Comprensión de los conceptos de RAID
Storage Management utiliza la tecnología de Arreglo redundante de discos independientes (RAID) para proporcionar la capacidad de administración del almacenamiento. Para entender a Storage Management es necesario conocer los conceptos de RAID, y saber los controladores RAID y el sistema operativo del sistema perciben el espacio del disco. Esta subsección describe los conceptos básicos de almacenamiento, tales como ¿Qué es RAID?, Organización del almacenamiento de datos para la disponibilidad y el rendimiento y Selección de niveles RAID y concatenación.
¿Qué es RAID?
RAID es una tecnología para administrar la manera en la que los datos se almacenan en los discos físicos que residen en el sistema o que están conectados al mismo. Un aspecto clave de RAID es la capacidad de organizar los discos físicos en forma de tramos, de modo que la capacidad de almacenamiento combinada de varios discos físicos pueda ser tratada como un solo espacio de disco ampliado. Otro aspecto clave de RAID es la capacidad para mantener datos redundantes que pueden ser usados para restaurar datos en caso de una falla del disco. RAID usa técnicas diferentes, como es el seccionamiento, el reflejado y la paridad, para almacenar y reconstruir los datos. Hay distintos niveles RAID que usan métodos diferentes para almacenar y reconstruir datos. Los niveles RAID tienen características diferentes en cuanto a rendimiento de lectura/escritura, protección de datos y capacidad de almacenamiento. No todos los niveles RAID mantienen datos redundantes, lo que significa que, para algunos niveles RAID, los datos perdidos no pueden ser restaurados. La elección de un nivel RAID depende de si la prioridad es el rendimiento, la protección o la capacidad de almacenamiento.
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NOTA: el Consejo consultivo de RAID (RAB) define las especificaciones que se utilizan para poner en práctica la tecnología RAID. Aunque el RAB define los niveles RAID, la implementación comercial de los niveles RAID de distintos proveedores puede variar con respecto a las especificaciones de RAID reales. La implementación que utiliza un proveedor en particular puede afectar el rendimiento de lectura y escritura, así como el grado de redundancia de los datos. |
RAID por hardware y software
RAID puede ser puesto en práctica mediante hardware o software. Un sistema que usa RAID por hardware tiene un controlador RAID que pone en práctica los niveles RAID y procesa la lectura y escritura de los datos en los discos físicos. Cuando se usa el software de RAID que proporciona el sistema operativo, el sistema operativo implementa los niveles RAID. Por esta razón, la utilización del RAID de software por sí mismo puede reducir el rendimiento del sistema. Sin embargo, puede usar RAID por software además de volúmenes RAID por hardware para proporcionar mejor rendimiento y variedad en la configuración de volúmenes RAID. Por ejemplo, puede reflejar un par de volúmenes RAID 5 por hardware entre dos controladores RAID a fin de proporcionar redundancia del controlador RAID.
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NOTA: Storage Management sólo admite el RAID de hardware. |
Conceptos de RAID
RAID usa técnicas particulares para escribir datos en los discos. Estas técnicas permiten que RAID proporcione una redundancia de datos o un mejor rendimiento. Estas técnicas incluyen:
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Reflejado—Duplicación de datos de un disco físico en otro disco físico. El reflejado proporciona redundancia de los datos al mantener dos copias de los mismos datos en discos físicos distintos. Si uno de los discos en el reflejo falla, el sistema puede continuar funcionando si utiliza el disco que no está afectado. En todo momento, ambos lados del reflejo contienen los mismos datos. Cualquier lado del reflejo puede actuar como el lado operativo. El grupo de discos RAID reflejado es comparable en rendimiento al grupo de discos RAID 5 con respecto a las operaciones de lectura, pero es más rápido en las operaciones de escritura. |
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Seccionamiento—El seccionamiento de discos escribe datos a lo largo de todos los discos físicos en un disco virtual. Cada sección consiste en direcciones consecutivas de datos en discos virtuales que están asignados en unidades de tamaño fijo a cada disco físico en el disco virtual utilizando un patrón secuencial. Por ejemplo, si el disco virtual incluye cinco discos físicos, la sección escribe datos en los discos físicos uno al cinco sin repetir ninguno de los discos físicos. La cantidad de espacio ocupada por una sección es la misma en todos los discos físicos. La porción de una sección que reside en un disco físico es un elemento de la sección. El seccionamiento por sí mismo no proporciona redundancia de los datos. El seccionamiento en combinación con la paridad realmente proporciona redundancia de los datos. |
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Tamaño de la sección—Espacio total de disco consumido por una sección, sin incluir un disco de paridad. Por ejemplo, considere una sección que contiene 64 KB de espacio en el disco y que tiene 16 KB de datos que residen en cada disco en la sección. En este caso, el tamaño de la sección es de 64 KB y el tamaño del elemento de la sección es de 16 KB. |
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Elemento de la sección—Un elemento de la sección es la porción de una sección que reside en un solo disco físico. |
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Tamaño del elemento de la sección—Cantidad de espacio del disco consumida por un elemento de la sección. Por ejemplo, considere una sección que contiene 64 KB de espacio en el disco y que tiene 16 KB de datos que residen en cada disco en la sección. En este caso, el tamaño del elemento de la sección es de 16 KB y el tamaño de la sección es de 64 KB. |
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Paridad—La paridad se refiere a los datos redundantes que se mantienen utilizando un algoritmo en combinación con el seccionamiento. Cuando uno de los discos seccionados falla, los datos se pueden reconstruir a partir de la información de paridad que el algoritmo utiliza. |
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Tramo—Un tramo es una técnica de RAID que se utiliza para combinar espacio de almacenamiento de grupos de discos físicos en un disco virtual RAID 10, 50 o 60. |
Niveles RAID
Cada nivel RAID usa alguna combinación de reflejado, seccionamiento y paridad para proporcionar una redundancia de datos o un mejor rendimiento de lectura y escritura. Para obtener información específica sobre cada nivel RAID, consulte Elección de niveles RAID y concatenación.
Organización del almacenamiento de datos para obtener disponibilidad y rendimiento
RAID proporciona distintos métodos o niveles RAID para organizar el almacenamiento de disco. Algunos niveles RAID mantienen datos redundantes para que usted pueda restaurar los datos después de una falla del disco. Los distintos niveles RAID pueden implicar también un aumento o disminución en el rendimiento de E/S (lectura y escritura) del sistema.
El mantenimiento de datos redundantes requiere el uso de discos físicos adicionales. Entre más discos se vean involucrados, aumenta la probabilidad de una falla de disco. A causa de las diferencias en la redundancia y en el rendimiento de E/S, un nivel RAID puede ser más apropiado que otro, según las aplicaciones que se utilicen en el entorno operativo y la naturaleza de los datos que se almacenen.
Al elegir la concatenación o un nivel RAID, aplican las siguientes consideraciones de rendimiento y costos:
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Disponibilidad o tolerancia a fallas—La disponibilidad o tolerancia a fallas se refiere a la capacidad que el sistema tiene para mantener las operaciones y proporcionar acceso a los datos aun cuando alguno de sus componentes haya fallado. En los volúmenes de RAID, la disponibilidad o tolerancia a fallas se consigue manteniendo datos redundantes. Los datos redundantes incluyen reflejos (datos duplicados) e información de paridad (reconstrucción de los datos mediante un algoritmo). |
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Rendimiento—El rendimiento de lectura y escritura puede aumentar o disminuir según el nivel RAID que elija. Algunos niveles RAID pueden ser más apropiados para ciertas aplicaciones. |
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Optimización del costo—El mantenimiento de datos redundantes o de información de paridad en relación con volúmenes de RAID requiere de espacio de disco adicional. En situaciones en las que los datos son temporales, de fácil reproducción o no esenciales, es posible que no se justifique el aumento en el costo de la redundancia de datos. |
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Tiempo promedio entre fallas (MTBF)—El uso de discos adicionales para mantener la redundancia de los datos también aumenta la probabilidad de sufrir fallas de disco en un momento determinado. Aunque esto no se puede evitar en situaciones en las que los datos redundantes son una necesidad, realmente puede repercutir en la carga de trabajo del personal de asistencia de sistemas de la organización. |
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Volumen—El volumen se refiere a un solo disco virtual no RAID. Puede crear volúmenes por medio de utilidades externas como la O-ROM <Ctrl+R>. Storage Management no admite la creación de volúmenes. Sin embargo, puede ver volúmenes y usar unidades de estos volúmenes para crear nuevos discos virtuales o para Expansión de capacidad en línea (OCE) de los discos virtuales existentes, siempre que tenga espacio libre disponible. Storage Management permite las operaciones de cambio de nombre y eliminación de estos volúmenes. |
Para obtener más información, consulte Elección de niveles RAID y concatenación.
Elección de niveles RAID y concatenación
Se puede usar RAID o la concatenación para controlar el almacenamiento de datos en varios discos. Cada nivel RAID o concatenación tienen distintos rendimientos y características para la protección de los datos.
Los apartados siguientes proporcionan información específica acerca de la forma en la que cada nivel RAID o la concatenación almacenan los datos, así como sus características de protección y rendimiento:
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No RAID |
Concatenación
En Storage Management, la concatenación se refiere al almacenaje de datos en un disco físico o en el espacio de disco que se extiende por varios discos físicos. Cuando se extiende a más de un disco, la concatenación permite al sistema operativo ver varios discos físicos como un solo disco.
Los datos almacenados en un solo disco se pueden considerar como un solo volumen. Este disco también se puede definir como un disco virtual que comprende sólo un disco físico. Los datos que se extienden a más de un disco físico se pueden considerar como un volumen extendido. Un grupo de varios discos concatenados también se puede definir como un disco virtual que comprende más de un disco físico.
El volumen dinámico que se extiende a áreas separadas del mismo disco también se considera como concatenado.
Cuando un disco físico en un volumen concatenado o extendido falle, todo el volumen dejará de estar disponible. Como los datos no son redundantes, éste no se podrá restaurar por medio de la recreación a partir de un disco reflejado o de la información de paridad. La única opción será la restauración a partir de una copia de seguridad.
Debido a que los volúmenes concatenados no utilizan espacio del disco para mantener los datos redundantes, son mucho más rentables que los volúmenes que utilizan reflejos o información de paridad. El volumen concatenado puede ser una buena elección en el caso de datos temporales, que se reproduzcan fácilmente o que no justifiquen el costo que supone la redundancia de los datos. Además, un volumen concatenado se puede ampliar fácilmente agregando un disco físico adicional.
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Concatena n discos para formar un disco virtual grande con una capacidad de n discos. |
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Los datos llenan el primer disco antes de que se escriba en el segundo disco. |
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No se mantiene la redundancia de los datos. Cuando un disco falle, el disco virtual grande fallará. |
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No hay incremento de rendimiento. |
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No hay redundancia. |
Información relacionada:
Nivel RAID 0 (seccionamiento)
RAID 0 utiliza el seccionamiento de datos, que consisten en escribir los datos en segmentos del mismo tamaño entre los discos físicos. RAID 0 no proporciona redundancia de datos.
Características de RAID 0:
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Agrupa n discos en un disco virtual grande con una capacidad total de (tamaño de disco más pequeño)*n discos. |
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Los datos se guardan en los discos alternadamente. |
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No se mantiene la redundancia de los datos. Cuando un disco falle, el disco virtual grande fallará sin que haya alguna manera de recrear los datos. |
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Mejor rendimiento de lectura y escritura. |
Información relacionada:
Nivel RAID 1 (reflejado)
RAID 1 es la forma más sencilla de mantener datos redundantes. En RAID 1, los datos se reflejan en uno o varios discos físicos. Si un disco físico en un lado del reflejo falla, los datos se podrán recrear utilizando los discos físicos del otro lado del reflejo.
Características de RAID 1:
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Agrupa n + n discos para formar un disco virtual con capacidad de n discos. Los controladores que actualmente admite Storage Management permiten seleccionar dos discos cuando se crea un RAID 1. Como estos discos se reflejan, la capacidad total de almacenamiento equivale a un disco. |
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Los datos se copian en los dos discos. |
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Cuando un disco falla, el disco virtual aún funciona. Los datos se leen desde el duplicado del disco fallido. |
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Mejor rendimiento de lectura, pero un rendimiento de escritura ligeramente menor. |
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Hay redundancia para la protección de datos. |
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RAID 1 es más costoso en términos de espacio de disco ya que se utiliza el doble de discos de lo que se requiere para almacenar los datos sin redundancia. |
Información relacionada:
Nivel RAID 5 (seccionamiento con paridad distribuida)
RAID 5 proporciona redundancia de los datos al utilizar el seccionamiento de datos en combinación con la información de paridad. Sin embargo, en vez de dedicar un disco físico a la paridad, la información de paridad está seccionada entre todos los discos físicos en el grupo de discos.
Características de RAID 5:
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Agrupa n discos en un disco virtual grande con capacidad de (n-1) discos. |
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La información redundante (paridad) se almacena alternadamente entre todos los discos. |
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Cuando un disco falle, el disco virtual seguirá funcionando, pero funcionará en estado degradado. Los datos se reconstruyen a partir de los discos que sobrevivan. |
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Mejor rendimiento de lectura, pero un rendimiento de escritura más lento. |
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Hay redundancia para la protección de datos. |
Información relacionada:
Nivel RAID 6 (seccionamiento con paridad distribuida adicional)
RAID 6 proporciona redundancia de los datos al utilizar el seccionamiento de datos en combinación con la información de paridad. Al igual que en RAID 5, la paridad se distribuye dentro de cada sección. Sin embargo, RAID 6 utiliza un disco físico adicional para mantener la paridad, de manera que cada sección en el grupo de discos mantiene dos bloques de disco con información de paridad. La paridad adicional proporciona protección de datos en caso de que se presenten dos fallas de disco. En la Figura 3-5, los dos conjuntos de información de paridad se identifican como P y Q.
Características de RAID 6:
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Agrupa n discos en un disco virtual grande con capacidad de (n-2) discos. |
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La información redundante (paridad) se almacena alternadamente entre todos los discos. |
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El disco virtual se mantiene funcionando con hasta dos fallas de disco. Los datos se reconstruyen a partir de los discos que sobrevivan. |
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Mejor rendimiento de lectura, pero un rendimiento de escritura más lento. |
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Mayor redundancia para la protección de datos. |
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Se requieren dos discos por tramo para la paridad. RAID 6 es más costoso en términos de espacio de disco. |
Información relacionada:
Nivel RAID 50 (seccionamiento en conjuntos de RAID 5)
RAID 50 es el seccionamiento en más de un tramo de discos físicos. Por ejemplo, un grupo de discos RAID 5 que esté implementado con tres discos físicos y luego continúe con un grupo de tres discos físicos adicionales sería un RAID 50.
Es posible implementar RAID 50 aun si el hardware no lo admita directamente. En este caso, puede establecer varios discos virtuales de RAID 5 y luego convertir los discos de RAID 5 en discos dinámicos. A partir de ahí, puede crear un volumen dinámico que se extienda a todos los discos virtuales de RAID 5.
Características de RAID 50:
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Agrupa n*s discos para formar un disco virtual grande con capacidad de s*(n-1) discos, en donde s representa el número de tramos y n es el número de discos dentro de cada tramo. |
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La información redundante (paridad) se almacena alternadamente en todos los discos de cada tramo de RAID 5. |
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Mejor rendimiento de lectura, pero un rendimiento de escritura más lento. |
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Se requiere de tanta información de paridad como en RAID 5 convencional. |
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Los datos se seccionan a lo largo de todos los tramos. RAID 50 es más costoso en términos de espacio de disco. |
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NOTA: en los controladores PERC 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si y 4e/Di, hay consideraciones especiales al implementar RAID 50 en un grupo de discos de distintos tamaños. Para obtener más información, consulte Consideraciones para RAID 10 y 50 en PERC 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si y 4e/Di. |
Información relacionada:
Nivel RAID 60 (seccionamiento en conjuntos de RAID 6)
RAID 60 se secciona en más de un tramo de discos físicos configurados como un RAID 6. Por ejemplo, un grupo de discos RAID 6 implementado con cuatro discos físicos que luego continúa con un grupo de discos de cuatro discos físicos más sería un RAID 60.
Características de RAID 60:
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Agrupa n*s discos para formar un disco virtual grande con capacidad de s*(n-2) discos, en donde s representa el número de tramos y n es el número de discos dentro de cada tramo. |
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La información redundante (paridad) se almacena alternadamente en todos los discos de cada tramo de RAID 6. |
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Mejor rendimiento de lectura, pero un rendimiento de escritura más lento. |
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La redundancia aumentada proporciona mayor protección de datos que un RAID 50. |
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Proporcionalmente, requiere de tanta información de paridad como el RAID 6. |
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Se requieren dos discos por tramo para la paridad. RAID 60 es más costoso en términos de espacio de disco. |
Información relacionada:
Nivel RAID 10 (seccionamiento de conjuntos duplicados)
RAB considera que el nivel RAID 10 es una implementación del nivel RAID 1. RAID 10 combina los discos físicos reflejados (RAID 1) con el seccionamiento de datos (RAID 0). Con RAID 10, los datos se seccionan entre varios discos físicos. Después, el grupo de discos seccionados se refleja en otro conjunto de discos físicos. RAID 10 se puede considerar un reflejo de secciones.
Características de RAID 10:
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Agrupa n discos en un disco virtual grande con una capacidad total de (n/2) discos, en donde n es un número entero par. |
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Las imágenes de reflejo de los datos son seccionadas entre conjuntos de discos físicos. Este nivel proporciona redundancia por medio del reflejado. |
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Cuando un disco falla, el disco virtual aún funciona. Los datos se leen del disco reflejado que sigue funcionando. |
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Rendimiento de lectura mejorado y rendimiento de escritura. |
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Hay redundancia para la protección de datos. |
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NOTA: En los controladores PERC 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si y 4e/Di, hay consideraciones especiales al implementar RAID 10 en un grupo de discos de distintos tamaños. Para obtener más información, consulte Consideraciones para RAID 10 y 50 en PERC 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si y 4e/Di. |
Información relacionada:
Nivel RAID 1 concatenado (reflejo concatenado)
RAID 1 concatenado es un grupo de discos RAID 1 que se extiende a más de un par de discos físicos. Esto combina las ventajas de la concatenación con la redundancia de RAID 1. Este tipo de RAID no incluye seccionamiento.
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NOTA: No se puede crear un disco virtual concatenado RAID 1 o reconfigurarse para RAID 1 concatenado con Storage Management. Sólo se puede supervisar un disco virtual concatenado RAID 1 con Storage Management. |
Información relacionada:
Consideraciones para RAID 10 y 50 en los controladores PERC 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si y 4e/Di
En los controladores PERC 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si y 4e/Di, hay consideraciones especiales al implementar RAID 10 o RAID 50 en un grupo de discos de distintos tamaños. Al implementar RAID 10 o RAID 50, el espacio en disco se extiende para crear las secciones y reflejos. El tamaño del tramo puede variar para acomodar los distintos tamaños de discos. Sin embargo, existe la posibilidad de que una porción del disco más grande en el grupo de discos se vuelva inutilizable, generando espacio de disco desperdiciado. Por ejemplo, supongamos que tiene un grupo de discos con los siguientes discos:
Disco A = 40 GB
Disco B = 40 GB
Disco C = 60 GB
Disco D = 80 GB
En este ejemplo, los datos se extienden a lo largo de los cuatro discos, hasta que el disco A y el disco B, y 40 GB en cada uno de los discos C y D, están completamente llenos. Los datos se extienden entonces a lo largo de los discos C y D, hasta que el disco C esté lleno Esto deja 20 GB de espacio restante en el disco D. No es posible guardar datos en este espacio del disco ya que no existe correspondencia de espacio disponible en el grupo de discos para crear datos redundantes.
Comparación del nivel RAID y del rendimiento de concatenación
La tabla siguiente compara las características de rendimiento asociadas con los niveles RAID más comunes. Esta tabla proporciona las pautas generales para elegir un nivel RAID. Evalúe los requisitos específicos de su entorno antes de elegir un nivel RAID.
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NOTA: La tabla siguiente no muestra todos los niveles RAID que son compatibles con Storage Management. Para obtener información sobre los niveles RAID compatibles con Storage Management, consulte Elección de niveles RAID y concatenación. |
No RAID
En Storage Management, se considera que los discos virtuales de metadatos desconocidos son volúmenes no RAID. Storage Management no admite este tipo de discos virtuales. Estos se deben eliminar, o bien, el disco físico debe ser retirado. Storage Management permite las operaciones de eliminación y cambio de nombre de los volúmenes no RAID.