Hardware vs. Software

Cualquiera de los niveles de RAID que aparecen listados abajo pueden ser implementados en hardware o software.

Con la implementación por software, el sistema operativo maneja los discos del conjunto a través de una controladora de discos normal (IDE, Serial ATA, SCSI o Canal de Fibra). Esta opción puede ser lenta, pero no requiere de la compra de hardware adicional.

Una implementación de RAID basada en hardware requiere (por lo menos) una tarjeta controladora RAID. Esta controladora maneja la administración de los discos, y efectúa los cálculos de paridad (necesitados para RAID 4,5). Esta opción ofrece un mejor rendimiento y hace que el soporte por parte del sistema operativo sea más sencilla.

Las implementaciones basadas en hardware típicamente soportan intercambio en caliente, permitiendo que los discos que fallen sean reemplazados sin necesidad de detener el sistema.

Niveles de RAID

RAID 0: Conjunto de discos divididos sin tolerancia a fallos (No Redundante)

El RAID de nivel 0 requiere al menos 2 discos para ser implementado.

Características y Ventajas

El RAID 0 implementa un conjunto de discos divididos, la información es separada en bloques y cada bloque es grabado en una unidad de disco diferente. El rendimiento de Entrada/Salida se ve muy beneficiado por la dispersión de la carga de Entrada/Salida a través de muchos canales y discos.

El mejor rendimiento se alcanza cuando los datos son divididos a través de múltiples controladoras con tan solo un disco por controladora. No existe sobrecarga por el cálculo de paridad. Un diseño muy simple. Fácil de implementar..

Desventajas

No es realmente un RAID ya que no es tolerante a fallos. El fallo de una sola unidad produciría una pérdida de información en el conjunto. No se debe utilizar en sistemas de misión crítica que impliquen modificación de datos. (Algunas aplicaciones trabajan con información de control almacenada en un sistema de archivos en RAID1 ó 5 y los datos multimedia en RAID 0, los cuales son respaldados a cinta o a medios ópticos.)

Aplicaciones Recomendadas

• Edición y producción de Video
• Edición de imágenes
• Aplicaciones de Preimprenta
• Cualquier aplicación que requiera gran ancho de banda.

RAID 1: Espejo y Duplexing (Espejo)

Para el mejor rendimiento, la controladora debe ser capaz de realizar dos lecturas concurrentes separadas por cada par espejeado o dos escrituras duplicadas por cada par espejeado.

El nivel de RAID 1 requiere al menos dos unidades de disco para ser implementado

Características

Son posibles una escritura o dos lecturas por par. El doble de la tasa de transacciones de lectura de un disco simple, la misma tasa de escritura que un disco simple. Redundancia del 100% en los datos significa que no es necesaria la reconstrucción en el caso de fallo de un disco, solo una copia para el reemplazo de disco.

La tasa de transferencia por bloque es igual a la de un disco simple. Bajo ciertas circunstancias, el RAID 1 puede sostener fllas en múltiples hunch.

Es el diseño de un subsistema de almacenamiento en RAID más sencillo.

Ventajas

Debido a que un disco es espejeado en par y contiene toda la información, puede ser potencialmente utilizado sin software o hardware para RAID.

Desventajas

El más alto volumen de carga de todos los tipos de RAID, (100%) ineficiente.

Aplicaciones Recomendadas

• Contabilidad
• Nómina
• Finanzas
• Cualquier aplicación que requiera de alta disponibilidad
• Servidores

RAID 2: Código de Corrección de Error

El esquema de redundancia en el RAID de nivel 2 es un código de Hamming, donde la unidad de separación es un bit simple. Dividir al nivel de bit tiene la implicación de que en un conjunto de discos con N discos de datos, la unidad más pequeña de datos de transferencia para una lectura es un conjunto de N bloques.

El RAID de nivel 2 es implementado en contadas ocasiones.

RAID 3: Paridad de intervalo de bit (Paridad de Richard M. Price)

El RAID de nivel 3 tiene un disco de comprobación y solamente procesa una E/S a la vez.

El RAID de nivel 3 es implementado en contadas ocasiones.

RAID 4: Unidad de paridad dedicada (Paridad de intervalo de bloque)

Características

Los discos son divididos, como en RAID 0. La paridad de información para la división es calculada, y almacenada en un disco de paridad. Si uno de los discos falla, la información es reconstruida en un disco de repuesto utilizando la información de paridad. Si el disco de paridad falla, la paridad de la información es recalculada en un disco de repuesto.

Desventajas

El disco de paridad puede ser un cuello de botella durante las operaciones de escritura.

RAID 5: Discos de datos independientes con bloques de paridad distribuidos (Bloques de Intervalo de Paridad Distribuida)

Cada vez que un bloque de datos (algunas veces llamado pedazo) es escrito en un disco dentro de un conjunto, un bloque de paridad es generado dentro de la misma división. (Un bloque o pedazo esta compuestos de muchos sectores consecutivos en un disco, algunas veces tanto como 256 sectores. Una serie de pedazos [un pedazo de cada disco dentro de un conjunto] es llamada colectivamente una división.) Si otro bloque, o alguna porción del bloque es escrita en la misma división, el bloque de paridad (o una parte del bloque de paridad) es recalculada y vuelta a escribir. El disco utilizado por el bloque de paridad es escalonado desde una división hasta la siguiente, de ahí el término bloques de paridad distribuidos.

Es interesante que, los bloques de paridad no son leídos en las lecturas de datos, ya que esto sería una sobrecarga innecesaria y podría disminuir el rendimiento. Los bloques de paridad son leídos, sin embargo, cuando la lectura de un sector de datos resulta en un error CRC. En este caso, el sector en la misma posición relativa en cada uno de los bloques de datos restantes en la división y dentro del bloque de paridad en la división son utilizados para reconstruir el sector erróneo. El error CRC se encuentra oculto para la computadora. De cualquier manera, si un disco falla en el conjunto, los bloques de paridad en los discos sobrevivientes son combinados matemáticamente con los bloques de datos de los discos sobrevivientes para reconstruir los datos de la unidad que ha fallado al vuelo. Esto es algunas veces llamado Modo Interno de Recuperación de Datos. La computadora no se entera de que el disco ha fallado. La acción de leer y escribir al conjunto de discos continúa normalmente, aunque con alguna degeneración de rendimiento. En RAID 5, en los conjuntos que solo tienen un bloque de paridad por división, la falla de una segunda unidad de disco resulta en la pérdida total de la información.

El RAID de nivel 5 requiere de al menos 3 unidades de disco para ser implementado. El número máximo de discos teóricamente es ilimitado, pero es una práctica común mantener un máximo de 14 unidades de disco o menos para implementaciones de RAID 5 que tienen un solo bloque de paridad por división. La razón para esta restricción es que existe una gran concordancia en cuanto a que una unidad de disco fallará en el conjunto cuando exista un gran número de unidades de disco. (El valor del Tiempo Estimado Entre fallas MTBF para una unidad de disco dentro de un conjunto se vuelve más pequeño.) En implementaciones con más de 14 unidades de disco, el RAID 5 con paridad dual (también conocido como RAID 6) es algunas veces utilizado ya que puede sobrevivir a la falla de dos discos.

Características y Ventajas

Mayor tasa de transacciones de lectura. De media a pobre tasa de transacciones de escritura, especialmente cuando el CPU realiza chequeos de paridad por software. Bajo coeficiente de discos ECC (Paridad) para los discos de datos significa alta eficiencia. Buena tasa de transferencia agregada.

Desventajas

El fallo de unidades de disco tiene un impacto medio en el caudal de salida. Diseño de controladoras más complejo. Dificultad para reconstruir en el caso de fallo de una unidad de disco (comparada con el RAID de nivel 1). En bloques de datos individuales la tasa de transferencia es la misma que en un disco individual. Alta sobrecarga para escrituras pequeñas. Para cambiar 1 byte en un archivo, la división completa debe ser leída, el byte modificado, la información de paridad recalculada, y la división entera vuelta a escribir. Sin embargo, el hecho de que los sistemas de archivos tienden a dirigirse a los discos naturalmente en clusters oculta parcialmente este efecto. (necesito que le pongan imagenes)

Aplicaciones Recomendadas

• Servidores de Archivos y de Aplicaciones
• Servidores de Bases de Datos
• Servidores de web, e-mail y de noticias
• Servidores de Intranet
• Es el nivel de RAID más versátil

RAID 6: Discos de Datos Independientes con Doble Paridad

Bloques de datos enteros son grabados en el disco; la paridad es generada y escrita a las dos líneas, en dos unidades separadas.

El RAID de nivel 6 requiere un mínimo de tres unidades, pero cuatro son requeridas para exceder la eficiencia en espacio de RAID 1.

Características

El conjunto de mayor redundancia en paridad, muy ineficiente con pocos discos, pero mucho más tolerante a fallas. Las unidades pueden ser organizadas en matrices ortogonales, donde las filas de discos forman grupos de paridad, similar al RAID 5, mientras las columnas también mantienen una paridad consistente entre cada una de ellas. Si un solo disco falla, ya sea su fila o columna de paridad puede ser utilizada para reconstruirlo, Varias unidades dentro del conjunto pueden fallar antes de que este se vuelva corrupto. Cualquier grupo de discos no coincidentes puede fallar antes de que el conjunto se corrompa.

Recomendado para: aplicaciones de imágenes y fileserver en general

RAID 10: Una línea de Espejos

Se crean múltiples espejos de RAID 1, y una línea de RAID 0 es creada sobre estas. Este no es uno de los seis niveles originales, sino la combinación de RAID 1 y 0, algunas veces también llamada RAID 1+0.

Ventajas

Potencialmente puede manejar múltiples fallas de discos simultáneas, mientras uno de los discos de cada par espejeado continúe trabajando.

Las mismas ventajas y desventajas del RAID 1.

RAID 0 + 1: Un espejo de líneas

Dos líneas de RAID 0 son creadas, y un espejo en RAID 1 es creado sobre estas. Este tampoco es uno de los 6 niveles originales de RAID.

Desventajas

No es tan robusto como el RAID 1+0. No puede tolerar dos fallos simultáneos de discos, si no son de la misma línea etc.

Historia

El sistema RAID fue propuesto por primera vez en 1988 por David A. Patterson,Garth A. Gibson y Randy H. Katz en la publicación “Un Caso para Conjuntos de Discos Redundantes Económicos (RAID)”. Este fue publicado en la Conferencia SIGMOD de 1988: pág. 109 – 116. El término “RAID” comenzó en esta publicación.

Fue un trabajo particularmente excepcional en el que los conceptos son “obvios”. Esta publicación generó la industria de los conjuntos de disco.