bajo

Alto

Alto

Alto

Rendimiento de

Escritura aleatorio

Alto

Bajo

Medio

Medio

Medio

Rendimiento de

Escritura Continuo

Alto

Bajo

Bajo

Bajo

Medio

Numero

requerido de

Discos

n ≥ 1

2n (n ≥ 1)

n ≥ 3

n ≥ 4

2n (n ≥ 2)

Eficiencia del

Espacio (%)

00%

50%

[(n-1)/n] x 100%

[(n-2)/n] x 100%

n x 100%



Enlace relacionado:


RAID 2.0+ Introducción


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VictorSaa
Admin Publicado 2019-6-18 09:08:24 Útil(1) Útil(1)
Los temas de RAID siempre han sido muy complicados para mí, pero con la tabla del final me será mucho más fácil de entender, sin lugar a dudas lo guardare en favoritos para que sea parte de mi colección, muchas gracias por esta información.
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Maynez
Publicado 2019-6-18 09:19:28 Útil(1) Útil(1)
Que buena contribucion, espero seguir viendo temas tan interesantes como este!
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Maynez
GNOC Engineer at Huawei Technologies Co. Ltd
KaiserFdo
VIP Publicado 2019-6-18 09:24:49 Útil(1) Útil(1)
Excelente Post, con la informacion se logra comprender mas a detalle como trabajan los diferentes tipos de RAIDs.
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Gustavo.HdezF
Moderador Publicado 2019-6-18 09:29:39 Útil(0) Útil(0)
Hola @Hemingway excelente publicación, este tema ayuda a entender las diferentes tecnologías disponibles para el agrupamiento de discos para satisfacer una necesidad en particular de almacenamiento. Definitivamente lo guardare en mis favoritos. Gracias por compartir. Saludos.
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Jasson253
Publicado 2019-7-9 14:38:24 Útil(1) Útil(1)
Excelente información. Gracias por compartir!
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