¿Qué es RAID? Los niveles de RAID

En este post vamos a tratar de explicar los conceptos de la tecnología RAID, muy utilizada para operaciones de datos críticas, donde no se pueden perder ni un solo bit de información debido a factores como fallas mecánicas o eléctricas en los discos de almacenamiento.

Como sabemos, para las empresas o profesionales, la pérdida de información puede significar grandes perjuicios. La tecnología RAID, ya consolidada y usada hace algunos años, es una forma muy eficiente de proteger información y, en el caso de empresas, garantizar la permanencia de su negocio. A partir de este punto conoceremos los conceptos de esta tecnología.

¿Qué es RAID?

RAID es la sigla para “Redundant Array of Independent Disks”. Su definición en español sería "Matriz Redundante de Discos Independientes". Se trata de una tecnología que combina varios discos rígidos (HD) para formar una única unidad lógica, donde los mismos datos son almacenados en todos los discos (redundancia). En otras palabras, es un conjunto de discos rígidos que funcionan como si fueran uno solo.

Este tipo de implementación permite tener una tolerancia alta contra fallas, pues si un disco tiene problemas, los demás continúan funcionando, teniendo el usuario los datos a su disposición como si nada pasara. La tecnología RAID está consolidada hace décadas, ya que surgió de la Universidad de Berkeley, en California (EUA) a finales de la década de 1980.

Para conformar el RAID, es preciso utilizar por lo menos 2 discos rígidos. El sistema operativo, en este caso, mezclará los discos como una única unidad lógica. Cuando se graban datos, los mismos se reparten entre los discos del RAID, siempre dependiendo del nivel de RAID adoptado, como podremos ver más abajo.

Mediante la implementación de RAID, además de garantizar la disponibilidad de los datos en caso de fallo de un disco, es posible también equilibrar el acceso a la información, de forma que no haya “cuellos de botella”.

Los niveles y tipos de RAID

Los niveles de RAID

La tecnología RAID funciona de varias maneras. Estas son conocidas como “niveles de RAID”. En total, existen 6 niveles básicos, los cuales son citados a continuación:

RAID Nivel 0

Este nivel también es conocido como “Striping” o “Fraccionamiento”. En él, los datos son divididos en pequeños segmentos y distribuidos entre los discos. Este nivel no ofrece tolerancia a fallos, pues no existe redundancia. Eso significa que un fallo en cualquiera de los discos rígidos puede ocasionar pérdida de información. Por esta razón, el RAID 0 es usado para mejorar la performance de la computadora, ya que la distribución de los datos entre los discos proporciona gran velocidad en la grabación y lectura de información.

Mientras más discos existan, más velocidad es lograda. Esto es debido a que si los datos fueran grabados en un único disco, este proceso sería realizado en forma secuencial. Mediante RAID, los datos que se guardan en cada disco son grabados al mismo tiempo. El RAID 0, por tener estas características, es muy usado en aplicaciones CAD y tratamiento de imágenes y vídeos.

RAID Nivel 1

También conocido como “Mirroring” o “Espejado”, el RAID 1 funciona añadiendo discos rígidos paralelos a los discos rígidos principales existentes en la computadora. De esta manera, si por ejemplo, una computadora posee 2 discos, se puede anexar un disco rígido para cada uno, totalizando 4. Los discos que fueron añadidos, trabajan como una copia del primero. Así, si el disco principal recibe datos, el disco anexado también los recibe. De ahí el nombre de “espejado”, pues un disco rígido pasa a ser una copia prácticamente idéntica del otro.

De esa forma, si uno de los discos rígidos presenta una falla, el otro inmediatamente puede asumir la operación y continuar la operación, ya que cuenta con la misma información. La consecuencia en este caso, es que la grabación de datos es más lenta, pues es realizada dos veces. Sin embargo, la lectura de esa información es más rápida, pues puede ser accedida de dos fuentes. Por esta razón, una aplicación muy común del RAID 1 es su uso en servidores de archivos.

RAID Nivel 2

Este tipo de RAID, adapta el mecanismo de detección de fallas en discos rígidos para funcionar en memoria. Así, todos los discos de la matriz están siendo “monitorizados” por el mecanismo. Actualmente, el RAID Nivel 2 es poco usado, ya que prácticamente todos los discos rígidos nuevos salen de fábrica con mecanismos de detección de fallas implantados.

RAID Nivel 3

En este nivel, los datos son divididos entre los discos de la matriz, excepto uno, que almacena información de paridad. Así, todos los bytes de los datos tienen su paridad (aumento de 1 bit, que permite identificar errores) almacenada en un disco específico. A través de la verificación de esta información, es posible asegurar la integridad de los datos, en casos de recuperación Por eso y por permitir el uso de datos divididos entre varios discos, el nivel de RAID 3 logra ofrecer altas tasas de transferencia y confianza en la información. Para usar el nivel RAID 3, se necesitan por lo menos 3 discos.

RAID Nivel 4

Este tipo de RAID, básicamente, divide los datos entre los discos, siendo uno de esos discos exclusivo para paridad. La diferencia entre el nivel 4 y el nivel 3, es que en caso de falla de uno de los discos, los datos pueden ser reconstruidos en tiempo real a través de la utilización de la paridad calculada a partir de los otros discos, siendo que cada uno puede ser accedido de forma independiente. El RAID 4 es el indicado para el almacenamiento de archivos grandes, donde es necesario asegurar la integridad de la información. Eso porque, en este nivel, cada operación de grabación requiere un nuevo cálculo de paridad, dando mayor confianza al almacenamiento (a pesar de que esa operación torna las grabaciones de datos más lentas).

RAID Nivel 5

Este nivel de RAID es muy semejante al Nivel 4, excepto por el hecho de que la paridad no está destinada a un único disco, sino a toda la matriz. Eso hace que la grabación de datos sea más rápida, pues no es necesario acceder a un disco de paridad en cada grabación.

A pesar de eso, como la paridad es distribuida entre los discos, el nivel 5 tiene un poco menos de performance que el RAID 4. El RAID 5 es el nivel más utilizado y que ofrece resultados satisfactorios en aplicaciones no muy pesadas. Este nivel necesita de por lo menos 3 discos para funcionar.

RAID 0 + 1

El RAID 0 + 1 es una combinación de los niveles 0 (Striping) y 1 (Mirroring), donde los datos son divididos entre los discos para mejorar el ingreso, pero también utilizan otros discos para duplicar la información. Así, es posible utilizar el buen ingreso del nivel 0 con la redundancia del nivel 1. Sin embargo, es necesario por lo menos 4 discos para montar un RAID de tipo 0 + 1. Estas características hacen del RAID 0 + 1 el más rápido y seguro, sin embargo es el más caro de ser implementado.

Los tipos de RAID

Existen 2 tipos de RAID, uno basado en hardware y el otro basado en software. Cada uno posee ventajas y desventajas. El primer tipo es el más utilizado, pues no depende de un sistema operativo (pues estos ven al RAID como un único disco grande) y son bastante rápidos, lo que posibilita explorar íntegramente sus recursos. Su principal desventaja es ser caro.

El RAID basado en hardware, utiliza dispositivos denominados “controladores RAID”, que pueden ser conectados en slots PCI de la placa madre de la computadora. El RAID basado en software no es muy utilizado, pues a pesar de ser menos costoso, es más lento, posee más dificultades de configuración y depende del sistema operativo para tener una performance satisfactoria. Este tipo es dependiente del poder de procesamiento de la computadora en que es utilizado.

Consideraciones acerca de la tecnología de almacenamiento RAID

La tecnología RAID es uno de los principales conceptos cuando el tema en cuestión es el almacenamiento de datos seguro. Su eficiencia es comprobada por tratarse de una tecnología en uso hace varios años y que aún está vigente. Grandes empresas, como lntel, ofrecen soluciones RAID, y esa tecnología es posible encontrarla incluso en computadoras domésticas. Es muy probable que el RAID aún vaya a presentar nuevas funcionalidades, ampliando su uso para los más diversos tipos de necesidades de almacenamiento y acceso a datos.