Significado de RAID y Niveles de RAID.

Post echo En colaboración con Taringa.

RAID: 

Es un acrónimo del inglés "Redundant Array of Independent Disks". Significa matriz redundante de discos independientes. RAID es un método de combinación de varios discos duros para formar una única unidad lógica en la que se almacenan los datos de forma redundante. Ofrece mayor tolerancia a fallos y más altos niveles de rendimiento que un sólo disco duro o un grupo de discos duros independientes.


La tecnología RAID protege los datos contra el fallo de una unidad de disco duro. Si se produce un fallo, el RAID mantiene el servidor activo y en funcionamiento hasta que se sustituya la unidad defectuosa.

La tecnología RAID se utiliza también con mucha frecuencia para mejorar el rendimiento de servidores y estaciones de trabajo. Estos dos objetivos, protección de datos y mejora del rendimiento, no se excluyen entre sí.

Todos los sistemas RAID suponen la pérdida de parte de la capacidad de almacenamiento de los discos, para conseguir la redundancia o almacenar los datos de paridad.

Los sistemas RAID profesionales deben incluir los elementos críticos por duplicado: fuentes de alimentación y ventiladores redundantes y Hot Swap. De poco sirve disponer de un sistema tolerante al fallo de un disco si después falla por ejemplo una fuente de alimentación que provoca la caída del sistema.


También cada vez es más recomendable, sobre todo en instalaciones de cluster, configuraciones de dos controladoras redundantes y Hot Swap, de manera que en el caso de fallo de una de ellas se puede proceder a su sustitución sin tener que detener el funcionamiento del sistema. Además, esta configuración con controladoras redundantes nos permite conectar el sistema RAID a diferentes servidores simultáneamente.

Niveles de RAID: 

La elección de los diferentes niveles de RAID va a depender de las necesidades del usuario en lo que respecta a factores como seguridad, velocidad, capacidad, coste, etc. Cada nivel de RAID ofrece una combinación específica de tolerancia a fallos (redundancia), rendimiento y coste, diseñadas para satisfacer las diferentes necesidades de almacenamiento. La mayoría de los niveles RAID pueden satisfacer de manera efectiva sólo uno o dos de estos criterios. No hay un nivel de RAID mejor que otro; cada uno es apropiado para determinadas aplicaciones y entornos informáticos. De hecho, resulta frecuente el uso de varios niveles RAID para distintas aplicaciones del mismo servidor. Oficialmente existen siete niveles diferentes de RAID (0-6), definidos y aprobados por el RAID Advisory Board (RAB). Luego existen las posibles combinaciones de estos niveles (10, 50,...). Los niveles RAID 0, 1, 0+1 y 5 son los más populares.

RAID 0: 

Separación ó fraccionamiento/ Striping. 

La mayor velocidad en transferencia pero sin la tolerancia A Fallos.
Los datos se desglosan en pequeños segmentos y se distribuyen entre varias unidades. Este nivel de "array" o matriz no ofrece tolerancia al fallo. Al no existir redundancia, RAID 0 no ofrece ninguna protección de los datos. El fallo de cualquier disco de la matriz tendría como resultado la pérdida de los datos y sería necesario restaurarlos desde una copia de seguridad. Por lo tanto, RAID 0 no se ajusta realmente al acrónimo RAID. Consiste en una serie de unidades de desconectadas en paralelo que permiten una transferencia simultánea de datos a todos ellos, con lo que se obtiene una gran velocidad en las operaciones de lectura y escritura. La velocidad de transferencia de datos aumenta en relación al número de discos que forman el conjunto. Esto representa una gran ventaja en operaciones secuenciales con ficheros de gran tamaño. Por lo tanto, este array es aconsejable en aplicaciones de tratamiento de imágenes, audio, video o CAD/CAM, es decir, es una buena solución para cualquier aplicación que necesite un almacenamiento a gran velocidad pero que no requiera tolerancia a fallos. Se necesita un mínimo de dos unidades de disco para implementar una solución RAID 0.

RAID 1: 

Creación de discos en espejo/ Mirroring. 

Más rápido que un disco y más seguro. Se basa en la utilización de discos adicionales sobre los que se realiza una copia en todo momento de los datos que se están modificando. RAID 1 ofrece una excelente disponibilidad de los datos mediante la redundancia total de los mismos. Para ello, se duplican todos los datos de una unidad o matriz en otra. De esta manera se asegura la integridad de los datos y la tolerancia al fallo, pues en caso de avería, la controladora sigue trabajando con los discos no dañados sin detener el sistema. Los datos se pueden leer desde la unidad o matriz duplicada sin que se produzcan interrupciones. RAID 1 es una alternativa costosa para los grandes sistemas, ya que las unidades se deben añadir en pares para aumentar la capacidad de almacenamiento. Sin embargo, RAID 1 es una buena solución para las aplicaciones que requieren redundancia cuando hay sólo dos unidades disponibles. Los servidores de archivos pequeños son un buen ejemplo. Se necesita un mínimo de dos unidades para implementar una solución RAID 1.

RAID 0+1/ RAID 0/1 ó RAID 10: 

Dos en uno es mejor?

Combinación de los arrays anteriores que proporciona velocidad y tolerancia al fallo simultáneamente.

El nivel de RAID 0+1 fracciona los datos para mejorar el rendimiento, pero también utiliza un conjunto de discos duplicados para conseguir redundancia de datos. Al ser una variedad de RAID híbrida, RAID 0+1 combina las ventajas de rendimiento de RAID 0 con la redundancia que aporta RAID 1. Sin embargo, la principal desventaja es que requiere un mínimo de cuatro unidades y sólo dos de ellas se utilizan para el almacenamiento de datos. Las unidades se deben añadir en pares cuando se aumenta la capacidad, lo que multiplica por dos los costes de almacenamiento. El RAID 0+1 tiene un rendimiento similar al RAID 0 y puede tolerar el fallo de varias unidades de disco. Una configuración RAID 0+1 utiliza un número par de discos (4, 6, 8) creando dos bloques. Cada bloque es una copia exacta del otro, de ahí RAID 1, y dentro de cada bloque la escritura de datos se realiza en modo de bloques alternos, el sistema RAID 0. RAID 0+1 es una excelente solución para cualquier uso que requiera gran rendimiento y tolerancia a fallos, pero no una gran capacidad. Se utiliza normalmente en entornos como servidores de aplicaciones, que permiten a los usuarios acceder a una aplicación en el servidor y almacenar datos en sus discos duros locales, o como los servidores web, que permiten a los usuarios entrar en el sistema para localizar y consultar información. Este nivel de RAID es el más rápido, el más seguro, pero por contra el más costoso de implementar.

RAID 2: 

DD especializados con accesos en paralelo.

El RAID nivel 2 adapta la técnica comúnmente usada para detectar y corregir errores en memorias de estado sólido. En un RAID de nivel 2, el código ECC (Error Correction Code) se intercala a través de varios discos a nivel de bit. El método empleado es el Hamming. Puesto que el código Hamming se usa tanto para detección como para corrección de errores (Error Detection and Correction), RAID 2 no hace uso completo de las amplias capacidades de detección de errores contenidas en los discos. Las propiedades del código Hamming también restringen las configuraciones posibles de matrices para RAID 2, particularmente el cálculo de paridad de los discos. Por lo tanto, RAID 2 no ha sido apenas implementado en productos comerciales, lo que también es debido a que requiere características especiales en los discos y no usa discos estándares.
Debido a que es esencialmente una tecnología de acceso paralelo, RAID 2 está más indicado para aplicaciones que requieran una alta tasa de transferencia y menos conveniente para aquellas otras que requieran alta tasa de demanda I/O.

RAID 3: 

Disco en Paridad con acceso Sincrono.

Dedica un único disco al almacenamiento de información de paridad. La información de ECC (Error Checking and Correction) se usa para detectar errores. La recuperación de datos se consigue calculando el O exclusivo (XOR) de la información registrada en los otros discos. La operación I/O accede a todos los discos al mismo tiempo, por lo cual el RAID 3 es mejor para sistemas de un sólo usuario con aplicaciones que contengan grandes registros.
RAID 3 ofrece altas tasas de transferencia, alta fiabilidad y alta disponibilidad, a un coste intrínsecamente inferior que un Mirroring (RAID 1). Sin embargo, su rendimiento de transacción es pobre porque todos los discos del conjunto operan al unísono. Se necesita un mínimo de tres unidades para implementar una solución RAID 3.

RAID 4: 

Disco en Paridad con acceso Independiente.

Basa su tolerancia al fallo en la utilización de un disco dedicado a guardar la información de paridad calculada a partir de los datos guardados en los otros discos. En caso de avería de cualquiera de las unidades de disco, la información se puede reconstruir en tiempo real mediante la realización de una operación lógica de O exclusivo. Debido a su organización interna, este RAID es especialmente indicado para el almacenamiento de ficheros de gran tamaño, lo cual lo hace ideal para aplicaciones gráficas donde se requiera, además, fiabilidad de los datos. Se necesita un mínimo de tres unidades para implementar una solución RAID 4. La ventaja con el RAID 3 está en que se puede acceder a los discos de forma individual.

RAID 5: 

DD con paridad distribuida y acceso Independiente.

Este array ofrece tolerancia al fallo, pero además, optimiza la capacidad del sistema permitiendo una utilización de hasta el 80% de la capacidad del conjunto de discos. Esto lo consigue mediante el cálculo de información de paridad y su almacenamiento alternativo por bloques en todos los discos del conjunto. La información del usuario se graba por bloques y de forma alternativa en todos ellos. De esta manera, si cualquiera de las unidades de disco falla, se puede recuperar la información en tiempo real, sobre la marcha, mediante una simple operación de lógica de O exclusivo, sin que el servidor deje de funcionar.
Así pues, para evitar el problema de cuello de botella que plantea el RAID 4 con el disco de comprobación, el RAID 5 no asigna un disco específico a esta misión sino que asigna un bloque alternativo de cada disco a esta misión de escritura. Al distribuir la función de comprobación entre todos los discos, se disminuye el cuello de botella y con una cantidad suficiente de discos puede llegar a eliminarse completamente, proporcionando una velocidad equivalente a un RAID 0.
RAID 5 es el nivel de RAID más eficaz y el de uso preferente para las aplicaciones de servidor básicas para la empresa. Comparado con otros niveles RAID con tolerancia a fallos, RAID 5 ofrece la mejor relación rendimiento-coste en un entorno con varias unidades. Gracias a la combinación del fraccionamiento de datos y la paridad como método para recuperar los datos en caso de fallo, constituye una solución ideal para los entornos de servidores en los que gran parte del E/S es aleatoria, la protección y disponibilidad de los datos es fundamental y el coste es un factor importante. Este nivel de array es especialmente indicado para trabajar con sistemas operativos multiusuario.
Se necesita un mínimo de tres unidades para implementar una solución RAID 5.
Los niveles 4 y 5 de RAID pueden utilizarse si se disponen de tres o más unidades de disco en la configuración, aunque su resultado óptimo de capacidad se obtiene con siete o más unidades. RAID 5 es la solución más económica por megabyte, que ofrece la mejor relación de precio, rendimiento y disponibilidad para la mayoría de los servidores.

RAID 6: 

DD con doble paridad y acceso Independiente.

Similar al RAID 5, pero incluye un segundo esquema de paridad distribuido por los distintos discos y por tanto ofrece tolerancia extremadamente alta a los fallos y a las caídas de disco, ofreciendo dos niveles de redundancia. Hay pocos ejemplos comerciales en la actualidad, ya que su coste de implementación es mayor al de otros niveles RAID, ya que las controladoras requeridas que soporten esta doble paridad son más complejas y caras que las de otros niveles RAID. Así pues, comercialmente no se implementa

Empesaremos con Sistema Octal

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Este sistema se caracteriza por constar de los números del 0 al 8.

Para convertir un número en base decimal a base octal se divide dicho número entre 8, dejando el residuo y dividiendo el cociente sucesivamente hasta obtener cociente 0, y los restos de las divisiones en orden inverso indican el número en octal. Para pasar de base 8 a base decimal, solo hay que multiplicar cada cifra por 8 elevado a la posición de la cifra, y sumar el resultado.

Es más fácil pasar de binario a octal, porque solo hay que agrupar de 3 en 3 los dígitos binarios, así, el número 74 (en decimal) es 1001010 (en binario), lo agruparíamos como 1 / 001 / 010, después obtenemos el número en decimal de cada uno de los números en binario obtenidos: 1=1, 001=1 y 010=2. De modo que el número decimal 74 en octal es 112.

A continuación dejo unos Ejemplos de Conversiones entre Bases.

Para convertir un número binario a octal primero debes convertir a números decimales o de base 10 y después a octales, te explico con un ejemplo.


Convertir 10100001011 a octal.

Primero convertir a base 10 o número decimal, esto lo conseguimos multiplicando cada uno de los dígitos de mi número binario con una potencia de 2. El exponente de la potencia lo obtenemos contando los dígitos de derecha a izquierda y empezando por el 0, en este caso tenemos que nuestra máxima potencia es 10. Así que múltiplico el primer dígito que es el 1 por 2^10, el segundo dígito que es 0 por 2^9, así vamos disminuyendo el exponente hasta llegar al final que sería 1 por 2^0. Con esto expresamos de la siguiente forma:

1 * 2^10 = 1 * 1024 = 1024
0 * 2^9 = 0 * 512 = 0
1 * 2^8 = 1 * 256 = 256
0 * 2^7 = 0 * 128 = 0
0 * 2^6 = 0 * 64 = 0
0 * 2^5 = 0 * 32 = 0
0 * 2^4 = 0 * 16 = 0
1 * 2^3 = 1 * 8 = 8
0 * 2^2 = 0 * 4 = 0
1 * 2^1 = 1 * 2 = 2
1 * 2^0 = 1 * 1 = 1

Cabe señalar que todo número elevado a la potencia 0 es igual a 1; y que todo número elevado a la potencia 1 es igual al mismo número.

Una vez realizadas las multiplicaciones y las potencias procedemos a sumar los resultados.

1024 + 0 + 256 + 0 + 0 + 0 + 0 + 8 + 0 + 2 + 1 = 1291


Nuestro número buscado es 1291

Ahora procedemos a convertir a octales, para ello dividimos el número entre 8 y al nuevo resultado lo volvemos a dividir entre 8, así sucesivamente hasta que ya no sea posible realizar la división. Es importante obtener los residuos, porque estos nos ayudaran a obtener el número buscado en base 8.

1291 / 8 = 161 y sobran 3
161 / 8 = 20 y sobra 1
20 / 8 = 2 y sobra 4

Como 4 ya nos es divisible entre 8 hasta ahí dejamos las divisiones. Ahora procedemos a anotar el cociente de la última división y los residuos de la última división a la primera, para este caso quedaría así:

2413

donde 2 corresponde al cociente de la última división, 4 al residuo de la última división, 1 al residuo de la penúltima división y 3 al residuo de la primer división.


Así tenemos que:

10100001011 (base 2) = 2413 (base 8)

Para convertir de octal a binario.

El caso es similar, primero conviertes base 8 en base 10 y después la base 10 a base 2.

Para convertir de base 8 a 10 usamos las potencias del 8, tal como lo hicimos en el ejemplo anterior usando como mayor exponente el número que resulte de contar de derecha a izquierda y empezando desde 0.

763524700 (base 8)

7 * 8^8 = 7 * 16777216 = 117440512
6 * 8^7 = 6 * 2097152 = 12582912
3 * 8^6 = 3 * 262144 = 786432
5 * 8^5 = 5 * 32768 = 163840
2 * 8^4 = 2 * 4096 = 8192
4 * 8^3 = 4 * 512 = 2048
7 * 8^2 = 7 * 64 = 448
0 * 8^1 = 0 * 8 = 0
0 * 8^0 = 0 * 1 = 0

117440512 + 12582912 + 786432 + 163840 + 8192 + 2048 + 448 = 130984384


Ahora convertimos 130984384 a base 2, dividiendo entre 2 sucesivamente hasta no poder realizar una división más.

130984384 / 2 = 65492192 y sobran 0
65492192 / 2 = 32746096 y sobran 0
32746096 / 2 = 16373048 y sobran 0
16373048 / 2 = 8186524 y sobran 0
8186524 / 2 = 4093262 y sobran 0
4093262 / 2 = 2046631 y sobran 0
2046631 / 2 = 1023315 y sobra 1
1023315 / 2 = 511657 y sobra 1
511657 / 2 = 255828 y sobra 1
255828 / 2 = 127914 y sobra 0
127914 / 2 = 63957 y sobra 0
63957 / 2 = 31978 y sobra 1
31978 / 2 = 15989 y sobra 0
15989 / 2 = 7994 y sobra 1
7994 / 2 = 3997 y sobra 0
3997 / 2 = 1998 y sobra 1
1998 / 2 = 999 y sobra 0
999 / 2 = 499 y sobra 1
499 / 2 = 249 y sobra 1
249 / 2 = 124 y sobra 1
124 / 2 = 62 y sobra 0
62 /2 = 31 y sobra 0
31 / 2 = 15 y sobra 1
15 / 2 = 7 y sobra 1
7 / 2 = 3 y sobra 1
3 / 2 = 1 y sobra 1

Acomodamos nuestros dígitos empezando por la última división y terminando con la primera, obteniendo

11110011101010100111000000 (base 2)


Finalmente decimos que

763524700 (base8) = 11110011101010100111000000 (base 2)

BINARIO A DECIMAL 

• 
  En si solo necesitas saber convertir numeros binarios de hasta 3 digitos, por ejemplo:
  
  101
  001
  110, etc
  
  Para convertir de binario a decimal lo que hacemos es una suma de productos, como asi, observa:
  
  Por ejemplo, el numero binario que tenemos es:
  
  110
  
  Tenemos 3 digitos, lo que hacemos es multiplicar cada digito (comenzando por la derecha) por las potencias de 2, asi:
  
  0 x 2^0 = 0 x 1 = 0
  1 x 2^1 = 1 x 2 = 2
  1 x 2^2 = 1 x 4 = 4
  
  al sumar nos da 6, que es el numero convertido
  
  otro ejemplo es: 100, lo que nos da:
  
  0 x 1 = 0
  0 x 2 = 0
  1 x 4 = 4
  
  y el resultado de la conversion es 4
  
  
  

  BINARIO A OCTAL

  
  para convertir de binario a octal primero debemos separar el numero binario en cada tres digitos comenzando desde la derecha, por ejemplo:
  
  10100101000101111
  
  Separandolo:
  
  10 100 101 000 101 111
  
  Y comenzamos a aplicar la conversion de binario a decimal a cada grupo:
  
  Por ejemplo para el primero (de la derecha):
  
  1 x 1 = 1
  1 x 2 = 2
  1 x 4 = 4
  
  Sumando nos da 7
  
  Para el segundo grupo (desde la derecha)
  
  1 x 1 = 1
  0 x 2 = 0
  1 x 4 = 4
  
  Que sumando nos da 5
  
  Y asi aplicamos a todos los grupos lo que nos daria como resultado: 245057 en sistema octal
  
  
  

  DECIMAL A BINARIO

  
  
  Solo vamos a necesitar convertir numeros decimales del 0 al 7 (explicacion al final)
  
  En un numero binario de 3 cifras vimos que cada cifra o digito debia multiplicarse por una potencia de 2, para ser mas especificos por 1, 2 y 4
  
  Por ejemplo:
  
  1............0...............1 ------> numero binario
  4............2...............1 ------> valor por el que multiplicamos
  
  Solo tomamos en cuenta los lugares con numero 1, y los sumabamos, de ahi que la conversion nos daba: 4 + 1 = 5
  
  Entonces para convertir de decimal a binario hacemos lo opuesto, supongamos que lo que queremos convertir es el numero 6, entonces:
  
  4......2.......1 ----> valor por el que multiplicamos
  
  Para llegar a 6, necesitamos sumar 4 y 2, asi que colocamos un 1 en esas posiciones y coocamos 0 en las otras asi:
  
  4......2.......1 ----> valor por el que multiplicamos
  1......1.......0 ----> numero binario
  
  Entonces la conversion nos da:
  
  6 en base 10 = 110 en base 2
  
  
  

  OCTAL A BINARIO

  
  
  Para convertir un numero octal a binario aplicamos lo mismo de arriba a cada digito del numero octal, por ejemplo para:
  
  2437 en octal:
  
  Y comenzando por la derecha:
  
  7, que seria 4 + 2 + 1, es decir los tres digitos en 1 = 111
  3, que seria.......2 + 1, es decir 011
  4, que seria 4..........., es decir 100
  2 que seria .......2....., es decir 010
  
  Luego juntamos todos los numeros:
  ...2.....4.....3......7
  010..100..011..111
  
  lo que queda:
  
  2437 en base 8 es = 101000011111 en base 2 (el cero de mas a la derecha no se toma en cuenta) 

En informática a veces se utiliza la numeración octal en vez de la hexadecimal. Tiene la ventaja de que no requiere utilizar otros símbolos diferentes de los dígitos. Sin embargo, para trabajar con bytes o conjuntos de ellos, asumiendo que un byte es una palabra de 8 bits, suele ser más cómodo el sistema hexadecimal, por cuanto todo byte así definido es completamente representable por dos dígitos hexadecimales.