Para agrupar discos duros en un RAID (Redundant Array of Independent Disks), hay disponibles distintas opciones. El RAID 5 es uno de los niveles más utilizados (las distintas configuraciones RAID se denominan “niveles”). La matriz de tres o más soportes de datos destaca por tener un buen equilibrio entre aumento del rendimiento y de la seguridad y los costes adicionales que eso conlleva. ¿Qué factores llevan a esta buena relación calidad-precio y cómo funciona un RAID 5?
Un RAID 5 es una matriz de tres o más discos duros que funcionan como una unidad lógica y que supera considerablemente a los soportes de datos individuales en términos de seguridad ante los fallos y velocidad de lectura. Para poder ofrecer estas dos ventajas, el sistema RAID 5 apuesta por dos procesos activos conjuntamente. Por una parte, una matriz de este estilo distribuye los datos que se van a almacenar en todos los discos conectados simultáneamente, lo que se conoce como “striping” (del inglés “stripes”, franjas, divisiones). Por otra parte, un RAID 5 calcula la información de paridad adecuada para todos los datos de usuario almacenados, que también se distribuye a las diferentes unidades de almacenamiento. El sistema de almacenamiento permite entonces reconstruir los bloques de datos perdidos o dañados mediante el vínculo XOR.
XOR significa “eXclusive OR” (exclusivo o). Una disyunción exclusiva vincula dos mensajes uniendo dos dígitos del mismo nombre “exclusivo o”, “o este o este”. Para los datos de una matriz RAID 5, implica lo siguiente: todos los elementos individuales de una división de datos que se distribuyen uniformemente en los discos se conectan mediante la disyuntiva exclusiva (XOR) con la información de paridad correspondiente. Si los dispositivos acceden al stock de datos, pueden leer, por ejemplo, los datos A1 del disco 1 directamente desde este disco o reconstruirlos con el bloque de paridad Ap.
La capacidad total que ofrece un sistema RAID 5 para datos de usuario se calcula con la siguiente fórmula:
(Número de discos duros - 1) x Capacidad de almacenamiento del disco más pequeñoPara tres unidades de almacenamiento, cada una con 1 terabyte (TB), esto supone una capacidad de 2 terabytes. El terabyte restante está bloqueado para la información de paridad. Independientemente del tamaño total de la memoria, el principio es que un sistema RAID 5 solo peligra cuando fallan al menos dos discos al mismo tiempo. Otro dato: lo normal es elegir un número impar de soportes de datos, es decir, tres, cinco, siete y así sucesivamente.
Un RAID (Redundant Array of Independent Disks) es una matriz de al menos dos unidades de almacenamiento distintas que forman una gran unidad lógica individual. La configuración de los discos determina la función concreta del RAID, que se define en niveles, como RAID 5. Entre las características clave se encuentran la seguridad de los datos y una mejor velocidad de transferencia de datos.
El “striping” y la paridad son las técnicas características del RAID 5. Lo que hace especial a este nivel RAID es, por una parte, su combinación, y por otra, el funcionamiento de un sistema de este tipo, que está diseñado para que se distribuya a todos los discos conectados no solo los datos de usuario, también la información de paridad. El RAID 4, por ejemplo, también utiliza las técnicas mencionadas, pero almacena los bloques de paridad en un disco duro dedicado a ello.
Para entender mejor el funcionamiento de RAID 5, el siguiente diagrama ilustra el almacenamiento de datos de un sistema de este tipo con tres discos duros a modo de ejemplo.
Como mencionamos al principio, el RAID 5 se caracteriza por tener una buena relación calidad‑precio. Esto se debe por un lado a una generación eficiente de la redundancia. A diferencia de otros sistemas, los datos no se almacenan en distintas copias, sino que son redundantes gracias a los bloques de paridad. En comparación con las unidades individuales, la capacidad de almacenamiento se reduce en las matrices RAID 5, pero conservan una parte importante de la capacidad original. Por otro lado, estas uniones presentan una solución rentable para aumentar la velocidad de lectura. El striping de los datos permite acceder en paralelo a distintas partes del bloque de datos relacionado, así que los dispositivos solicitantes pueden completar el proceso de lectura con mucha mayor rapidez.
Otro punto fuerte de RAID 5 es que aumenta la seguridad ante fallos. Si un disco falla porque está defectuoso o se pierden los datos de un disco por algún otro motivo, el funcionamiento se mantiene. No obstante, como las otras unidades de almacenamiento se utilizan a pleno rendimiento durante el proceso de restauración, en este momento aumenta considerablemente el riesgo de fallos.
El enfoque del RAID 5 no está libre de inconvenientes. Cada proceso de escritura del grupo de discos está vinculado a un paso adicional de lectura para comprobar y recalcular la información de paridad ya existente. A continuación, hace falta otro paso para distribuir los datos de paridad en los datos de usuario recién guardados en los discos. Por eso, en comparación con las unidades individuales y otros niveles RAID como el RAID 0, la velocidad de escritura de los soportes de datos en un sistema RAID 5 es mucho menor.
| Ventajas | Inconvenientes |
|---|---|
| Aumenta la fiabilidad mediante la paridad | La velocidad de escritura se reduce en comparación con las unidades individuales |
| Buena relación calidad-precio en relación con la redundancia y la optimización de almacenamiento | La capacidad de almacenamiento de los discos individuales está hasta cierto punto limitada |
El nivel RAID 5 ofrece un buen punto medio entre costes y optimización de servicio con respecto a las unidades individuales. Este tipo de matriz también puntúa alto con relación a la fiabilidad, algo que habla a su favor. No obstante, tiene una tasa de escritura considerablemente limitada, lo que hace que sea una solución poco interesante para almacenar muchos archivos grandes. En otras palabras: los puntos fuertes de RAID 5 solo se pueden aprovechar en usos que inician accesos a muchos bloques de archivos pequeños. Por eso, entre los ámbitos típicos de uso de RAID 5 se encuentran los servidores para microtransacciones y servidores de bases de datos que pueden incluir un gran número de entradas pero que están claramente limitados en términos de tamaño máximo de archivo
Un RAID 5 no es una copia de seguridad. Si falla más de un disco de la matriz, la mayoría de datos no podrán restaurarse, solo los datos más pequeños presentes en los discos intactos.
El enfoque eficiente de garantizar la redundancia de los datos con paridad no solo está presente en el RAID 5. El RAID 6 también se basa en este principio y distribuye la información de paridad incluso por duplicado entre los soportes de datos conectados. Los niveles RAID 1 y RAID 10 van por un camino totalmente distinto. En estos niveles se aplica el “espejo”, mediante el cual este sistema puede ofrecer una redundancia del 100 %. Con el RAID 0, también existe un concepto que se centra exclusivamente en aumentar la velocidad con striping y no ofrece ninguna redundancia.
En nuestra comparativa de niveles RAID puedes encontrar una comparación detallada de los distintos niveles.
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