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RAID (Redundant Array of Independent Disks)

Un conjunto redundante de discos independientes (RAID), es un sistema para el almacenamiento de datos en el cual se utilizan múltiples unidades (discos duros o SSD) con el fin de distribuir o replicar los datos.

El término RAID (Redundant Array of Independent -or Inexpensive- Disks), cuyos orígenes datan de 1989, hace referencia a una arquitectura para el almacenamiento de datos en discos duros, que basada en niveles define el tipo de tolerancia del sistema y la forma en la que los datos se distribuyen entre los dos o más discos que conforman el “array”.

RAID utiliza una técnica llamada “striping” para dividir la información antes de distribuirla en bloques que son almacenados de forma organizada en los diferentes discos del “array”.

Los RAID pueden ser internos o externos y su implementación se puede dar por hardware o software. En este último caso le corresponde a la BIOS del sistema operativo controlar el RAID cuyos discos podrán ser de tipo IDE o SATA. En una implementación hardware el controlador es independiente, cuenta con capacidad de proceso propia y dispone de un interfaz SCSI o SATA para la conexión de los discos que conforman el “array”.

Por último incidir en el hecho de que RAID hace referencia a la arquitectura que dota de redundancia o tolerancia a fallos al sistema de almacenamiento, pero en ningún caso el “array” de discos en sí mismo.

VENTAJAS DEL ALMACENAMIENTO RAID

-El sistema de almacenamiento en RAID  permite tener una redundancia de datos, lo cual nos permite más confiabilidad en el almacenamiento.

-Método muy considerado para la tolerancia a fallos, el cual implica características que lo respaldan como la paridad, la migración en caliente y el hot spare.

-Mayor velocidad de transferencia de datos, la carga no estará en un solo disco, sino que estará distribuida en todos los discos que hagan parte del array.

-Aumento en la capacidad de almacenamiento al poder utilizar varios discos en uno solo de forma lógica.

-Mejora el rendimiento de las aplicaciones.

-Ante una falla de algún disco, sería transparente para los usuarios, por lo tanto la producción no se detendría. 

NIVELES RAID

 RAID ofrece varias opciones conocidas como niveles RAID, cada uno de estos niveles proporciona determinadas características como tolerancia a fallos, rendimiento y costo. 

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.

La elección de los diferentes niveles RAID va a depender de las necesidades del usuario en lo que respecta a factores como seguridad, velocidad, capacidad, coste, etc.

RAID 0

Un RAID 0 (también llamado conjunto dividido, volumen dividido, volumen seccionado) distribuye los datos equitativamente entre dos o más discos sin información de paridad que proporcione redundancia. Es importante señalar que el RAID 0 no era uno de los niveles RAID originales y que no es redundante. El RAID 0 se usa normalmente para incrementar el rendimiento, aunque también puede utilizarse como forma de crear un pequeño número de grandes discos virtuales a partir de un gran número de pequeños discos físicos. Un RAID 0 puede ser creado con discos de diferentes tamaños, pero el espacio de almacenamiento añadido al conjunto estará limitado por el tamaño del disco más pequeño (por ejemplo, si un disco de 300 GB se divide con uno de 100 GB, el tamaño del conjunto resultante será sólo de 200 GB, ya que cada disco aporta 100GB). Una buena implementación de un RAID 0 dividirá las operaciones de lectura y escritura en bloques de igual tamaño, por lo que distribuirá la información equitativamente entre los dos discos. También es posible crear un RAID 0 con más de dos discos, si bien, la fiabilidad del conjunto será igual a la fiabilidad media de cada disco entre el número de discos del conjunto; es decir, la fiabilidad total —medida como MTTF o MTBF— es (aproximadamente) inversamente proporcional al número de discos del conjunto (pues para que el conjunto falle es suficiente con que lo haga cualquiera de sus discos).

Configuración de RAID 0 en Debian 7.3.0

RAID 1

Un RAID 1 crea una copia exacta (o espejo) de un conjunto de datos en dos o más discos. Esto resulta útil cuando el rendimiento en lectura es más importante que la capacidad. Un conjunto RAID 1 sólo puede ser tan grande como el más pequeño de sus discos. Un RAID 1 clásico consiste en dos discos en espejo, lo que incrementa exponencialmente la fiabilidad respecto a un solo disco; es decir, la probabilidad de fallo del conjunto es igual al producto de las probabilidades de fallo de cada uno de los discos (pues para que el conjunto falle es necesario que lo hagan todos sus discos).

Adicionalmente, dado que todos los datos están en dos o más discos, con hardware habitualmente independiente, el rendimiento de lectura se incrementa aproximadamente como múltiplo lineal del número del copias; es decir, un RAID 1 puede estar leyendo simultáneamente dos datos diferentes en dos discos diferentes, por lo que su rendimiento se duplica. Para maximizar los beneficios sobre el rendimiento del RAID 1 se recomienda el uso de controladoras de disco independientes, una para cada disco (práctica que algunos denominan splitting o duplexing).

Configuración de RAID 1 en Debian 7.3.0

RAID 5

Un RAID 5 (también llamado distribuido con paridad) es una división de datos a nivel de bloques distribuyendo la información de paridad entre todos los discos miembros del conjunto. El RAID 5 ha logrado popularidad gracias a su bajo coste de redundancia. Generalmente, el RAID 5 se implementa con soporte hardware para el cálculo de la paridad. RAID 5 necesitará un mínimo de 3 discos para ser implementado.

En el gráfico de ejemplo anterior, una petición de lectura del bloque «A1» sería servida por el disco 0. Una petición de lectura simultánea del bloque «B1» tendría que esperar, pero una petición de lectura de «B2» podría atenderse concurrentemente ya que seria servida por el disco 1.

Cada vez que un bloque de datos se escribe en un RAID 5, se genera un bloque de paridad dentro de la misma división (stripe). Un bloque se compone a menudo de muchos sectores consecutivos de disco. Una serie de bloques (un bloque de cada uno de los discos del conjunto) recibe el nombre colectivo de división (stripe). Si otro bloque, o alguna porción de un bloque, es escrita en esa misma división, el bloque de paridad (o una parte del mismo) es recalculada y vuelta a escribir. El disco utilizado por el bloque de paridad está escalonado de una división a la siguiente, de ahí el término «bloques de paridad distribuidos». Las escrituras en un RAID 5 son costosas en términos de operaciones de disco y tráfico entre los discos y la controladora.

Configuracion de RAID 5 en Debian 7.3.0

RAID 10

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.

Debido a estos mayores riesgos del RAID 1+0, muchos entornos empresariales críticos están empezando a evaluar configuraciones RAID más tolerantes a fallos que añaden un mecanismo de paridad subyacente. Entre los más prometedores están los enfoques híbridos como el RAID 0+1+5 (espejo sobre paridad única) o RAID 0+1+6 (espejo sobre paridad dual).

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.

Configuracion de RAID 10 en Debian 7.3.0