Visión general de RAID

    RAID es una tecnología utilizada para mejorar el rendimiento y la fiabilidad del almacenamiento de datos.Un sistema RAID consta de dos o más unidades que funcionan en paralelo, que pueden ser discos duros o SSD (unidades de estado sólido).RAID se puede clasificar en SoftRAID y HardRAID. En SoftRAID, la arquitectura de memoria la gestiona el sistema operativo. En HardRAID, hay un controlador y un procesador dedicados dentro del disco para gestionar la memoria.

Niveles RAID

Los niveles RAID incluyen los niveles RAID básicos (0, 1, 5 y 6) y los niveles RAID en franjas (10, 50 y 60).Las matrices RAID en franjas combinan dos o más matrices RAID básicas para proporcionar un mayor rendimiento, capacidad y disponibilidad al superar el número máximo de unidades que admite cada matriz en una controladora RAID específica.

RAID 0

RAID 0 se basa en la división de datos en franjas, en la que el flujo de datos se divide en varios segmentos o bloques, cada uno de los cuales se almacena en un disco diferente. Por tanto, cuando el sistema necesita leer los datos, puede leerlos simultáneamente de todos los discos y combinarlos para reconstruir el flujo de datos completo. La ventaja de este enfoque es que las operaciones de lectura/escritura son significativamente más rápidas, lo que lo hace ideal para escenarios en los que el rendimiento prima sobre otras consideraciones. Además, la capacidad total de todo el volumen es la suma de las capacidades de todos los discos individuales.

¿Qué es el striping? Los datos se dividen en varios discos y se distribuyen uniformemente por todos ellos, eliminando cualquier sobrecarga de un solo disco. Los datos pueden recuperarse de varios discos simultáneamente, lo que mejora la velocidad y el rendimiento.

Ventajas

- Los datos se distribuyen en varias unidades

- El espacio en disco está totalmente utilizado

- Se necesitan al menos 2 unidades

- Alto rendimiento

Desventajas

- No admite redundancia de datos

- No admiten tolerancia a fallos

- Sin mecanismo de detección de errores

- El fallo de un solo disco provoca la pérdida total de datos en la matriz correspondiente.

RAID 1

RAID 1 utiliza el concepto de duplicación de datos, en el que los datos se duplican o clonan en un conjunto de discos idénticos, de modo que si un disco falla, se puede utilizar otro. También mejora el rendimiento de lectura porque se puede acceder simultáneamente a distintos bloques de datos desde todos los discos.

Sin embargo, a diferencia del RAID 0, el rendimiento de escritura se reduce porque todas las unidades deben actualizarse cada vez que se escriben nuevos datos. Otro inconveniente es que se desperdicia espacio replicando datos, lo que aumenta los costes de almacenamiento.

¿Qué es la duplicación de datos? La duplicación de datos en varios discos significa que se almacenan copias de los datos en distintos dispositivos de almacenamiento, lo que también aumenta la redundancia y el rendimiento.

RAID 1 es el RAID más utilizado , diseñado para aumentar la seguridad de los datos almacenados. Por ejemplo, si un archivo se escribe y se guarda en un disco duro, se guarda automáticamente en los discos duros 2, 3 u otros. Esto significa que el sistema ofrece redundancia total, es decir, que si falla un disco, el segundo está listo para tomar el relevo.

Ventajas

-Realiza la duplicación de datos, en la que los mismos datos de una unidad se escriben en otra para lograr redundancia.

- Alta velocidad de lectura, ya que se puede utilizar cualquier unidad si una está ocupada.

- El array sigue funcionando con normalidad aunque falle alguna unidad

- Se necesitan al menos 2 unidades

Desventajas

- Mayor coste (cada unidad requiere una unidad adicional para la duplicación)

- Rendimiento de escritura más lento debido a la necesidad de actualizar todas las unidades.

RAID 5

RAID 5 requiere al menos tres unidades y, al igual que RAID 0, divide los datos en varias unidades, pero también distribuye la "paridad" entre ellas. En caso de fallo de una sola unidad, la información de paridad almacenada en las otras unidades se utiliza para reconstruir los datos. El tiempo de inactividad es cero. Las velocidades de lectura son muy rápidas, pero las de escritura son ligeramente más lentas debido a la necesidad de calcular la paridad. Es ideal para servidores de archivos y aplicaciones con un número limitado de unidades de datos.

RAID 5 pierde un 33% de espacio de almacenamiento (utilizando tres unidades) debido a la paridad, pero sigue siendo una configuración más rentable que RAID 1. La configuración RAID 5 más popular utiliza cuatro unidades, lo que reduce la pérdida de espacio de almacenamiento al 25%. Puede funcionar con hasta 16 unidades.

RAID 5 también se conoce como striping con paridad distribuida:

Ventajas

-striping a nivel de bloque con paridad distribuida

-La paridad se distribuye entre los discos de la matriz.

-Altas prestaciones

-Coste-efectivo

-Requiere al menos 3 unidades

Desventajas

- La recuperación puede tardar más en caso de fallo de un disco, ya que la paridad debe calcularse a partir de todas las unidades disponibles.

- No tolera fallos simultáneos de las unidades

RAID 6

RAID 6 utiliza bloques de paridad dobles para lograr una mayor redundancia de datos que RAID 5, lo que aumenta la tolerancia a fallos de hasta dos unidades en la matriz. Cada disco tiene dos bloques de paridad, que se almacenan en discos distintos de la matriz. RAID 6 es una infraestructura muy práctica para mantener sistemas de alta disponibilidad.

RAID 6 es una buena opción para servidores web estándar, donde la mayoría de las transacciones son operaciones de lectura, pero no se recomienda para entornos de reescritura como los servidores de bases de datos.

RAID 6 también se conoce como striping con doble paridad distribuida:

Ventajas

-Supresión a nivel de bloque con paridad distribuida DUAL

-Crea 2 bloques de paridad

-Puede soportar 2 fallos de unidad simultáneamente en la matriz.

-Tolerancia a fallos y redundancia adicionales

-Requiere al menos 4 unidades

Desventajas

- El coste puede ser un factor

- La escritura de datos tarda más debido a la doble paridad

RAID 10 (RAID 1+0)

RAID 10 combina RAID 1 y RAID 0 en orden inverso. A veces se denomina RAID "anidado" o "híbrido", ya que ofrece lo mejor de ambos mundos con el rápido rendimiento del RAID 0 y la redundancia del RAID 1. En esta configuración, varios bloques RAID 1 se interconectan para funcionar como RAID 0. Se utiliza cuando se requiere tanto un alto rendimiento del disco (superior al RAID 5 o 6) como redundancia.

Ventajas

-Sin paridad

-Realiza striping RAID 0 y mirroring RAID 1.

-La separación se realiza antes de la duplicación

-La capacidad disponible es n/2 * tamaño del disco (n = número de discos)

-El número de unidades necesarias debe ser múltiplo de 2.

-Alto rendimiento al separar datos

Desventajas

- Coste elevado, ya que cada unidad requiere una unidad adicional

- No se utiliza el 100% de la capacidad del disco, ya que la mitad se utiliza para la duplicación.

- Escalabilidad muy limitada

RAID 50

RAID 50 consiste en dos o más matrices RAID 5, formando una matriz rayada similar a RAID 0. En comparación con la configuración del mismo número de matrices RAID 5, proporciona un mayor rendimiento de acceso y un mayor rendimiento de protección de datos. Una única matriz RAID 5 equivalente se denomina "subconjunto" o "submatriz", y pueden configurarse tres o más subconjuntos.

RAID 50 puede implementarse en servidores y matrices para ejecutar diversas aplicaciones, como servidores de archivos, servidores de bases de datos, almacenamiento y copias de seguridad de máquinas virtuales, edición de vídeo, renderizado de animaciones 3D, etc.

RAID 50 también se conoce como rayado con paridad distribuida:

Ventajas

-Reduce el tiempo de reconstrucción

-Mejora el rendimiento de la redundancia

-Mejora el rendimiento del acceso

Desventajas

-Requiere más de 6 unidades

-Reduce la eficacia de la instalación

-Redundancia limitada

RAID 60

RAID 60 (a veces denominado RAID 6+0) combina varios conjuntos RAID 6 (striping con doble paridad) con RAID 0 (striping). La doble paridad permite que fallen dos unidades en cada conjunto RAID 6, mientras que la división en franjas mejora la capacidad y el rendimiento sin añadir unidades a cada conjunto RAID 6.

Al igual que RAID 50, las configuraciones RAID 60 pueden alojar 8 o más unidades, pero sólo son adecuadas para configuraciones con 16 o más unidades. La capacidad útil de RAID 60 oscila entre el 50% y el 88%, dependiendo del número de unidades de datos del grupo RAID.

Tenga en cuenta que todas las configuraciones multirama anteriores disponibles para RAID 10 y RAID 50 también están disponibles para RAID 60. Por ejemplo, para 36 unidades, puede tener un RAID 60 con cada rama conteniendo 18 unidades, o un RAID 60 con tres ramas, cada una conteniendo 12 unidades.

RAID 60 es similar a RAID 50 pero ofrece más redundancia, lo que lo hace adecuado para servidores con capacidades extremadamente grandes, especialmente aquellos que no realizan copias de seguridad de los datos (por ejemplo, servidores de videovigilancia que manejan un gran número de cámaras).

RAID 60 también se conoce como striped across zones con doble paridad distribuida:

Ventajas

-Cada matriz RAID 6 del grupo puede soportar dos fallos de unidad, lo que la hace muy segura.

-Muy grande y rentable, teniendo en cuenta que este nivel RAID no se utilizaría a menos que hubiera un gran número de unidades.

Desventajas

- Requiere un gran número de unidades

- Ligeramente más caro que RAID 50 debido a la pérdida de más unidades para los cálculos de paridad.

Comparación de niveles RAID

La selección de los niveles RAID se rige por los siguientes factores:

- Leer rendimiento

- Rendimiento de escritura

- Tolerancia a fallos

- Degradación del rendimiento de la matriz (para niveles RAID tolerantes a fallos).

- Capacidad de almacenamiento efectiva