Almacenamiento: Nuevas tecnologías
Introducción:
Los equipos informáticos, los grandes servidores de redes, y por
supuesto, las propias aplicaciones, son cada vez mayores y más voraces consumidores de
almacenamiento masivo.
Los sistemas tradicionales, e incluso los propios discos magnéticos o
discos duros, a pesar de su rápida evolución e incremento de capacidad y velocidad, se
hacen insuficientes para las misiones que de ellos requerimos.
Podemos recordar grandes sistemas de cinta, de pocos KB de capacidad, y
compararlos con los dispositivos actuales, de incluso menores dimensiones, pero con
capacidades de varios TB.
Del mismo modo, aquellos grandes discos o cartuchos removibles de pocos
MB, compiten ahora con unidades de tan sólo 3,5" y capacidades de hasta 4 GB., e
incluso con dispositivos de 1,8" y varios cientos de MB.
Por supuesto, el otro gran problema de las aplicaciones, dada la
ingente cantidad de datos, es el tiempo de acceso a los mismos, que ha de permitir el
proceso de la información de un modo tal que sea "útil" para el usuario.
La seguridad de los datos es el último eslabón de este entramado, ya
que si todos esos datos no son protegidos adecuadamente, cualquier fallo en el sistema
provoca graves pérdidas económicas e incluso daños irreparables.
Por ello, y para cubrir todos estos objetivos, la tecnología de los
dispositivos de almacenamiento ha evolucionado en los últimos años de un modo realmente
espectacular, dando paso al desarrollo de nuevos productos, cuyos límites y aplicaciones
son aún poco conocidos.
Básicamente, podemos dividir estos productos en 5 grandes grupos,
claramente diferenciados.
Dispositivos RAID:
En 1987 surge el concepto de RAID o Redundant Arrays of Inexpensive
Disks (matrices redundantes de discos económicos), que soluciona, por un lado, el
problema del almacenamiento y del tiempo de acceso, y por otro la seguridad de los datos,
así como los tiempos de parada del sistema.
Básicamente se fundamentan en el concepto de dividir la información
en bloques o segmentos, cada uno almacenado en unidades de disco separadas, y con
determinadas medidas de redundancia de los datos, lo que implica un menor riesgo de
pérdida de información en caso de fallo, además de un menor tiempo de acceso a la
información, ya que se comportan como unidades diferentes suministrando información en
paralelo a un "bus" más ancho.
Los sistemas RAID pueden estar basados en hardware o en software. La
ventaja de los primeros es su independencia de la plataforma o sistema operativo, ya que
son vistos por éste como un gran disco duro más, y además son mucho más rápidos,
entre otras ventajas. Los sistemas RAID software no son implementaciones adecuadas en la
mayoría de los casos, y cada vez son menos empleados.
Evidentemente, hay varias formas de llevar a cabo las funciones de un
RAID, y es lo que se ha dado en llamar niveles RAID. Actualmente se reconocen básicamente
6 niveles:
La mayoría de los sistemas de redundancia de los RAID, conllevan la
pérdida de alrededor de un 20% de la capacidad de los discos en el almacenamiento de los
datos de paridad.
Algo muy importante en los sistemas RAID es el uso de redundancia
física, es decir, equipamiento extra que permite, en caso de fallo de algún elemento del
RAID, su "recambio" automático, lo que evita la parada del sistema.
Por lo general, todos los RAID incorporan fuentes de alimentación
redundantes, discos redundantes e incluso controladoras redundantes.
Pero lo más interesante es la forma en que dichos repuestos entran en
funcionamiento, ya que para evitar su desgaste, es altamente recomendable que en
condiciones normales no estén activos (sin alimentación), para que no sufran ningún
desgaste, pues de lo contrario no serían útiles en caso de fallo de otra unidad, por su
posibilidad de fallo al existir un "desgaste" por tiempo de uso.
Cuando la unidad de repuesto no esta en el sistema, sino que ha de ser
"insertada" o conectada por el usuario (sin necesidad de apagar el RAID), se
denomina "hot plug" (inserción en caliente).
Cuando un disco de repuesto se mantiene en funcionamiento (alimentado),
se denomina "hot spare" (reposición en caliente). Con la única ventaja de una
mayor velocidad de su entrada en funcionamiento y de la reconstrucción de los datos en
caso de que otra unidad falle.
Las unidades "hot fix" (reparación en caliente), también
denominadas "cold/warm spare", son las que están insertadas en el sistema, pero
se mantienen desconectadas hasta el momento en que otra unidad falla, entrando
automáticamente en funcionamiento por medio de la gestión inteligente de la controladora
RAID.
Algunos RAID integran simultáneamente varias de estas técnicas, por
ejemplo "hot spare" para unidades de reserva y "hot plug" para
sustituir las unidades averiadas.
Es importante tener en cuenta que, tras el fallo de una unidad de
disco, el sistema ha de reconstruir los datos de la unidad que ha fallado en la que la ha
de sustituir, lo que conlleva la lectura de los otros discos, así como de los datos de
paridad, con el consiguiente período de "ocupación" del RAID. Algunos sistemas
permiten que esto se haga automáticamente y sin detener el funcionamiento del RAID,
aunque lógicamente el acceso a los datos será relativo, pues éstos pueden estar en el
disco dañado.
Otra gran ventaja de la tecnología RAID es la posibilidad de conectar
un sistema de este tipo a varios "hosts" simultáneamente, al existir la
posibilidad de integrar en el sistema varias controladoras SCSI.
Algunos sistemas RAID incorporan varios bancos de discos, denominados
"ranks", lo que permite simultanear varios niveles RAID (1 por cada banco),
logrando optimizar las prestaciones del sistema y adecuándolas al máximo en función de
los tipos de datos que se han de almacenar en cada banco.
La mayoría de los sistemas RAID incorporan memoria caché de lectura,
lo que permite incrementar hasta en 300 veces los tiempos de acceso.
Dispositivos y librerías ópticas:
El almacenamiento óptico ha evolucionado en los últimos años con la
reducción de los tamaños de las unidades y de sus precios. Sin embargo, su punto débil
sigue siendo el tiempo medio de acceso, que por lo general no es menor de 35 ms.,
comparado con los discos duros o sistemas RAID, que llegan hasta los 6-7 ms.
Actualmente existen unidades magneto-ópticas de 3.5" de hasta 128
MB., y unidades de 5.25" de 650 KB., 1 GB., 1.3 GB. y hasta 1.5 GB.
El mayor problema es la incompatibilidad existente entre algunos
fabricantes e incluso entre dispositivos ya que, por ejemplo, la mayoría de las unidades
de 1 GB., no son capaces de leer el formato más antiguo, de 650 KB. Esto ha sido superado
con las unidades de 1.3 GB.
Hay unidades de tipo WORM (una sola escritura, múltiples lecturas),
que poco a poco están siendo reemplazadas, por las nuevas unidades magneto-ópticas que,
al tener una capacidad "multifunción", les permite trabajar con cartuchos tipo
WORM.
La gran ventaja de estas unidades, frente a los discos duros, es el
bajo coste por megabyte, dado el precio de los cartuchos. Por ello, su uso óptimo es el
de grandes librerías o archivos, especialmente de bibliotecas de imágenes, archivo
documental, etc.
Para ello se han diseñado las librerías o jukebox, con capacidades de
almacenamiento desde 6,5 GB hasta 300 GB., en función del tipo de cartucho y del número
de los mismos.
Estos dispositivos son verdaderos autómatas, que se encargan de
seleccionar el cartucho requerido e insertarlo en la unidad magneto-óptica, y retirarlo
de la misma cuando se requiere otro cartucho diferente.
Algunos incluso integran varias unidades magneto-ópticas, lo que
permite reducir los tiempos de acceso, ya que por lo general, el tiempo de cambio de un
cartucho suele ser de menos de 10 segundos.
Para el acceso a la información de los jukebox, se crean sistemas de
ficheros virtuales (VFS o Virtual File System), por los cuales, el usuario accede al
jukebox como si se tratase de un gran disco duro, de capacidad igual a la de la suma de
las capacidades de todos los cartuchos (dos caras por cada uno) insertados en el propio
jukebox.
Otra forma de uso de los jukebox se denomina HSM o "Hierarchical
Storage Management System", que podemos traducir como sistema de gestión de archivo
automatizado, que automáticamente gestiona el sistema de ficheros almacenados en discos
duros, de modo que los ficheros menos utilizados son almacenados en el jukebox, dejando el
espacio libre para otros ficheros que son requeridos con mayor frecuencia. Si los ficheros
del jukebox son requeridos de nuevo, vuelven a ser traspasados al disco duro.
Por último están apareciendo dispositivos tipo jukebox que integran
una interfaz Ethernet en lugar de SCSI, y un sistema de manejo de los ficheros tipo NFS,
lo que permite su integración en la red como si se tratara de un servidor de ficheros
más, con las ventajas evidentes de evitar el sofisticado software requerido para el
manejo de los jukebox SCSI.
Ya existen también librerías de CD-ROM, y aunque su uso no esta muy
extendido, podemos esperar un gran desarrollo de este tipo de dispositivos, en un tiempo
muy breve.
Por supuesto tampoco podemos olvidar los nuevos dispositivos
"floptical", que permiten, mediante la combinación de tecnologías ópticas y
magnéticas, almacenar hasta 21 MB en disquetes de 3.5", del formato que hasta ahora
sólo había sido capaz de almacenar hasta 2.88 MB.
Unidades y librerías de cinta:
Evidentemente, los dispositivos por excelencia para el archivo de la
información, y especialmente para su conservación como medida de seguridad (copia de los
datos existentes en otros tipos de dispositivos), siguen siendo las unidades magnéticas o
de cinta. La razón fundamental, su precio, el menor de entre todos los dispositivos de
almacenamiento actuales.
Desde los conocidos sistemas de bobina abierta como las unidades de 9
pistas (1/2") con capacidades de hasta 220 MB., se ha evolucionado pasando por:
