sábado, 15 de septiembre de 2018

Administración y aseguramiento de la información. RAID

Discos MBR vs GPT

MBR (Master Boot Record)
  • Tienen una tabla que indica el lugar del disco donde se encuentran las particiones.
  • La tabla se almacena en el primer sector del disco.
  • Si se estropea o se mueve este sector los datos quedan inaccesibles.
  • Se pueden crear hasta tres particiones primarias y una extendida.
GPT (Tabla de particiones GUID)
  • Comienzan a usarse con Windows Server 2003 SP1
  • Están recomendados para discos con tamaño superior a 2 TB o equipos basados en Itanium.
  • Pueden contener un numero ilimitado de particiones primarias por lo que no se necesitan ni particiones extendidas ni unidades lógicas.
  • Contienen una partición del sistema con Interfaz de Firmware Extensible (EFI) y los archivos necesarios para iniciar el equipo.
RAID

RAID (Redundant Array of Independent Disks) consiste en disponer de varias unidades de disco conectadas entre sí, por medio de controladoras, software o combinación de ambos, de manera que, cuando una unidad física de disco falle o se venga abajo, los datos que se encontraran en dicha unidad no se pierdan sino que se reconstruyan usando la paridad de los mismos (el SO ve a la matriz o array como si ésta fuese una sola).
Algunas de las configuraciones definidas en RAID son las siguientes:

RAID-0

La información se divide entre todos los discos del sistema, de forma que no se establece ningún tipo de redundancia. 
  • Ventajas: Alto rendimiento, tiempos de acceso muy bajos y posibilidad de acceso en paralelo. No tiene coste adicional ya que se emplea toda la capacidad del disco para los datos.
  • Inconvenientes: No es verdaderamente un sistema RAID ya que no presenta integridad de los datos. Un error en uno de los discos implica la pérdida total de los datos.

RAID 0
RAID-1

También conocido como MDA (Mirrored Disk Array). En esta configuración los discos se asocian por parejas y cada una de ellas almacenará la misma información. Cada pareja está formada por un disco primario, donde se leen y se escriben los datos, y un disco espejo, donde solamente se escriben las modificaciones y en el que se leerán datos cuando el primario falle.
  • Ventajas: En caso de error de uno de los discos se recuperan todos los datos. Es la arquitectura más rápida que presenta tolerancia a fallos. Con un mínimo de dos discos es suficiente.
  • Inconvenientes: Es bastante caro, ya que se emplea el doble de espacio del necesario. 
RAID 1
RAID-3

También conocido como PDA (Parallel Disk Array). Almacena la información en varios discos (dividiéndola en bytes) pero reserva uno  de ellos para almacenar la paridad de los datos. Como los discos de datos son siempre los mismos, se pueden emplear en paralelo, lo que lo hace una buena alternativa en aplicaciones que requieren de velocidad de transferencia alta (lecturas).
  • Ventajas: Alto rendimiento en aplicaciones que necesiten velocidades de transferencia altas.
  • Inconvenientes: Si se daña el disco de paridad, se pierde toda la información. Los tiempos de escritura son también altos. 
RAID 3
RAID-4

También conocido como IDA (Independent Disk Array). Almacena la información en varios discos como RAID 3 pero dividiéndola en bloques. Se reserva un disco también para la paridad
  • Ventajas:  Buen rendimiento en la escritura de datos.
  • Inconvenientes: Si se daña el disco de paridad, se pierde toda la información. Menor rendimiento en lectura de datos que RAID 3.
RAID 4
RAID-5

Es un sistema de discos independientes con integración de códigos de error mediante paridad, en donde los datos y la paridad se guardan en los mimos discos, por lo que se consigue aumentar la velocidad de demanda. La paridad nunca se guarda en los discos que contienen los datos que han generado dicha paridad, ya que, en el caso de que uno de ellos se estropeara, bastaría con regenerarlo a partir de  los otros discos para restablecerse el RAID.
  • Ventajas: Alto rendimiento en aplicaciones con gran demanda de velocidad. No se desaprovecha ningún disco exclusivamente para almacenar códigos de paridad. Se pueden recuperar los datos.
  • Inconvenientes: Bajo rendimiento en escrituras. Se requiere un mínimo de tres discos.
RAID 5
Discos Dinámicos - Volúmenes

Un disco dinámico es un disco físico que contiene volúmenes dinámicos creados por Windows Server 2008. Permite al Administrador de Discos la posibilidad de administrarlo de una nueva forma, sin necesidad de reiniciar en la mayoría de las ocasiones. Se puede ampliar un volumen de disco, extender un volumen entre múltiples discos, realizar secciones de un volumen para mejorar su rendimiento, crear un espejo o añadirlo a una matriz RAID-5. Proporciona por tanto, al administrador, una potente herramienta para configurar el almacenamiento en discos duros entre diversas empresas.

Un volumen dinámico es una parte de un disco físico que funciona igual que una unidad separada. Es equivalente a las particiones primarias de los discos básicos. No pueden contener particiones o discos lógicos, en cambio, pueden contener volúmenes distribuidos, volúmenes seccionados, volúmenes reflejados y volúmenes RAID 5.

Observaciones

Windows Server 2003/2008 soporta discos dinámicos pero se pueden utilizar también en XP, Vista y 7. Se pueden configurar también volúmenes RAID-0, RAID1, o RAID-5 sobre discos básicos pero Windows Server 2008 no lo soporta.

Volúmenes Distribuidos 

Un volumen distribuido se forma con la unión de dos o más áreas de espacio no asignado que están en dos o más discos duros. Cuando se guardan datos en un volumen distribuido, primero se ocupa el espacio libre del primer disco, cuando éste se ha llenado se pasa al segundo y así sucesivamente. Utilizar un volumen distribuido tiene la ventaja de poder utilizar pequeñas partes de espacio libre para formar un volumen con mayores dimensiones, pero cuenta con el inconveniente de que si se estropea cualquier parte de un disco, toda la información del volumen se perderá. En cada disco duro se creará un volumen y cada uno de ellos tendrá el tamaño que se indique durante el proceso de creación o extensión. Habrá una letra de unidad que representará al volumen distribuido.

Volúmenes Seccionados - RAID 0

Un volumen seccionado se forma con la unión de dos o más áreas de espacio no asignado que están en dos o más disco duros. Dividirá cada uno de los discos duros en partes pequeñas llamadas bandas. Al guardar un archivo, se distribuirá en las bandas de todos los discos duros, ocupando la primera fila de bandas disponibles de cada disco duro antes de pasar a la segunda. De esa manera, el acceso será más rápido ya que se elimina parte del tiempo que tarda el cabezal en buscar los sectores y las pistas donde se encuentra el archivo, pero tiene el inconveniente de que si se estropea un disco duro se pierde toda la información del conjunto de bandas (RAID 0). En cada disco duro se creará un volumen y todos ellos tendrán el mismo tamaño. Habrá una letra de unidad que representará el volumen seccionado.

5 filas con 4 bandas en RAID-0

Volúmenes Reflejados - RAID 1

Un volumen reflejado es un volumen que duplica los datos en dos discos físicos. Proporciona redundancia de datos, ya que un disco es copia exacta del otro. Si se produce un error en uno de los discos físicos, los datos de dicho disco dejarán de estar disponibles, pero el sistema seguirá funcionando con el disco no afectado. Se pueden dar dos configuraciones:
  • Los discos están conectados a la misma controladora. En este caso, si falla la controladora, dejará de funcionar el espejo (mirroring).
  • Los discos están conectados a controladoras distintas. En este caso, si falla la controladora, el espejo seguirá funcionando con la otra controladora (duplexing).
En cualquiera de las dos configuraciones, el nivel de seguridad es alto (RAID 1) aunque no se evitan los virus ya que, de haber alguno, estaría grabado en ambas particiones. Los volúmenes reflejados son más lentos que los volúmenes RAID 5 en operaciones de lectura, pero más rápidos en las de escritura.

Volúmenes RAID 5

En los discos dinámicos, un volumen RAID-5 se forma con la unión de 3 o más áreas de espacio no asignado que están en 3 o más discos duros. Dividirá cada uno de los discos duros en partes pequeñas llamadas bandas y utilizará una banda de cada fila del disco duro para guardar información de paridad de todas las bandas de esa fila. En cada fila hay una banda denominada de paridad.
La información se guarda igual que en el volumen seccionado pero guardando, en la banda de paridad de cada fila, información que permitirá recuperar los datos de cualquier banda de dicha fila por si dejara de funcionar. Este método ofrece el mayor nivel de seguridad de los datos ya que cuando falla una banda se pueden recuperar los datos defectuosos que contenía.

Entre sus inconvenientes destaca que: pierde velocidad de almacenamiento y se produce una disminución del espacio libre disponible para guardar información, en un porcentaje proporcional al número de discos duros que forman parte del conjunto de bandas con paridad (así, si hay cinco discos duros, se perderá un 20%; si hay cuatro discos duros, se perderá un 25% y si hay tres discos duros se perderá un 33,3%). Además, necesita mayor cantidad de memoria RAM para que no disminuya el rendimiento del equipo (aproximadamente, un 25% más de memoria).

Operaciones con discos dinámicos en Windows Server

CONVERTIR UN DISCO BÁSICO A DINÁMICO 
  • 1 MB de espacio libre al final del disco y cerrar todos los programas que se estén ejecutando
  • No se pueden convertir a dinámicos los medio extraíbles.
  • Las particiones existentes en el disco básico se convertirán a volúmenes simples.
  • Si una partición del disco que se está convirtiendo se encuentra en uso, ocurrirá un suceso conocido como forzar desmontaje (significa que se desconectarán automáticamente todos los programas que estén utilizando el volumen).
  • Si no se puede forzar el desmontaje de la partición, por ejemplo, si hay un archivo de paginación activo, no se completará la conversión hasta que se reinicie el equipo.

CONVERTIR DISCO DINÁMICO A BÁSICO 
  • El disco no debe contener datos
  • Se deben eliminar todos los volúmenes del disco dinámico.
  • No es posible volver a cambiar volúmenes dinámicos a particiones.

REPARAR VOLUMEN REFLEJADO

Cuando un disco que forma parte de un volumen reflejado falla, el resto continúa su funcionamiento sin pérdida de la información y dicho disco queda huérfano. Para saber si un disco miembro de un volumen reflejado tiene problemas, hay que mirar, desde la Administración de discos, el estado del volumen. Si dicho estado es Error de redundancia, el volumen dejará de ser tolerante a errores y se deberá intentar reparar el volumen, tan pronto como sea posible, para evitar la pérdida de datos. Se pueden dar dos posibilidades cuando el estado de un volumen reflejado es Error de redundancia:
  • Si los errores de E/S son transitorios, se puede intentar reactivar el volumen desde la Administración de discos y al cabo de un momento, el estado del volumen reflejado debería cambiar a Correcto
  • Si el estado del volumen reflejado no vuelve a Correcto pasar al siguiente apartado.
REEMPLAZAR EL VOLUMEN REFLEJADO 
  • Disponer de un disco dinámico adicional con tanto espacio libre no asignado como la región que se va a sustituir.
  • Situarse sobre el disco incorrecto del volumen reflejado y Quitar reflejo.
  • Una vez finalizado, situarse sobre el volumen que vaya a ser reflejado de nuevo y Agregar reflejo.

QUITAR EL REFLEJO

El disco miembro del volumen reflejado que se quite quedará como espacio libre sin asignar y el otro disco quedará como un volumen simple.
  • Seleccione el disco miembro del volumen reflejado que desea eliminar.
  • Muestre su menú contextual, seleccione Quitar reflejo y confirme.

DIVIDIR UN VOLUMEN REFLEJADO

Cuando se desea recuperar espacio por alguna razón se puede dividir el volumen reflejado en cuyo caso los dos discos miembros del volumen reflejado quedarán como dos volúmenes simples.
  • Seleccione un disco miembro del volumen reflejado que desea dividir.
  • Pulse el botón derecho del ratón para que muestre su menú contextual y seleccione Romper volumen reflejado.

REPARAR UN VOLUMEN RAID-5

Cuando un disco que forma parte de un volumen RAID-5 falla, el resto continúa su funcionamiento y dicho disco queda huérfano. Como consecuencia, WS2008 determina que ya no puede usarlo y dirige la lectura y escritura de todos los datos nuevos a los restantes miembros del volumen.

Es posible volver a generar los datos del disco huérfano a partir de los discos restantes. Para ello, desde la Administración de discos, se ha de seleccionar una nueva área de espacio disponible que tenga el mismo tamaño, o mayor, que los demás discos del volumen RAID-5 y han de regenerarse los datos: el controlador de tolerancia a errores leerá la información de las bandas de los otros discos miembros, volverá a crear los datos del disco que falta y los escribirá en el nuevo disco.

Para saber si un disco miembro de un volumen RAID-5 tiene problemas, hay que mirar, desde la Administración de discos, el estado del volumen. Si el estado es Error de redundancia, el volumen dejará de ser tolerante ante los errores y pueden darse dos posibilidades:
  • Uno de los discos marca Desactivado, o el nombre del disco es Falta o aparece un icono X en rojo. Suele indicar que uno de los discos esta desconectado, o mal conectado. Se hará clic sobre el disco y seleccionará Reactivar disco.
  • Uno de los discos marca En línea (errores) o tienen un icono ! en amarillo. Suele indicar errores de E/S transitorios. Se hará clic sobre el disco seleccionando Reactivar volumen
En ambos casos si el estado del disco no cambia a correcto habrá que reemplazar el volumen RAID-5

REEMPLAZAR EL VOLUMEN RAID-5
  • Disponer de un disco dinámico adicional con tanto espacio libre no asignado como la región que se va a sustituir. 
  • Situarse sobre el disco incorrecto del volumen reflejado y Reactivar volumen/Reparar volumen. Al cabo de un poco RAID-5 se regenera.
  • Quitar disco dañado del administrador de discos ya que no desaparece automáticamente.