Te explicamos que son las RAID 0, 1, 5, 6, 01, 10, 50, 100 y más

Existen diferentes posibilidades de combinar discos duros según las necesidades que tengamos. Esta combinación de discos duros puede suponer una gran mejora de rendimiento o seguridad para los datos almacenados. Dichas combinaciones de discos duros se denomina RAID y los hay de muchos tipos y aquí te los explicaremos.

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Qué es una RAID

Es una tipología de configuración de múltiples unidades de disco duro que pueden trabajar de manera coordinada. El término RAID provienen del acrónimo inglés de: Redundant Array of Independent Disks.

Dentro de los sistemas RAID encontramos dos grandes grupos:

• Disk mirroring: Sistemas RAID que busca redundancia ante un posible fallo de una de las unidades de disco duro
• Disk Stripping: Sistema RAID que no busca redundancia, sino una gran velocidad de transferencia de datos

Para qué sirve una RAID

Los usos de este tipo de agrupaciones suelen ser muy variados. Depende mucho de las necesidades de cada usuario, ya que tenemos configuraciones que mejora la velocidad de transferencia de datos y otras de redundancia de datos. Algunas configuraciones RAID combinan estos dos elementos.

Actualmente hay configuraciones que ya no se utilizan tanto, como las RAID 0 que están destinadas a velocidad de transferencia. Este tipo de configuración tuvo su apogeo con los discos duros mecánicos. Dichas unidades tenían la desventaja de ofrecer velocidades de lectura y escritura bajas. Lo que se hacía era combinar varias de estas unidades para mejorar el rendimiento.

Sobre todo las configuraciones RAID sirven para “proteger” los datos de los discos duros. Algunas configuraciones ofrecen copia de los datos simple y otras configuraciones con paridad. Según las necesidades, podemos optar por un tipo de configuración con redundancia de datos.

Tipos de niveles RAID

Existen diferentes tipos de configuraciones según las necesidades que se tengan. Aquí iremos explicando cada una de estas configuraciones. Hay que tener una cosa en cuenta en todas ellas y es que los discos duros siempre deben ser de la misma capacidad. Si la capacidad es diferente, siempre se tomara la capacidad del más pequeño, quedando sin uso la capacidad restante del más grande.

Nivel RAID 0

Podríamos decir que es la configuración más sencilla. La configuración RAID 0 no ofrece redundancia de datos, sino distribución de datos. Todas las unidades que se encuentren bajo esta configuración funcionaran como una unidad única. La cantidad de unidades que se pueden integrar bajo esta configuración es infinita, limitado solo por la controladora.

Una configuración RAID 0 no busca redundancia de datos, sino grandes velocidades de acceso a los datos. Cuando escribimos, el primer bit se escribe en el ‘Disco 1’, el segundo bit se escribe en el ‘Disco 2’, el tercer bit en el ‘Disco 1’ y así sucesivamente. El proceso de lectura es igual, empezando siempre por el ‘Disco 1’.

No existe paridad ni redundancia de datos en las configuraciones RAID 0.

Las velocidades totales no es la suma de las velocidades de los dos discos, suele ser entre un 10-25% menor a la suma de ambas velocidades. Si los dos discos ofrecen 100MB/s de lectura, la suma no serna 200MB/s de lectura, serán entre 180-150MB/s.

Si se daña alguna de las unidades que conforman el conjunto se perderán todos los datos irremediablemente.

Nivel RAID 1

Recibe comúnmente la denominación de espejo o “mirroring“. Su uso está bastante extendido entre usuarios domésticos que buscan una configuración sencilla y económica. Se caracteriza por escribirse la información simultáneamente en ambos discos. El sistema operativo únicamente ve una unidad, aunque tengamos dos.

Erróneamente se considera que la información se graba en un disco y luego se copia al otro. Lo que se hace es escribir simultáneamente en ambos discos. Esto supone una reducción en la velocidad de escritura de aproximadamente un 25%. También se lee en ambos discos simultáneamente, pero aquí se da el fenómeno contrario, la velocidad de lectura puede mejorar en hasta un 25%.

Si se daña una unidad, podemos reemplazarla y solicitar la copia de los datos en la nueva unidad. El problema de estos sistemas es que se puede dar corrupción de los datos al no tener paridad. Si fallasen los dos discos, se perdería la información irremediablemente.

Nivel RAID 2

Vamos ahora con una configuración poco utilizada y bastante compleja. Esta configuración lo que hace es un almacenamiento de manera distribuida en varios discos a nivel de bit. Para la corrección de errores hace uso del código Hamming.

La controladora para la RAID 2 sincroniza los discos para que giren en la misma orientación angular. Esto impide que generalmente puedan atender varias solicitudes de manera simultánea.

Dependiendo del código Hamming, muchos discos podrían funcionar en paralelo en la transferencia de datos simultáneamente. Esto permite que las tasas de transferencia sean muy altas.

Como los datos se dividen a nivel de bit y no a nivel de bloque, la complejidad aumenta. Actualmente se requerirían como mínimo 39 discos, de los cuales 32 serían para almacenar bits individuales y 7 para la corrección de errores.

Nivel RAID 3

Esta configuración actualmente es poco usada debido a la complejidad. Distribuye los datos a nivel de byte en vez de a nivel de bloque, con un disco exclusivamente dedicado a paridad.

Para este sistema se requieren al menos tres discos, dos para almacenamiento y uno de paridad. Los datos se almacena por bytes en los dos primeros discos que actuarían como una RAID 0. En el tercer disco se crea un byte de paridad. Así en caso de perder un byte por un error ‘x’, podemos recuperarlo del disco de paridad.

La ventaja es que los dos primeros discos actúan en RAID 0, mejorando mucho las velocidades de lectura y escritura. Como inconveniente tenemos que se requiere la activación de todos los discos simultáneamente. Esto dificulta que se pueden realizar peticiones simultáneas.

Nivel RAID 4

Se asemeja bastante esta configuración a la RAID 3, con la salvedad que aquí el disco se divide en bloques, no en bytes. Esto permite que cada disco del conjunto funcione de manera independiente del resto.

Para este tipo de configuración RAID 4 se requieren de al menos 3 discos, uno de ellos será el de paridad. Lo interesante de este sistema es que si la controladora lo permite, puede servir varias peticiones de lectura simultáneamente.

Teóricamente esta configuración también soporta varias peticiones de escritura de manera simultánea. El problema es que con la paridad en un solo disco se generaría un cuello de botella.

Nivel RAID 5

Sistema de discos distribuido con paridad muy utilizado en la actualidad, sobre todo en dispositivos NAS. La información se almacena en los discos duros en bloques. Cada uno de los discos del sistema cuenta con un bloque de paridad para asegurar la redundancia.

La redundancia en este sistema permite la reconstrucción de los datos almacenados en caso de un problema en un disco duro. El bloque de paridad se almacena en una unidad distinta a los diferentes bloques de datos implicados. Sencillamente quiere decir que el bloque de paridad está almacenado en un disco distinto para garantizar el poder restaurar la información.

Para estos sistemas se requieren al menos tres discos duros para garantizar la redundancia de datos con paridad. Este sistema únicamente permite el fallo de un disco a la vez. Si se dañan dos unidades simultáneamente, perderemos la información almacenada. En caso de darse un error durante el proceso de restauración, también se corromperá la información y se perderá.

Nivel RAID 6

Este sistema es una versión avanzada de la configuración RAID 5. Se añade un bloque de paridad adicional, contando así dos bloques de paridad en vez de uno.

Los bloques de paridad se distribuyen en dos unidades distintas. Esto permite que el sistema tenga mayor tolerancia de fallos, soportando el fallo de hasta dos unidades. Aun así se puede perder la información por múltiple fallo en las unidades.

Para este tipo de configuración se requieren un mínimo de cuatro unidades. Cuanto mayor es el número de discos duros en el sistema, mayor probabilidad existe de fallo.

👉 Ventajas del nivel RAID 6 frente al nivel RAID 5 👈

Tipos de niveles RAID anidados

Hasta ahora hemos visto los niveles RAID básicos, pero existen sistemas más avanzados, como son los niveles RAID anidados. Estas configuraciones son combinaciones de los diferentes sistemas RAID vistos. Para este tipo de configuraciones tendremos un nivel principal RAID y dentro de este varios subniveles con otra configuración. Esta configuración es mucho más común en los NAS de nivel empresarial, pues son en donde más compensa hacer una configuración más compleja para así asegurar los datos en varias unidades y tener una alta velocidad de respuesta y de elctura de datos.

Nivel RAID 01

Sistema de espejado de divisiones. Tenemos un nivel principal RAID 1 y dentro de este al menos dos conjuntos con una RAID 0. Este nivel también se denomina como RAID 0+1.

Los datos se escribirán en el primer conjunto nivel 0. Estos datos se replicarán en el conjunto nivel 0 secundario debido a que ambos niveles están unidos mediante un nivel 1.

Uno de los inconvenientes de este sistema RAID es la escalabilidad. Si añadimos un disco duro en el nivel 0 primario, deberemos añadir un segundo disco en el segundo nivel 0. Lógicamente los discos deben tener la misma capacidad que los discos ya instalados.

La tolerancia de fallos de esta configuración RAID es limitada. Se soporta la rotura de un disco en uno de los niveles 0 e incluso de los discos del mismo nivel. Cualquiera otra combinación de fallos provocaría la perdida de datos.

Nivel RAID 10

Sistema de división de espejos. Aquí el nivel principal es una RAID 0, contando con al menos dos subniveles RAID 1. Este tipo de configuración también se denomina RAID 1+0.

La escritura de los datos se realizará como si tuviéramos un nivel 0, pero existe una copia en un disco secundario, como en un nivel 1. Es necesario que se conserve al menos un disco de nivel 1 para poder recuperar los datos. Si todos los discos fallasen o se diera un error, se perdería toda la información contenida en todos los niveles 1 que tengamos.

Nivel RAID 30

División con conjunto de paridad dedicado. Este tipo de sistema es la combinación de una RAID 3 con una RAID 0. También se la puede encontrar como RAID 3+0.

Este tipo de montaje de discos lo que ofrece es una elevada tasa de transferencia con una ala fiabilidad. Una de las partes negativas es el elevado coste de implementación.

Su construcción se basa en combinar dos conjuntos RAID 3 con los datos divididos entre ambos conjuntos. Los datos se reparten en bloques más pequeños y dividen entre los conjuntos de nivel 3. Estos a su vez se dividen en partes más pequeñas y se calcula la paridad aplicando un XOR a cada uno. Se escriben los datos en todas las unidades de disco duro, salvo en uno, donde almacenamos la información de paridad.

Permite que falle un disco en cada conjunto RAID 3. Esto quiere decir que si varios de los discos del RAID 3, se perderán los datos del conjunto. El periodo de tiempo de recuperación necesario, que va desde la detección hasta la reconstrucción del conjunto, supone un periodo de vulnerabilidad para el conjunto RAID.

Nivel RAID 50

Conjunto de paridad de alta velocidad. Este sistema combina un nivel RAID 0 del que penden varios sistemas RAID 5. Se caracteriza por ofrecer una buena redundancia y buenas velocidades de transferencia. Se requieren al menos seis unidades de disco duro para una RAID 50.

Nos permite este sistema que un disco de cada conjunto de nivel 5 pueda tener un fallo. En caso de fallo de más de una unidad, los datos del conjunto se pierden. Desde la detección del fallo hasta la reconstrucción de los datos sobre el nuevo disco, se da una vulnerabilidad del conjunto RAID.

La configuración de los conjuntos RAID repercute en la tolerancia de fallos. Si tenemos tres grupos de nivel cinco con siete unidades cada uno, obtenemos mayor capacidad y eficiencia de almacenamiento. Esta configuración únicamente soporta el fallo de tres unidades de almacenamiento.

Como la fiabilidad se basa en el reemplazo rápido de las unidades dañadas para la reconstrucción, normalmente se crean sistemas RAID 5 de seis discos con uno de reserva en línea. Esto permite un reemplazo inmediato y la rápida reconstrucción en caso de fallo. Debemos tener en cuenta que la reconstrucción supone un estrés al sistema, ya que se requiere leer cada bit, haciéndolo muy vulnerable.

Este sistema RAID 50 os ofrece una gran velocidad de escritura y una mayor tolerancia de fallos que una RAID 5. Se recomienda esta configuración para aplicaciones que requieran gran tolerancia a fallos, capacidad y rendimiento.

Nivel RAID 60

Conjunto de paridad adicional de alta velocidad. Se basa en la combinación de un nivel RAID 0 con conjuntos nivel RAID 6 de doble paridad. Para una RAID 60 se requieren al menos ocho unidades de disco duro.

Ofrece la ventaja de elevadas velocidades gracias al nivel 0 y mejora la seguridad gracias a la paridad doble del nivel 6. Nos ofrece también una mayor protección de los datos que un nivel 6 simple.

Se recomienda esta configuración para cuando se requiera una gran tolerancia de fallos, una gran capacidad y elevadas velocidades de escritura.

Nivel RAID 100

Un sistema de conjuntos divididos que son a su vez divididos conjuntamente de nuevo. Es una división de conjuntos RAID 10 dentro de un conjunto RAID 0, o RAID cuadriculado. Se suele denominar a este sistema como RAID 10+0.

Se soporta el daño de todos los discos de un nivel 1 salvo uno sin perder la información almacenada. Al mismo tiempo el disco restante del nivel 1 pasaría a ser un punto único de fallo del sistema dañado. Habitualmente el nivel superior de división se hace mediante software.

Un RAID cuadriculado ofrece beneficios con respecto a un nivel RAID único. Sobre todo ofrece mejoras de rendimiento de lectura aleatoria y la mitigación de los puntos calientes de riesgo en el conjunto.

Este sistema normalmente se monta en sistemas de bases de datos muy grandes, donde el software subyacente limita la cantidad de discos físicos que se pueden conectar al conjunto. Crear estos niveles animados permite eliminar virtualmente el límite de unidades físicas.

¿Qué pasa si falla un disco en RAID 0?

Cuando un volumen RAID 0 falla o está desconectado, los datos de la unidad ya no son accesibles ni se pueden recuperar de forma normal. Por esto siempre se recomienda tener al menos un RAID 1 en servidores pequeños y estaciones de trabajo.