▷ Raid 0, 1, 5, 10, 01, 100, 50: explicació de tots els tipus

Segurament tots hem sentit parlar de la configuració de discos en RAID i l'hàgim relacionat amb les grans empreses, on la necessitat de tenir les dades replicades i disponibles és primordial. Però a dia d'avui, pràcticament totes les nostres plaques base per a PC d'escriptori compten amb la possibilitat de crear els nostres propis RAID.

Índex de continguts

En el dia d'avui anem a veure què és la tecnologia RAID, que a més de ser una marca d'esprai anti mosquits de molt bona eficàcia, també té a veure amb una tecnologia de el món de la informàtica. Veurem en què consisteix el seu funcionament i que podem fer amb ella i les seves diferents configuracions. En ella cobraran protagonisme els nostres discos durs mecànics o SSD, siguin quins siguin, els quals ens permeten emmagatzemar enormes quantitats d'informació gràcies a les unitats de més de 10 TB que podem trobar actualment.

També hauràs sentit parlar de l'emmagatzematge en el núvol i dels seus avantatges respecte a l'emmagatzematge en el nostre propi equip, però la veritat és que està més orientat a empreses. Aquestes paguen un preu per disposar d'aquest tipus de servei que es proporciona a través d'internet i en servidors remots que compten amb avançats sistemes de seguretat i configuracions RAID propietàries amb gran redundància de dades.

Què és la tecnologia RAID?

El terme RAID prové de "Redundant Array of Independent Disks" o dit en espanyol, matriu redundant de discs independents. Pel seu nom ja tenim una bona idea de què ho pretén fer aquesta tecnologia. Que no és altra cosa que crear un sistema per a l'emmagatzematge de dades utilitzant múltiples unitats d'emmagatzematge entre les que es distribueixen les dades o es repliquen aquests. Aquestes unitats d'emmagatzematge poden ser, tant discs durs HDD o mecànics, com unitats SSD o d'estat sòlid.

La tecnologia RAID, es divideix en configuracions trucades nivells, mitjançant les quals podrem obtenir diferents resultats quant a possibilitats d'emmagatzematge d'informació. A efectes pràctics, nosaltres anem a veure un RAID com un magatzem únic de dades, com si fos una sola unitat lògica, encara que dins d'ell hi hagi diversos discos durs físicament independents.

L'objectiu final de RAID és oferir a l'usuari una major capacitat d'emmagatzematge, redundància de dades per evitar la pèrdua d'aquests i proporcionar major velocitat de lectura i escriptura de dades que si només tinguéssim un disc dur. Evidentment aquestes característiques es veuran potenciades de forma independent en funció de quin nivell de RAID vulguem implementar.

Un altre dels avantatges d'utilitzar un RAID és que podrem utilitzar discos durs antics que tinguem per casa nostra i que puguem connectar-los mitjançant interfície SATA a la nostra placa base. D'aquesta manera, amb unitats de baix cost, podrem muntar un sistema d'emmagatzematge en on els nostres dades estaran segurs enfront de fallades.

On s'utilitzen els RAID

De forma general, els RAID han estat utilitzats des de fa molts anys per empreses, a causa de l'especial importància de les seves dades i de la necessitat de preservar-los i assegurar-ne la redundància. Aquestes compten amb un o diversos servidors que es dediquen específicament a gestionar aquest magatzem d'informació, amb maquinari específicament dissenyat per a aquest ús i amb un escut de protecció enfront d'amenaces externes que evitaran l'accés indegut a ells. Normalment, en aquests magatzems s'utilitzen discs durs idèntics en prestacions i tecnologia de fabricació, perquè la seva escalabilitat sigui òptima.

Però en l'actualitat, gairebé tots nosaltres podrem utilitzar un sistema RAID si tenim una placa base relativament nova i amb un chipset que implementi aquest tipus d'instruccions internes. Tan sols necessitarem diversos discs adjunts a la nostra bala base per començar a configurar un RAID des de Linux, Mac o Windows.

En cas que el nostre equip no implementi aquesta tecnologia, necessitarem una controladora RAID per gestionar el magatzem directament des maquinari, encara que en aquest cas el sistema serà susceptible a errors d'aquesta controladora, una cosa que per exemple no passa si el gestionem mitjançant programari.

Què pot i què no pot fer un RAID

Ja sabem què és un RAID i on és possible utilitzar-lo, però ara devem saber quins avantatges anem a obtenir implementant un sistema d'aquest tipus i que altres cues no podrem fer-ne. D'aquesta forma no caurem en l'error de suposar coses quan realment no ho són.

Avantatges d'un RAID

• Alta tolerància a fallades: Amb un RAID podrem obtenir una tolerància a fallades molt millor que si només tenim un disc dur. Això estarà condicionat per les configuracions de RAID que adoptem, ja que algunes estan orientades a proporcionar redundància i una altra simplement a aconseguir velocitat d'accés. Millores de rendiment de lectura i escriptura: A l'igual que en l'anterior cas, hi ha sistemes orientats a millorar les prestacions, mitjançant la divisió de blocs de dades en diverses unitats, per fer-los funciona en paral·lel. Possibilitat de combinar les dues propietats anteriors: els nivells de RAID es poden combinar, com a continuació veurem. D'aquesta manera podrem aprofitar la velocitat d'accés d'uns i la redundància de dades d'un altre. Bona escalabilitat i capacitat d'emmagatzematge: una altra de les seves avantatges és que són sistemes, generalment, fàcilment escalables, depenent de la configuració que adoptem. A més, podrem utilitzar discos de diferent naturalesa, arquitectura, capacitat i edat.

Què no pot fer un RAID

• Un RAID no és un mitjà de protecció de dades: RAID va replicar les dades, no a protegir-los, són dos conceptes molt diferents. El mateix dany farà un virus en un disc dur independent, que si entra en un RAID. Si no tenim un sistema de seguretat que el protegeixi, les dades estaran igualment exposats. Una millor velocitat d'accés no està assegurada: hi ha configuracions que nosaltres mateixos podem fer, però no totes les aplicacions ni jocs són capaços de treballar bé en un RAID. Moltes vegades no anem a obtenir beneficis a l'utilitzar dos discos durs en lloc d'un per emmagatzemar dades de forma dividida.

Desavantatges d'un RAID

• Un RAID no assegura el recuperar-nos d'un desastre: com sabem, hi ha aplicacions que poden recuperar arxius d'un disc dur danyat. En el cas dels RAID es necessiten controladors diferents i més específics que no necessàriament són compatibles amb aquestes aplicacions. Així que davant una fallada en cadena o de diversos discos, podríem tenir dades irrecuperables. La migració de dades és més complicada: clonar un disc amb un sistema operatiu és bastant simple, però fer-ho amb un RAID complet a un altre, és bastant més complicat si no tenim les eines correctes. És per això que migrar arxius d'un sistema a un altre per actualitzar-lo, es fa una tasca de vegades insalvable. Alt cost inicial: implementar un RAID amb dos discos és senzill, però si volem conjunts més complexos i amb redundància, la cosa es complica. Mentre més discos, major cost, i com més complex sigui el sistema, més d'ells necessitarem.

Quins nivells de RAID existeixen

Doncs podem trobar bastants tipus de RAID en l'actualitat, encara que aquests estaran dividits en RAID estàndard, nivells niats i nivells propietaris. Els de més freqüent ús per a usuaris particulars i petites empreses, són per descomptat els nivells estàndard i niats, ja que la majoria d'equips de gamma alta tenen possibilitat de fer-ho sense instal·lar res extra.

Per contra, els nivells propietaris només són utilitzats darrere les pròpies creadores o que venen aquest servei. Són variants dels considerats bàsics, i no creiem necessària la seva explicació.

Vegem en què consisteixen cada un d'ells.

RAID 0

El primer de RAID que tenim és el denominat Nivell 0 o conjunt dividit. En aquest cas, no tenim redundància de dades, ja que la funció d'aquest nivell és la de distribuir les dades que s'emmagatzemen entre els diferents discs durs que estan connectats a l'equip.

L'objectiu d'implementar un RAID 0 és la de proporcionar bones velocitats d'accés a les dades que estiguin guardats en els discs durs, ja que la informació aquesta equitativament repartida en ells per tenir accés simultani a major quantitat de dades amb els seus discos funcionant en paral·lel.

RAID 0 no té informació de paritat ni redundància de dades, de manera que, si es trenca una de les unitats d'emmagatzematge, perdrem totes les dades que hi havia al seu interior, llevat que tinguem realitzades còpies de seguretat externes a aquesta configuració.

Per fer un RAID 0 hem de prestar atenció a la mida dels discs dur que el formen. En aquest cas serà el disc dur de menor grandària el que determini l'espai afegit en el RAID. Si tenim un disc dur de 1 TB i un altre de 500 GB en la configuració, la mida del conjunt funcional serà d'1 TB, agafant el disc dur de 500 GB i 500 GB de disc d'1 TB. És per això que l'ideal serà utilitzar discos durs d'igual grandària per poder utilitzar tot l'espai disponible en el conjunt dissenyat.

RAID1

Aquesta configuració també és cridada mirall o "mirroring" i és una de les més comunament utilitzades per proporcionar redundància de dades i bona tolerància a fallades. En aquest cas, el que estem fent és crear un magatzem amb informació duplicada en dos discos durs, o dos conjunts de discos durs. Quan emmagatzemem una dada, aquest es replica immediatament en la seva unitat mirall per així tenir dues vegades la mateixa dada emmagatzemat.

A ulls de sistema operatiu, només tenim una unitat d'emmagatzematge, a la qual accedim per llegir les dades del seu interior. Però en cas que aquesta falli, automàticament es buscarà la dada en la unitat replicada. També és interessant per augmentar la velocitat de lectura de dades, ja que podrem llegir la informació de forma simultània de les dues unitats en mirall.

RAID 2

Aquest nivell de RAID és poc utilitzat, ja que bàsicament es basa realitzar un emmagatzematge de forma distribuïda en diversos discos a nivell de bit. Al seu torn es crea un codi d'error d'aquesta distribució de dades i s'emmagatzema en unitats exclusivament destinades a aquest propòsit. D'aquesta manera tots els discos de l'magatzem podran ser monitoritzats i sincronitzats per llegir i escriure dades. A causa que els discos actualment ja porten amb si un sistema de detecció d'errors, aquesta configuració és contraproduent i s'utilitza el sistema de paritat.

RAID 3

Aquesta configuració tampoc és utilitzada actualment. Consisteix a dividir les dades a nivell de byte en les diferents unitats que forma el RAID, excepte una, en on s'emmagatzema informació de paritat per poder unir aquestes dades a l'ésser llegits. D'aquesta manera cada byte emmagatzemat té un bit extra de paritat per identificar errors i poder recuperar dades en cas de pèrdua d'una unitat.

L'avantatge d'aquesta configuració és que les dades, estan dividits en diversos discos i l'accés a la informació és molt ràpid, tant com discos en paral·lel hi hagi. Per configurar aquest tipus de RAID és necessari com a mínim 3 discos durs.

RAID 4

També es tracta d'emmagatzemar les dades de forma dividida en blocs entre els discos de l'magatzem, deixant un d'ells per emmagatzemar els bits de paritat. La diferència fonamental respecte a RAID 3 és que, si perdem una unitat, les dades poden ser reconstruïts en temps real gràcies als bits de paritat calculats. Està orientat a l'emmagatzematge d'arxius de grans dimensions sense necessitat de tenir redundància d'ells, però l'enregistrament de dades és més lenta degut precisament a la necessitat de fer aquest càlcul de paritat cada vegada que es gravi alguna cosa.

RAID5

També anomenat sistema distribuït amb paritat. Aquest sí que s'utilitza amb més freqüència en l'actualitat que els nivells 2, 3 i 4, concretament en dispositius NAS. En aquest cas la informació és emmagatzemada de forma dividida en blocs que es reparteixen entre els discos durs que formin el RAID. Però a més es genera un bloc de paritat per assegurar la redundància i poder reconstruir la informació en cas que un disc dur es corrompi. Aquest bloc de paritat s'emmagatzemarà en una unitat diferent als blocs de dades que estan implicats en el bloc calculat, d'aquesta manera la informació de paritat estarà emmagatzemada en un disc diferent a on estan els blocs de dades implicats.

En aquest cas, també necessitarem al menys tres unitats d'emmagatzematge per assegureu la redundància de dades amb paritat, i només es tolerarà la fallada en una unitat alhora. En cas de trencar-2 de forma simultània, perdrem la informació de paritat, i al menys un dels blocs de dades implicats. Hi ha una variant RAID 5E on s'introdueix un disc dur de reserva per minimitzar el temps de reconstrucció de dades, si un dels principals falla.

RAID 6

El RAID és bàsicament una ampliació de l'RAID 5, en el qual s'afegeix un altre bloc de paritat per fer un total de dos. Els blocs d'informació es repartiran novament en unitats diferents i d'igual forma els blocs de paritat també estan emmagatzemats en dues unitats diferents. D'aquesta manera el sistema serà tolerant a la fallada de fins a dos unitats d'emmagatzematge, però, en conseqüència, necessitarem fins a quatre unitats per poder formar un RAID 6E. En aquest cas també hi ha una variant RAID 6e amb el mateix objectiu que la de l'RAID 5E.

Nivells de RAID niats

Deixem enrere els 6 nivells bàsics de RAID per entrar en els nivells niats. Com podrem suposar, aquests nivells són bàsicament sistemes que compten amb un nivell principal de RAID, però que a la vegada contenen altres subnivells que funcionen en una altra configuració diferent.

D'aquesta manera hi ha diferents capes de RAID que són capaços de realitzar de forma simultània les funcions pròpies dels nivells bàsics, i així poder combinar per exemple la capacitat d'accés de lectura més ràpid amb un RAID 0 i la redundància d'un RAID1.

Vegem doncs quins són els més utilitzats a dia d'avui.

RAID 0 + 1

També es pot trobar amb el nom de RAID 01 o mirall de divisions. Consisteix bàsicament en un nivell principal de tipus RAID1 que fa les funcions de replicar les dades que es troben en un primer subnivell en un segon. Al seu torn hi haurà un subnivell RAID0 que farà les funcions pròpies d'aquest, és a dir, emmagatzemar les dades de forma distribuïda entre les unitats que en ell es troben.

D'aquesta manera tenim un nivell principal que fa la funció de mirall i subnivells que fan la funció de divisió de dades. D'aquesta forma quan un disc dur falla, les dades estaran perfectament guardats en l'altre RAID0 de mirall.

El desavantatge que té aquest sistema és l'escalabilitat, quan afegim un disc addicional en un subnivell, també haurem de fer el mateix en l'altre. A més, la tolerància a fallades ens permetrà el trencament d'un disc diferent en cada subnivell, o el trencament de dos en un mateix subnivell, però no altres combinacions, perquè estaríem perdent dades.

RAID 1 + 0

Doncs ara estaríem en el cas contrari, també se li crida RAID 10 o divisió de miralls. Ara tindrem un nivell principal de tipus 0 que divideix les dades emmagatzemades entre els diferents subnivells. Al seu torn tindrem diversos subnivells de tipus 1 que s'encarregaran de replicar les dades en els discs durs que tinguin al seu interior.

En aquest cas la tolerància a fallades ens permetrà que es puguin trencar tots els discos d'un subnivell a excepció d'un, i caldrà que al menys quedi un disc sa en cada un dels subnivells per no perdre informació.

RAID 50

Per descomptat així podem estar una estona fent possibles combinacions de RAID a quina més enrevessada per aconseguir la màxima redundància, fiabilitat i velocitat. Veurem també la RAID 50, que es tracta d'un nivell principal en RAID 0 que divideix les dades dels subnivells configurats com RAID 5, amb els seus respectius tres discos durs.

En cada bloc RAID5 tindrem una sèrie de dades amb la seva corresponent paritat. En aquest cas, un disc dur pot fallar en cada RAID 5, i ens assegurarà la integritat de les dades, però si fallen més, perdrem les dades que hagi aquí emmagatzemats.

RAID 100 i RAID 101

Però no només podrem tenir un arbre de dos nivells, sinó de tres, i aquest és el cas de l'RAID 100 o 1 + 0 + 0. Consisteix en dos subnivells de RAID 1 + 0 dividits al seu torn per un nivell principal també en RAID 0.

De la mateixa manera podrem tenir un RAID 1 + 0 + 1, format per diversos subnivells de RAID 1 + 0 reflectits per un RAID1 com a principal. La seva velocitat d'accés i redundància són molt bons, i ofereixen bona tolerància a fallades, encara que la quantitat de disc a utilitzar és considerable enfront de la disponibilitat d'espai.

Doncs això és tot sobre la tecnologia RAID i de les seves aplicacions i característiques. Ara us deixem amb uns quants tutorials que us seran també d'utilitat

Esperem que aquesta informació t'hagi estat d'utilitat per entendre millor el que és un sistema d'emmagatzematge RAID. Si tenen alguna pregunta o suggeriment, déjanosla a la caixa de comentaris.