Tecnologías de Almacenamiento

Por el tipo de interface o conexión, los discos duros pueden ser IDE (ATA), Serial ATA y SCSI, pudiendo ir estos conectados bien directamente al ordenador o utilizarse como medios externos, mediante una caja con conexión USB, SCSI o FireWire.

Las principales diferencias entre estos tipos de conexiones son:

IDE (ATA / PATA)Son los más extendidos. A partir del estándar ATA/133, con una velocidad de hasta 133 Mbps y una velocidad de giro de 7.200 rpm, entraron en competencia directa con los HDD SCSI, con la ventaja de una mayor capacidad y un costo mucho menor.

Serial ATA (SATA)Es el nuevo estándar para HDD. Hay dos tipos. SATA1, con transferencia de hasta 150 Mbps y SATA2 (o SATA 3Gb), con transferencia de hasta 300 Mbps. La velocidad de giro de los discos duros actuales es de 7.200 rpm, llegando a las 10.000 rpm en algunas series de discos duros de alta velocidad. En cuanto a los discos duros para portátiles, la velocidad de giro es de 5.400 rpm, si bien están saliendo al mercado algunos modelos a 7.200 rpm.

SCSIEstos discos deben estar conectados a una controladora SCSI. Han sido mas rápidos que los IDE y de mayor capacidad hasta la aparición del ATA/100, permitiendo una velocidad de trasmisión de hasta 80 Mbps, y discos con una velocidad de giro de unas 10.000 rpm. El estandar SCSI ha evolucionado en velocidad a través del tiempo, pero también lo ha hecho la velocidad de los discos duros SATA, relegando a los discos SCSI prácticamente al sector de grandes servidores.

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Serial Attached SCSI (SAS)

A finales del año 2003, y para los profesionales mas exigentes (o pudientes) aparece la primera versión de SAS: SAS 300, con un ancho de banda de 3Gb/s, multiplicando casi por 10 la velocidad máxima conseguida por la tecnología SCSI con el SCSI Ultra (320MB/s). La segunda versión, SAS 600, llegó hasta los 6Gb/s, y es inminente la aparición de un SAS 1200 con esos previsibles 12Gb/s.

Discos Duros de estado sólido (SSD)

Son discos construidos con memoria Flash. Son más ligeros y generan menos calor. Al no tener partes mecánicas móviles aumentan su fiabilidad, no teniendo problemas con los movimientos bruscos que puedan dañar los datos (especial para ordenadores portátiles). Son silenciosos y más rápidos que las unidades magnéticas (aumentanla velocidad de arranque del S.O. en un 35% aprox.) Consumen un 300% menos (ideal para portátiles) El mayor inconveniente es el costo

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SATA I

SATA II

SATA III

Frecuencia 1500 Mhz

3000 Mhz

6000 Mhz

Bits/ Clock 1 1 1

Codificacion 8b10b

80% 80% 80%

Bits/ Byte 8 8 8

Velocidad Real

150 Mb/s

300 Mb/s

600 Mb/s

Los protocolos de comunicaciones NAS son protocolos basados en archivos por lo que los clientes cuando hacen una solicitud de algún archivo, lo toman completo desde el servidor y pasan a manejarlo de manera local, lo que indica que los sistemas NAS están orientados al manejo de archivos pequeños.

Los protocolos utilizados en NAS son protocolos de compartición de archivos como NFS (Network File System), CIFS (Common Internet File System).

Network Attached Storage (NAS)

NAS es una tecnología de almacenamiento dedicada para compartir información entre servidores o computadoras dentro de una red (Usualmente Tcp-ip).

Los dispositivos NAS son dispositivos de almacenamiento a los que se accede a través de protocolos de red (normalmente TCP/IP). También se podría considerar que un servidor Windows que comparte sus unidades por red es un sistema NAS, pero la definición de NAS apunta a un equipamiento específico.

Los dispositivos NAS utilizan usualmente más de un dispositivo de almacenamiento, en la mayoría de los casos están compuestos por RAIDs (Redundant Arrays of Independent Disks) de discos lo que aumenta la capacidad de almacenamiento, la seguridad, y la velocidad de acceso a la información.

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Storage Area Network (SAN)

SAN (Storage Area Network- Red de Area de Almacenamiento) es una red concebida para conectar servidores, arrays de discos y equipos de respaldo, está basada en tecnología fibre channel, o lo que es más común actualmente, en iSCSI.

SAN se distingue de otros modos de almacenamiento en red porque realiza el acceso a los archivos a bajo nivel.

El tráfico que circula por una red SAN es muy similar al de los discos SCSI, ATA o SATA, aunque actualmente la mayoría de los sistemas utilizan el protocolo SCSI.

Si bien los sistemas SAN utilizan el protocolo SCSI para comunicarse, no están conectados físicamente de este modo, solamente hacen uso de este protocolo para la comunicación entre los medios de almacenamiento y los servidores.

Las redes SAN pueden contar con diferentes topologías, pueden estar conectadas en cascada, en anillo, o en malla, y todas proveen capacidades diferentes a la SAN.

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Direct Attached Storage (DAS)

DAS (Direct Attached Storage) es una tecnología de almacenamiento que se utiliza para aumentar la capacidad de almacenamiento de un servidor.

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Los dispositivos DAS se conectan físicamente a el servidor que lo utilizará, a travez de un HBA (Host Bus Adapter)

La comunicación entre un servidor y un dispositivo DAS se realiza por medio de los protocolos SCSI o Fibre-Channel.

Diferencias, similitudes, ventajas y desventajas de Nas, San y Das

En la tecnología NAS, las aplicaciones hacen las peticiones de datos a los sistemas de archivos de manera remota mediante protocolos CIFS y NFS, y el almacenamiento es local al sistema de archivos. En cambio, DAS y SAN realizan las peticiones de datos directamente al sistema de archivos.

Con los sistemas SAN y DAS los clientes acceden a los archivos a bajo nivel, es decir, lo hacen como si estuvieran accediendo a un sistema de archivos propio, indicando por ejemplo “el bloque 2000 disco 6” a diferencia de un sistema NAS en el que el acceso es de la forma \\servidor\dir1\archivo1

Las ventajas del NAS sobre la conexión directa (DAS) son la capacidad de compartir las unidades, un menor costo, la utilización de la misma infraestructura de red y una gestión más sencilla. Por el contrario, NAS tiene un menor rendimiento y fiabilidad por el uso compartido de las comunicaciones.

Las conexiones de dispositivos NAS se realizan por medio de Ethernet, en cambio las conexiones SAN se realizan por fibra óptica y las conexiones DAS se realizan por medio de SCSI y por lo general son dedicadas.

Una similitud que se da en todos los casos, es que las capacidades de almacenamiento son muy superiores a las de cualquier servidor o computadoras de escritorio, en este momento están en el orden de los TeraBytes, ya que cuentan con un numero bastante grande de discos, la mayoría de los sistemas tiene más de 6 discos de una capacidad media de 300Gb cada uno lo que nos da una capacidad de casi 2 TeraBytes, en un espacio bastante reducido.

Todos los sistemas utilizan discos en RAID, lo que aumenta la velocidad de acceso a los archivos de manera considerable, también proveen tolerancia a fallos e integridad.

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Internet SCSI (ISCSI)

iSCSI es un extensión de SCSI, que no es otra cosa que un protocolo para comunicación de dispositivos. SCSI suele usarse en dispositivos conectados físicamente a un host o servidor, tales como discos duros, lectoras de cds o dispositivos de cinta. En iSCSI, los comandos SCSI que manejan el dispositivo, se envían a través de la red. De forma que en vez de tener un disco SCSI conectado físicamente a nuestro equipo, lo conectamos por medio de la red.¿Pero eso no existía ya con Samba o NFS? No, esos sistemas trabajan importando un sistema de archivos mediante la red. iSCSI importa todo el dispositivo hardware por la red, de manera que en el cliente es detectado como un dispositivo SCSI más. Todo esto se hace de forma transparente, como si el disco estuviera conectado directamente al hardware.

¿Por qué usar iSCSI?

La respuesta más simple es para centralizar el almacenamiento en disco e indpendizar la información de los servidores. Por ejemplo podríamos tener un servidor iSCSI con 1 Terabyte (1024 Gigabytes) de almacenamiento que centralizara todos los dispositivo de almacenamiento de nuestra red. Por otra parte podríamos tener nuestros servidores: de correo, ftp, web, samba, todos sin discos o particiones para datos. Los discos de datos se conectarían a través de iSCSI por la red y si alguno de nuestros servidores se cayera o hubiera que hacerles mantenimiento tendríamos la información en un disco que se podría “enchufar” por la red. De manera que si tenemos un servidor secundario, no tenemos más que conectarle el disco iSCSI y tendremos el servicio andando en muy poco tiempo.

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¿Y la velocidad?

Esta es una pregunta obligada. Un requisito indispensable de un buen disco es que sea rápido. Los discos SCSI suelen entregar excelentes tasas de transferencia. Pero si SCSI se lleva sobre la red entonces la velocidad podría bajar y el rendimiento decaer gravemente. Por eso iSCSI es recomendado solo para redes conmutadas de alta velocidad como las que proveen Gigabit Ethernet. Aunque iSCSI puede funcionar incluso sobre FastEthernet, no es recomendable en el caso de que busquemos performance, ya que el acceso al disco se ralentizaría mucho.

El acceso a los datos

Comparado con NFS o Samba, el acceso a los datos en iSCSI es diferente; obviamente debido a su naturaleza. En teoría, iSCSI no soporta múltiples conexiones a la vez. Por ejemplo, dos equipos no podrían utilizar el mismo disco iSCSI para escribir en él. Eso sería como tener un disco rígido conectado a dos máquinas a la vez. Lo más probable es que surgieran inconsistencis en los datos o problemas en los accesos de lectura y escritura de la información.Aún así, existen alternativas para que ISCSI pueda soportar múltiples usuarios. Por ejemplo, el global filesystem (GFS) de RedHat, es un filesystem especialmente diseñado para permitir concurrencia de usuarios en dispositivos que normalmente no lo permiten, como iSCSI.

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Fibre Channel (FC)

Es una nueva tecnología desarrollada para transmisión de datos a alta velocidad entre mainframes, superordenadores, servidores de altas prestaciones y dispositivos de almacenamiento.

FC es un interfaz de transferencia de datos en serie que utiliza actualmente una velocidad de enlace de 1 Gigabit por segundo (1 Gbps) y que soporta diferentes protocolos de transporte, tanto de canal de periféricos (como puedan ser SCSI o IPI) como de paquetes de red (como puedan ser IP o ATM). Este soporte multiprotocolo permite reunir bajo una misma tecnología de interconexión las funcionalidades de las redes (networking) y las de E/S de alta velocidad (principalmente memorias de masa). Adicionalmente, esta conexión de ordenadores y dispositivos de almacenamiento directamente a la red, ha hecho posible el desarrollo de una nueva forma de implementar los servidores (SAN:Storage Area Network), en que los discos o cintas ya no están asociados físicamente a un servidor concreto, pudiendo incluso estar separados a bastante distancia. Esta tecnología tiene evidentes ventajas en cuanto a redundancia, disponibilidad del sistema, recursos compartidos, etc. (p.e. permite disponer de un conjunto de servidores con acceso a un conjunto de discos compartidos, realizar operaciones de mantenimiento sin apagar los servidores y sin impedir el acceso de éstos a otros dispositivos sobre la red, realizar copias de seguridad hacia dispositivos físicamente separados y situados en distintos lugares seguros, etc, etc.)

FC puede operar sobre cable y sobre fibra óptica a distancias de hasta 10 Kms sin uso de repetidores. Es una tecnología única en cuanto a las múltiples e interoperables topologías que soporta, que pueden ser Punto-a-punto, Fabric conmutado y Arbitrated Loop (FC-AL), y que ofrece diferentes Clases de Servicio para un mayor control sobre las prestaciones y características de transmisión de datos de cada aplicación particular.

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