UT04 - Tema06 Almacenamiento Redundante Para Alumnos

7/15/2019 UT04 - Tema06 Almacenamiento Redundante Para Alumnos

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Seguridad FISICA Y LOGICA en Sistemas Informticos

Gestin del Almacenamiento de Datos Almacenamiento Redundante

Almacenamiento

Redundante1. Sistemas Tolerantes a Fallos y de Alta Disponibilidad....................................................................2

2. Sistemas RAID.................................................................................................................................4

1.Implementacin por Hardware Dedicado......................................................................................4

2.RAID Hbridos..............................................................................................................................6

3.Implementacin por Software.......................................................................................................8

3. Niveles RAID...................................................................................................................................81.RAID 0 Stripping.......................................................................................................................9

2.RAID 1 Espejo...........................................................................................................................9

3.RAID 2........................................................................................................................................10

4.RAID 3........................................................................................................................................11

5.RAID 4........................................................................................................................................11

6.RAID 5........................................................................................................................................11

7.RAID 6........................................................................................................................................13

8.RAID 10......................................................................................................................................13

4. RAID en Windows.........................................................................................................................13

1.Simples........................................................................................................................................14

2.Distribuidos.................................................................................................................................15

3.Seccionados.................................................................................................................................15

4.Reflejados....................................................................................................................................15

5.RAID 5........................................................................................................................................15

5. VM Ware........................................................................................................................................16

SMR: Seguridad Informtica 1


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1. Sistemas Tolerantes a Fallos y de Alta Disponibilidad

Para que el almacenamiento de la informacin sea seguro una de las propiedades que debe

de cumplir es la disponibilidad; por lo que hay que definir unos niveles de seguridad de

almacenamiento que permitan la recuperacin del sistema y de los datos ante cualquier fallo,

agresin, etc.

- La tolerancia a fallos, tal y como la conocemos hoy en da, se basa fundamentalmente en un

concepto: redundancia. Un sistema tolerante a fallos es aqul que est capacitado para

seguir operando aunque se presenten problemas en alguno de sus componentes.

La mejor forma de asegurar la disponibilidad de nuestros equipos y los servicios que ellos

suministran de manera fiable y sin interrupcin las 24 horas del da durante siete das a lasemana, es la duplicacin de todos sus elementos crticos y la disposicin de los elementos

software y hardware necesarios para que los elementos redundantes acten

cooperativamente y de forma transparente para el usuario final.

Como ejemplos de STF tenemos los sistemas RAID y los centros de respaldo.

- Los sistemas de alta disponibilidad son aquellos que se pueden utilizar prcticamente en

cualquier momento, es decir, slo se interrumpen durante periodos muy cortos en los que el

sistema no est disponible debido a cualquier causa: mantenimiento, fallo del hardware o del

software, etc

-

La mtrica empleada para medir la disponibilidad es el porcentaje de tiempo que un sistema

es capaz de realizar las funciones para las que est diseado. Se emplea la frmula siguiente

para calcular los niveles de disponibilidad:

Percentage of availability = (total elapsed time - sum of downtime)/total elapsed time

=(total tiempo transcurrido-suma tiempo fuera de servicio)/ total tiempo transcurrido

La disponibilidad suele medirse en nueves. Por ejemplo, una solucin cuyo nivel de

disponibilidad sea de tres nueves es capaz de realizar su funcin prevista el 99,9 por ciento

del tiempo, lo que equivale a un tiempo de inactividad anual de 8,76 horas por ao sobre unabase de 24x7x365 (24 horas al da, siete das a la semana, 365 das al ao).

En la tabla siguiente se muestran los niveles de disponibilidad frecuentes que muchas

organizaciones intentan conseguir.



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Dentro de la alta disponibilidad tenemos los clusters de servidores de alta disponibilidad.

La redundancia de los datos permite acceder a los datos incluso cuando falla parte del sistema de

datos. La redundancia es una utilidad emergente y habitual en la mayora de los sistemas tolerantes

a fallos.

Los sistemas tolerantes a fallos no se deben utilizar nunca como mecanismos que reemplazan las

copias de seguridad de servidores y discos duros locales. Una estrategia de copias de seguridad

planificada de forma cuidadosa es la mejor pliza de seguro para la recuperacin de los datos

perdidos o daados.

La redundancia la analizaremos desde dos puntos de vista:

- Los sistemas RAID de almacenamiento redundante

- Los sistemas distribuidos o centros de respaldo con sincronizacin



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2. Sistemas RAID

La tecnologa ms extendida para aplicar seguridad o redundancia en los datoses el sistema RAID (Redundant Array of Inexpensive Disko Serie Redundantede Discos Independientes anteriormente conocido como Array Redundante deDiscos Baratos). Hace referencia a un sistema de almacenamiento que usamltiples discos duros entre los que distribuye o replica los datos.Dependiendo de su configuracin o nivel, los beneficios de un RAID respecto aun nico disco son: mayor integridad, mayor tolerancia a fallos, mayorrendimiento y mayor capacidad.

Nos permite, mediante hardware o software, combinar dos o ms discos deforma que sean vistos como una nica unidad lgica. Si un disco falla ose viene abajo, los datos que se encuentran en esa unidad no se pierden sinoque se reconstruyen a partir de su paridad, ya que el sistema operativo ve alconjunto de discos como si estos fuesen uno solo.

Los datos se distribuyen equitativamente entre las unidades usando unatcnica llamada descomposicin. La distribucin mejora el rendimiento yofrece un tipo de redundancia que protege frente a fallos en algn disco de labatera codificando los datos distribuidos en una unidad de seguridaddenominada unidad de paridad.

Es posible implementar RAID por hardware y por software y tambin los hayhbridos.

1. Implementacin por Hardware Dedicado

Se requiere al menos una controladora RAID especfica, ya sea

como una tarjeta de expansin independiente o integrada en placabase

Mejor rendimiento que RAID por software

En los RAID mayores, la controladora y los discos suelen residir entorres o cabinas de discos, conectadas al procesador central (DAS) o ala red(NAS) a travs de buses de comunicacin muy rpidos(SCSI/SAS/Fibre chanel).

En algunos casos las unidades son de sustitucin en caliente, es decir,se sustituyen sin tener que apagar el conjunto (hot swap o hot plug).

Contienen su propio coprocesador y una gran memoria cach.



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El nico inconveniente de un sistema RAID por hardware es (apartedel costo) que aadimos un elemento ms de riesgo al sistema (latarjeta RAID), pero esto se subsana creando un sistema con variastarjetas. Con esto, adems de ganar en seguridad, tambin lohacemos en rendimiento.

Cuando hablamos de las mejoras aportadas por un esquemaRAID soportado por hardware, debemos mencionar dosfuncionalidades llamadas hot-swap y hot-spare. Ambas tienen que vercon la forma de actuar cuando hemos perdido un disco.

Si nuestro esquema RAID no est soportado por hardware especfico,para reemplazar uno de ellos debemos necesariamente de apagar lamquina, reemplazar el disco, volver a arrancar la mquina e iniciar lareconstruccin.

Si nuestro hardware de RAID soporta hot-swap podemos

reemplazar el disco en caliente sin necesidad de apagar lamquina. Una vez que hemos introducido el nuevo discoinmediatamente comienza la reconstruccin del mismo. Durante todoel proceso de reconstruccin, sea cual sea el esquema de RAID queusemos, el rendimiento del sistema se ver sensiblemente degradado.

Hot-spare va un paso ms all. Si nuestro hardware soporta esttcnica, podemos tener un disco adicional de reserva en nuestracabina de discos. Cuando el hardware de RAID detecta que ha perdidouno de los discos tiles lo reemplaza inmediatamente por el dereserva e inicia la reconstruccin, de forma que el tiempo quepermanecemos sin tolerancia a fallos es mnimo (nicamente mientrasdure la reconstruccin del disco de reserva) y no se requiere enningn momento una intervencin manual para restablecer lascondiciones de fiabilidad iniciales.

An tenemos un nivel ms de disponibilidad: los llamados arrays deRAID. stos nos permiten la prdida de un disco manteniendo latolerancia a fallos y sin apreciar visiblemente ningunadegradacin en el rendimiento del sistema, y la prdida dedos discos simultneamente manteniendo la disponibilidad delsistema. Adems, estos esquemas tienen una excelente respuestatanto en escritura como en lectura. Los principales inconvenientes son

el elevado coste de implementacin de los mismos y que estamoshablando de sistemas propietarios de diversos fabricantes dehardware sin ningn tipo de normalizacin al respecto.

Hay placas base de gama media-alta y alta que incorporanRAID va Hardware incorporado en la placa base



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2. RAID Hbridos



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Los RAID hbridos se han hecho muy populares. Introducen controladorasRAID hardware baratas. La controladora de discos es normal sin caractersticasRAID (bien sobre discos SATA o sobre discos IDE), pero el sistema incorporauna aplicacin de bajo nivel que permite a los usuarios construir RAIDcontrolados por la BIOS. Ser necesario usar un controlador de dispositivos

especficos para que el S.O. reconozca la controladora como un nicodispositivo RAID.



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3. Implementacin por Software

Sistema RAID por software es mucho ms econmico que porHardware, pero obtendremos un rendimiento menor.

Utilizan el coprocesador y la memoria del ordenador para su gestin.

Son ms flexibles ya que permiten construir RAID de particiones enlugar de discos completos y agrupar en un mismo RAID. Reduce eltiempo que tarda en reparar al acotar el tiempo de reconstruccin delRAID.

En Linux hay que utilizar el programa fdisk o Disk Druid y crear

particin de tipo fd (Linux RAID) Windows en cualquiera de sus versiones servidoras implementan RAID

0, 1 y 5 por software.

RAID 1: lo denomina espejos o mirrors . Slo son necesarios2 discos.

RAID 5: sistemas de bandas con paridad. Mnimo de discos es3.

Todas las operaciones de gestin de discos se realizan desde eladministrador de discos.

Es necesario que previamente los discos se conviertan endinmicos.

3. Niveles RAID

Las tcnicas RAID estn organizadas en niveles: RAID nivel 0 (RAID 0) stripping, RAID nivel 1

(RAID 1) espejo, RAID nivel 5 (RAID 5),

Bsicos (0 a 6) y variaciones.



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1. RAID 0 Stripping

Los datos se reparten entre varios discos, mejorando las

prestaciones del acceso a discos (ms rpido en lecturas por leer

en varios a la vez), aunque no ofrece ningn tipo de

redundancia. Son indispensables todos los discos. No utilizar

en situaciones empresariales crticas, soporta de 1 a 20 discos.

Los datos se distribuyen equilibradamente entre dos o ms

discos.

Si los dos discos estn gestionados por controladoras diferentes

esta tcnica favorece la velocidad, operaciones de lectura oescritura se puede realizar simultneamente.

No tiene informacin redundante, un fallo implica la prdida

de la informacin.

Si usamos discos de tamao diferente, el

espacio total disponible ser en resultado de

multiplicar el n de discos por el tamao de

disco menor.

2. RAID 1 Espejo

Cada unidad est duplicada con otra unidad de respaldo, as en una batera de4 unidades de disco, 2 seran primarias y 2 secundarias.Buen rendimiento y

seguridad porque los datos estn duplicados idnticamente. Se pierde el 50%del espacio; requiere el doble de unidades de disco.La duplicacin de discos



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se puede considerar como un mecanismo de copia de seguridad continua,puesto que mantiene una copia completa redundante de una particin enotro disco.

El nivel de transacciones que se alcanza es el mismo que si se tuviese un slo

disco, y est recomendado para sistemas de contabilidad, nminas, financieroo cualquier aplicacin que requiera una alta disponibilidad.

Mantiene una copia idntica de la informacin de un disco en

otro u otros discos.

Mientras se repara un fallo en un disco se puede seguir

trabajando con el otro hasta reparar el espejo.

El espacio total se reduce a la mitad del espacio disponible.

Batera de 4 unidades de disco, 2 seran

primarias y 2 secundarias

3. RAID 2

No se utiliza a nivel comercial. La redundancia se consigue distribuyendo los datos en mltiples

discos. Los datos se dividen a nivel de bit.



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4. RAID 3

Los datos se distribuyen en todas las

unidades de la batera exceptuando una,

que se convertir en unidad de paridad o

secundaria. Los datos se dividen en el nivel

de Byte. Este nivel ofrece un buen

rendimiento a nivel de lectura, pero

relativamente bajo en escritura, ya que hay

que escribir en la unidad de paridad con

cada operacin de escritura. (Se esta

quedando en desuso). Si se estropea un

disco, se puede recuperar, mediante losotros discos. Mnimo 3 discos, uno para la

paridad.

5. RAID 4

Similar al nivel 3 pero dividiendo los datos en bloques.

6. RAID 5

Los datos se dividen en bloques y se escriben en todas las unidades de la batera al igual que los

cdigos correctores de errores o paridad. La informacin de paridad y los datos se ordenan, de

forma que siempre se almacenan en discos diferentes. Este nivel ofrece una escritura ms rpida, ya

que la informacin de paridad se distribuye por todas las unidades . Las lecturas se mejoran, ya

que cada unidad puede recuperar un bloque completo de disco. Cada bloque de datos entero seescribe en un disco de datos y la informacin de paridad se reparte en todas las unidades, es el mas

utilizado porque ofrece proteccin de datos y un buen rendimiento. Necesita 3 unidades mnimo de

igual tamao hasta un mximo de 32.



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Se almacenan bloques de paridad

(informacin redundante o de control)

distribuidos por todos los discos que forman

RAID 5. Utilizando 4 discos, los bloques de

datos se colocan en tres de los cuatro discos,

dejando un hueco libre en cada lnea que irrotando de forma cclica.

Los bloques de paridad se colocan cada vez

en un disco. El espacio total disponible es la

suma del espacio de todos los discos menos el

espacio de uno.

Es el ms utilizado porque ofrece proteccin de

datos y un buen rendimiento.

El bloque de paridad se calcula a partir de los

bloques de datos de su misma lnea.

Dependiendo del nmero de unos de esa

posicin.

Impares, le corresponde un 1

Pares, le corresponde un 0

Si se produce un fallo en dos discos la informacin es irrecuperable .

Muchos sistemas RAID permiten la sustitucin de los discos mientras el sistema est funcionando,

ya que mientras tanto, este utiliza la informacin de paridad para reconstruir los datos del disco

defectuoso.



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7. RAID 6

Similar al RAID 5, pero con un segundo esquema de paridad distribuido entre los discos.

Ofrece una tolerancia extremadamente alta, pero tiene el inconveniente de que necesita unas

controladoras RAID que soporten esta doble paridad, bastante complejas y muy caras, por lo que no

se suele usar comercialmente.

Es el mejor tipo de RAID para grandes sistemas, en los que tanto la rapidez como la seguridad e

integridad de los datos estn por encima del costo del sistema, que es altsimo.

8. RAID 10

Combinacin de 0 y 1.

Reparto de los datos en varias

unidades sin paridad y duplica

toda la matriz en el segundo

conjunto de unidades.

Ofrece un buen rendimiento, y una

excelente proteccin de datos,

Reduce el espacio de discoutilizable a la mitad. Requiere un

mnimo de 4 unidades del mismo

tamao;

Solucin ms cara.

Tutorial: DEMO: http://www.acnc.com/04_00.html

4. RAID en Windows

En Windows una unidad fsica corresponde con una unidad lgica o varias en caso de tener

particiones, este es el concepto de disco bsico.

El disco dinmico es un mtodo de almacenamiento introducido a partir del lanzamiento de

Windows 2000 y soportado por todas las versiones posteriores de Windows a excepcin de

Windows XP Home, que carece de soporte para este tipo de almacenamiento. Los discos dinmicos

tienen caractersticas y funcionalidades que no pueden ser utilizadas con los discos bsicos. Si con

los discos bsicos hablbamos de particiones y unidades lgicas, en los discos dinmicos tenemos

que hablar de volmenes dinmicos.

http://www.acnc.com/04_00.htmlhttp://www.acnc.com/04_00.html


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Los volmenes dinmicos pueden ser de cinco tipos: simples, distribuidos, seccionados, reflejados y

RAID-5.

1. Simples

Contiene espacio de un nico disco dinmico. No es tolerante a fallos.



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2. Distribuidos

Combina zonas de varios discos en un nico volumen lgico . Windows llena el espacio de un

disco tras otro secuencialmente. Cuando termina de llenar un disco, pasa al siguiente. No tiene

tolerancia ante fallos. Si falla uno de los discos, todo el volumen se perder.

Permite crear unidades grandes a partir de varios discos. No tiene mejora en la velocidad de

acceso y no incluye redundancia. Tambin son conocidos como JBOD.

3. Seccionados

Combina zonas libres de varios discos en un nico volumen lgico . En un volumen seccionado

los datos se escribirn de forma equilibrada en todos los discos en unidades de 64 KB. Se

agregan datos en todos los discos a la vez por lo que el rendimiento en las operaciones de

lectura/escritura sobre los discos es mayor que en volmenes distribuidos. No es tolerante a fallos

por lo que si un disco falla el volumen se pierde. Es equivalente a RAID-0 (stripping). Para crearlo

se necesitan como mnimo dos discos. En cada disco se asignar una parte del volumen. Cada parte

ser del mismo tamao en cada disco.

4. Reflejados

Consiste en dos copias idnticas de un volumen simple, cada una de ellas en un disco duro

diferente. Para crear volmenes reflejados hay que tener espacio sin asignar en dos discos

dinmicos. Corresponde con el nivel 1 de RAID.

5. RAID 5

Se necesitan 3 o ms discos fsicos dinmicos para ofrecer tolerancia a fallos. Cuando en el

volumen se escriben los datos de un archivo, lo hacen en bloques de 64 KB en cada disco. El

sistema genera un cdigo numrico de control de errores llamado paridad que acta como suma de

comprobacin y ofrece tolerancia a fallos. La paridad no est centralizada en un disco sino que est

distribuida por el volumen RAID pero su capacidad es equivalente a 1/3 de la capacidad del

volumen si este lo componen 3 discos. Si el volumen lo componen 32 discos (lmite mximo) la

capacidad de la paridad ser de 1/32 del volumen. Corresponde con el nivel 5 de RAID.



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5. VM Ware

Aadir tantos discos como sean necesarios a la mquina virtual.



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Inicio/Configuracin/Panel de control/Herramientas

Administrativas/Administracin de equipos.

Al abrirlo se lanza el Asistente para inicializar y convertir discos dado que el disco est sin

inicializar.

Slo inicializamos el Disco 1. La situacin final es la siguiente:



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Ahora lo convertimos en dinmico.

Una vez hecho esto ya nos permite crear

volmenes.



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