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Cluster y arreglos de Discos 2
Clusters
El término clúster se aplica a los conjuntos o conglomerados de computadoras construidos
mediante la utilización de componentes de hardware comunes y que se comportan como si
fuesen una única computadora. La tecnología de clusters ha ...

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FACULTAD DE INGENIERIA

Cluster y arreglos de Discos

Docente: Ing. Jaime Antonio Gales Díaz Alumno: Jezer Noe Padilla Díaz 20181008594 Fecha: 18/2/2021

Universidad Nacional Autónoma de Honduras. Departamento de ingeniería en Sistemas. Sistemas Operativos I

Cluster y arreglos de Discos

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Clusters El término clúster se aplica a los conjuntos o conglomerados de computadoras construidos mediante la utilización de componentes de hardware comunes y que se comportan como si fuesen una única computadora. La tecnología de clusters ha evolucionado en apoyo de actividades que van desde aplicaciones de supercómputo y software de misiones críticas, servidores Web y comercio electrónico, hasta bases de datos de alto rendimiento, entre otros usos. El cómputo con clusters surge como resultado de la convergencia de varias tendencias actuales que incluyen la disponibilidad de microprocesadores económicos de alto rendimiento y redes de alta velocidad, el desarrollo de herramientas de software para cómputo distribuido de alto rendimiento, así como la creciente necesidad de potencia computacional para aplicaciones que la requieran. Los clusters son usualmente empleados para mejorar el rendimiento y/o la disponibilidad por encima de la que es provista por un solo computador típicamente siendo más económico que computadores individuales de rapidez y disponibilidad comparables. De un cluster se espera que presente combinaciones de los siguientes servicios: 1. Alto rendimiento 2. Alta disponibilidad 3. Equilibrio de carga 4. Escalabilidad La construcción de los ordenadores del cluster es más fácil y económica debido a su flexibilidad: •

cluster homogéneo: pueden tener la misma configuración de hardware y sistema operativo.

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cluster semi-homogéneo: diferente rendimiento, pero con arquitecturas y sistemas operativos similares.

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cluster heterogéneo: diferente hardware y sistema operativo, lo que hace más fácil y económica su construcción.

Para que un cluster funcione como tal, no basta solo con conectar entre sí los ordenadores, sino que es necesario proveer un sistema de manejo del cluster, el cual se encargue de interactuar con el usuario y los procesos que corren en él para optimizar el funcionamiento.

Arreglos de discos La tecnología RAID (acrónimo de Redundant Array of Independent Disks, en inglés) permite obtener alta fiabilidad desde un arreglo de discos duros organizados en clúster. Un RAID distribuye los datos en tiempo real a través de varios discos reconocidos como un solo disco por el sistema operativo. Por lo tanto, si un disco fallara, los datos serán siempre accesibles y el servicio se mantendrá disponible mientras se reemplaza el disco averiado.

Tipos de RAID

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RAID 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 porque, si los datos fueran grabados en un único disco, este proceso sería realizado en forma secuencial.

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RAID 1: También conocido como "Mirroring" o " Espejado", el RAID 1 funciona añadiendo discos rígidos paralelos a los discos rígidos principales existentes en la computadora. Así, 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 disponiendo de la 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 2: El RAID nivel 2, poco utilizado, adapta la técnica comúnmente usada para detectar y 6 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. 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 2 es poco usado, ya que prácticamente todos los discos rígidos nuevos salen de fábrica con mecanismos de detección de fallas implantados.

RAID 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 RAID 3 logra ofrecer altas tasas de transferencia y confianza en la información. Para usar el RAID 3, por lo menos 3 discos son necesarios. Esta especialmente indicado para sistemas mono-usuario y aplicaciones que requieran transferencia de archivos de datos de un gran tamaño (vídeo, imágenes, data warehouse, etc.). En la actualidad raramente se utiliza.

RAID 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 7 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 4 puede atender varias peticiones simultáneas de lectura, siempre que la controladora lo soporte, y también de escritura, pero en este último caso al residir toda la información de paridad en un único disco, éste se convertiría en un cuello de botella para el sistema.

RAID 5: Este 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. 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

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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 multiusuarios. Se necesita un mínimo de tres unidades para implementar una solución RAID 5. Entre las aplicaciones adecuadas para la RAID 5 se encuentran los datos de referencia, las tablas de bases de datos intensivas en lecturas, la compartición de ficheros generales y las aplicaciones Web. También es recomendable para entornos de procesamiento de transacciones donde el nivel de entrada/salida y de lectura/escritura resultan intensos.

RAID 6: 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. En general, si está buscando lectura y escritura de alto rendimiento, considere la utilización de unidades de disco más pequeños y evite la RAID 6. Si, por otro lado, lo que busca es almacenar grandes cantidades de datos en las que se puedan llevar a cabo reconstrucciones en segundo plano, la RAID 5 y la RAID 6 pueden se apropiadas si se configuran según sus necesidades de aplicaciones.

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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 este tipo. Estas características hacen del RAID 0 + 1 el más rápido y seguro, sin embargo es el más caro de ser implementado.

RAID 1+0 (RAID 10): Características: Parecido al RAID 0+1, duplica y distribuye datos para proporcionar alto rendimiento (distribución) y alta disponibilidad (duplicación). Funciona muy bien en entornos que requieran alto rendimiento y tolerancia a fallos (p.ej. servidores de bases de datos).

Bibliografía https://www.tecnologia-informatica.com/que-es-raid-los-niveles-de-raid/ http://www.informatica-hoy.com.ar/hardware-pc-desktop/Los-niveles-deRAID.php

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