Arreglos de Disco

5/7/2018 Arreglos de Disco - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/arreglos-de-disco 1/14

Arreglos de Disco

Los arreglos redundantes de discos económicos originales son 5, desde el RAID 1 hasta el RAID5, y de manera similar comúnmente se hace referencia a un arreglo de discos sin redundancia

como RAID 0, aunque dado que no tiene redundancia quizá el nombre más apropiado sería AID.

Con el tiempo y la creación de circuitos más veloces nacieron nuevos esquemas y arquitecturasque superan a los niveles originales en diversas características.

RAID 0: Arreglo estriado (o en franjas) de discos sin

tolerancia a fallas.

RAID nivel 0 requiere al menos dos platinas de disco para poder ser implementado.

Funcionamiento

RAID 0 implementa un arreglo de discos en franjas en donde los datos son divididos en bloquesy cada bloque es almacenado en un disco distinto.

Ventajas

En esta configuración un arreglo de discos mejora el desempeño de entrada/salida al distribuir la

carga de escritura y lectura a través de varios canales y platinas de disco. El mejor desempeño esalcanzado cuando los datos son distribuidos en varios controladores con sólo un disco por

controlador.

• No hay sobrecarga por el cálculo de paridad• Diseño simple

• Sencillez de implementación.



Desventajas

• No es un RAID debido a que no es redundante ni tolerante a fallas

• La falla de una platina resulta en la pérdida de los datos de todo el arreglo.

Recomendaciones

• Nunca se debe de utilizar en ambientes de misión crítica.

• Es muy útil en producción y edición de vídeo e imágenes, así como aplicaciones de

preimpresión.

• En general para aplicaciones que requieran de un alto ancho de banda.

RAID 1: Espejo y duplicación

RAID nivel 1 requiere al menos dos platinas de disco para poder ser implementado. Para mejor

desempeño, el controlador debe de ser capaz de realizar dos lecturas concurrentes independientes por par espejo o dos escrituras duplicadas por par de discos en espejo.

Funcionamiento

RAID 1 implementa un arreglo de discos en espejo en donde los datos son leídos y escritos de

manera simultánea en dos discos distintos.



Ventajas

En esta configuración un arreglo de discos puede realizar una escritura o dos lecturas por par en

espejo, duplicando la tasa de transaccional de lectura de discos simples con la misma tasatransaccional de escritura que los discos tradicionales. Una redundancia total de datos significa

que no es necesaria la reconstrucción en caso de falla de algún disco, sino sólo una copia.

• La tasa de transferencia por bloques es la misma que en los discos tradicionales.

• Bajo ciertas circunstancias RAID 1 puede soportar fallas simultáneas múltiples de discos.

• Es el diseño RAID más simple.

• Sencillez de implementación.

Desventajas

• Es el que tiene mayor derroche de disco de todos los tipos de RAID, con el 100% dederroche.

• Típicamente la función RAID es llevada a cabo por el software del sistema cargando a la

UCP ó al servidor, degradando el desempeño del mismo.

• Probablemente no soporte cambio en caliente de un disco dañado cuando se implementa por software.

Recomendaciones

• Buscar una implementación por hardware.

• Funciones administrativas y financieras.

• En general para aplicaciones que requieran de una alta disponibilidad.



RAID 2: Código de Corrección de Errores con código de

Hamming

RAID nivel 2 requiere al menos dos platinas de disco para poder ser implementado. Para mejor

desempeño, el controlador debe de ser capaz de realizar dos lecturas concurrentes independientes

por par espejo o dos escrituras duplicadas por par de discos en espejo.

Funcionamiento

Cada bit de cada palabra es escrito a un disco, 4 en el ejemplo gráfico. Cada palabra tiene suCódigo Hamming de Corrección de Errores (CHCE) almacenada en los discos CHCE. Durante la

lectura el CHCE verifica y corrige los datos o errores específicos en los discos.

Ventajas

En esta configuración un arreglo de discos puede realizar una escritura o dos lecturas por par en

espejo, duplicando la tasa de transaccional de lectura de discos simples con la misma tasa

transaccional de escritura que los discos tradicionales. Una redundancia total de datos significaque no es necesaria la reconstrucción en caso de falla de algún disco, sino sólo una copia.

• Capacidad de corrección de errores al paso.

•

Es posible alcanzar tasas de transferencia muy altas..• A mayor tasa de transferencia requerida, es mejor la relación de los discos de datos a los

discos CHCE.

• El disño del controlador es relativamente simple comparado con los niveles 3,4 y 5.



Desventajas

• Puede tener una alta relación de los discos CHCE a los discos de datos con tamaños de

palabra pequeños, tornando el sistema ineficiente.• Costo de nivel de entrada muy alto, requiere de una muy alta tasa de transferencia para

justificarlo.

• No existen implementaciones comerciales ya que comercialmente no es viable.

Recomendaciones

• (Ninguna).

RAID 3: Transferencia en paralelo con paridad

RAID nivel 3 requiere cuando menos 3 discos para funcionar.

Funcionamiento

El bloque de datos es subdividido en bandas y escrito en los discos de datos. Las bandas de

paridad son generadas durante la escritura, almacenadas en los discos de paridad y verificado

durante la lectura

Ventajas

• Muy alta tasa de transferencia de lectura.

• Muy alta tasa de transferencia de escritura.

• La falla de un disco tiene impacto poco relevante para la capacidad de transferencia.

• Baja relación de discos de paridad contra los de datos, lo que aumenta la eficiencia.



Desventajas

• En el mejor de los casos la tasa de transacciones es la misma que en configuraciones de

un solo disco.• Diseño de controlador relativamente simple.

• Muy complejo y demandante de recursos para implementarse por software.

Recomendaciones

• Producción de video y transmisiones digitales en línea.

• Edición de imágenes.

• Edición de vídeo.

• Aplicaciones de preedición.

• Cualquier tipo de aplicación que requiera alta densidad de transferencia de datos.

RAID 4: Discos independientes de dato con disco

compartido de paridad


Funcionamiento

Cada bloque completo es escrito en un disco de datos. La paridad para bloques del mismo rango

es generada durante las escrituras y almacenado en el disco de paridad, y verificado durante laslecturas.

Ventajas

• Muy alta tasa transaccional de lectura.• Baja relación de discos de paridad contra los de datos, lo que aumenta la eficiencia.

• Alta tasa de transferencia agregada para lectura.



Desventajas

• Tiene la peor tasa transaccional de escritura así como para escritura agregada.

• Diseño muy complejo de controlador.

• Reconstrucción de datos compleja e ineficiente en caso de falla de disco.

• Tasa de transferencia en lectura por bloques igual a la de un disco simple.

Recomendaciones

• (Ninguna)

RAID 5: Discos independientes de datos con bloques

distribuidos de paridad.


Funcionamiento

Cada bloque de datos completo es escrito en un disco de datos; la paridad para los bloques en enmismo rango es generada durante las escrituras, almacenada en locaciones distribuidas y

verificada durante las lecturas.

Ventajas

• Tiene la más alta tasa de transacciones de lectura.• Regular tasa de transacciones de escritura.

• Baja relación entre los discos de paridad contra los discos de datos ofreciendo una alta

eficiencia.

• Buena tasa de transferencia de agregado.

• Es el nivel de RAID más versátil.

Desventajas



• La falla de un disco tiene impacto sensible en el desempeño.

• El diseño del controlador es el más complejo.

• La reconstrucción de datos en caso de falla de un disco es compleja, comparada conRAID 1.

• Tasa de transferencia en bloques individuales de datos igual que la de un disco sencillo.

Recomendaciones

• Servidores de aplicaciones y archivos.

• Servidores de bases de datos.

• Servidores Web, correo electrónico y noticias.

• Servidores de Intranet.

RAID 6: Discos independientes de datos con con dos

esquemas independientes de paridad

RAID nivel 6 requiere n+2 discos para funcionar.

Funcionamiento

Esencialmente RAID 6 es una extensión de RAID 5 que aumenta la tolerancia a fallos utilizando

bandas de paridad bidimensionales.

Las bandas de paridad bidimensionales consisten en la utilización de un segundo esquema

independiente de distribución de bandas de paridad.



Los datos son separados en bandas a nivel de bloques a través de todos los discos, como enRAID 5, y un segundo conjunto de paridad es calculado y escrito en todos los discos; RAID 6

provee una tolerancia a fallos extremadamente alta y puede soportar múltiples fallas simultáneas

de discos.

Ventajas

• Muy alta tolerancia a fallos de disco.

• Tolerancia a fallas de múltiples discos.

Desventajas

• Diseño complejo del controlador.

• Alta sobrecarga del controlador para calcular direcciones de paridad.

• Pobre desempeño para la escritura.• Requiere de n+2 discos debido al esquema de paridad bidimensional.

Recomendaciones

• Ideal para aplicaciones de misión crítica.

RAID 7: Asincronía optimizada para altas tasas de

transferencia de entrada/salida así como alta transferencia

de datos

RAID nivel 7 requiere al menos 4 discos para funcionar.

RAID 7 es una marca registrada de Corporación Computadora de Almacenamiento (Storage

Computer Corporation)



Funcionamiento

Todas las transferencias de entrada/salida son asíncronas, controladas y prealmacenadas

independientemente, incluyendo las transferencias de la interfaz del anfitrión.

Todas las lecturas y escrituras con prealmacenadas centralmente a través del transporte de alta

velocidad x-bus.

El disco dedicado de paridad puede estar en cualquier canal.

Implementación completa orientada a procesos de sistemas operativos de tiempo real residenteen microprocesador de control del arreglo embebido.

Canal de comunicaciones controlado por sistema operativo de tiempo real embebido.

El sistema abierto utiliza platinas estándar SCSI, transportes de datos estándar de computadora

personal, tarjetas madre y SIMMs de memoria.

Transporte de datos de memoria de prealmacenamiento de datos, interno de alta velocidad.

Generación de paridad integrada en la memoria de prealmacenamiento.

Múltiples dispositivos de platina de disco integrados al arreglo pueden ser declarados calientes

en espera.

Agente SNMP para monitoreo y administración remota.

Ventajas

• Desempeño 25 a 90% mejor que el de una platina y 1.5 a 6 veces mejor que otros niveles

de arreglos.• Interfaces de anfitrión escalables para conectividad o incremento de ancho de banda de

transferencia del anfitrión. • Las lecturas cortas en ambientes multiusuario tienen un alto nivel de coincidencia en memoria

intermedia resultando en tiempos de acceso casi cero. • El desempeño en la escritura mejora con aumento en la cantidad de platinas de disco en el

arreglo.

• El tiempo de acceso decrementa con el incremento en la cantidad de actuadores en el arreglo.

• No requiere transferencias extras de datos para la manipulación de paridad



Desventajas

• Solución propietaria de un vendedor

• Muy alto costo por megabyte de almacenamiento.• Garantía corta.

• Sin ajustes de usuario.

• La alimentación de poder debe de ser permanente para prevenir la pérdida de datos en

memoria intermedia.

Recomendaciones

• Ideal para aplicaciones de misión crítica.

RAID 10: Muy alta confiabilidad combinada con alto

desempeño

RAID Nivel 10 requiere al menos 4 unidades de disco para funcionar.

Funcionamiento

RAID 10 es una implementación de un arreglo en bandas cuyos segmentos son arreglos de RAID

1.

Ventajas

• Misma tolerancia a fallas que RAID 1.

• Misma sobrecarga para tolerancia a fallos que el espejeo por sí mismo.

• Al crear segmentos con las bandas de RAID 1 se alcanzan altas tasas de Entrada/Salida

• En ciertas circunstancias RAID 10 puede soportar fallas simultáneas de varios discos.



Desventajas

• Alto costo / Alta sobrecarga • Todas las platinas de disco se deben de mover en paralelo para alcanzar el máximo desempeño

sostenido • Escalabilidad limitada a un alto costo inherente

Recomendaciones

• Solución ideal para sitios que requieren RAID 1 con desempeño adicional.

• Servidores de bases de datos que requieran alto desempeño y tolerancia a fallas.

RAID 53: Altas tasas de Entrada/Salida y alto desempeño en la transferencia de

datos

RAID Nivel 10 requiere al menos 5 unidades de disco para funcionar.

Funcionamiento

RAID 53 es una implementación de un arreglo en bandas (RAID Nivel 0) cuyos segmentos están

en arreglos de RAID 3.

Ventajas

• Misma tolerancia a fallas que RAID 3, así como la sobrecarga.• Alta tasa de transferencia de datos, gracias a sus segmentos RAID 3• Altos niveles de Entrada/Salida para solicitudes pequeñas, gracias a las bandas en RAID

0.



Desventajas

• Alto costo de implementación.

• Todos los spindles de los discos deben de estar sincronizados, lo que limita laselección de platinas de disco.

• La generación de bandas en bytes resulta en una utilización pobre de lacapacidad formateada.

Recomendaciones

• Buena solución para sitios que ya han tenido RAID 3 y requieren de desempeño adicional.

RAID 0+1: Alto desempeño en la transferencia de datos

RAID 0+1 requiere al menos 4 platinas de disco para funcionar.

Funcionamiento

RAID 0+1 es una implementación de un arreglo en espejo cuyos segmentos son arreglos enRAID 0.

RAID 0+1 no debe de ser confundido con RAID 10. La falla de un disco en el arreglo provocará

que, en esencia, se convierta en un arreglo de nivel 0.



Ventajas

• RAID 0+1 tiene la misma tolerancia a fallas que RAID Nivel 5.

• Tiene la misma sobrecarga para tolerancia a fallas que el espejo por sí mismo.• Altas tasas de Entrada/Salida gracias a segmentos de múltiples bandas.

• Misma tolerancia a fallas que RAID 3, así como la sobrecarga.

• Alta tasa de transferencia de datos, gracias a sus segmentos RAID 3

• Altos niveles de Entrada/Salida para solicitudes pequeñas, gracias a las bandas en RAID0.

Desventajas

• Alto costo de implementación / Alta sobrecarga.

• Todos los disco se deben de mover en paralelo para alcanzar el máximo

desempeño. • Escalabilidad limitada a un alto costo inherente.

Recomendaciones

• Sitios que requieran alto desempeño sin que sea necesario alcanzar la máxima confiabilidad.

• Tratamiento de imágenes.

• Servidores de archivos.

Documents

Arreglos de Disco