¿Cuál es el cuello de botella actual de un equipo informático?


El Bottleneck o Cuello de botella (Definición de Alegsa.com.ar) supone una limitación del rendimiento del equipo informático (PC) para realizar una función determinada (Por lo tanto el cuello de botella de un ordenador siempre a va ser su pieza más lenta). El cuello de botella puede ser debido a:

  • Un componente “lento” de por si (Ej: Un disco duro) que ralentiza al resto del sistema a pesar de ser actual (Los componentes electrónicos (CPU, Gráfica, Chipset,…) actualmente no suponen un cuello de botella).
  • Un desaprovechamiento de un componente “nuevo” porque el componente “base” en el que se instala es “lento” (Esto puede ocurrir por ejemplo al actualizar un equipo antiguo con piezas nuevas que sean compatibles), como por ejemplo utilizar:
    • Una tarjeta gráfica AGP 8x en un puerto 4x.
    • Una tarjeta PCIe 16x en una ranura limitada a PCIe 4x porque no existe ninguna ranura PCIe de  16x.
    • Un disco duro ATA133 en un equipo con conectores SATA300 (Normalmente disponen al menos de un conector ATA133 para conectar dispositivos antiguos y/o unidades ópticas).
    • Una memoria RAM DDR400 en una placa que admita DDR2 667 (Teniendo en cuenta que las placas base que soportan dos tipos diferentes de memoria no la admiten de forma simultánea o mezclada, es decir que sólo se puede usar un tipo de memoria u otro).
    • Una memoria RAM DDR2 1066 en una placa base que admita hasta DDR2 667 o bien el controlador de memoria del procesador (Caso de los Athlon64) este limitado a DDR2 667.

Lógicamente la sensación de lentitud (Dentro de un orden claro está) es diferente para cada usuario y por lo tanto el cuello de botella puede estar en piezas diferentes en función de la tarea a desarrollar por ejemplo para:

  • Editar video si no queremos que el proceso se “eternice” suele ser necesario tener:
    • Un buen procesador (Basicamente es el que se encarga de procesar el video).
    • Una buena cantidad de RAM.
  • Jugar de forma fluida a los últimos juegos 3D con gran resolución (Ej: Full HD ó 1080p: 1.920 x 1.080 píxeles) y buen nivel de detalle (Aplicación de filtros) será necesario tener:
    • Una buena tarjeta gráfica que sea capaz de procesar los recursos gráficos que genera el juego en cuestión.
    • Un procesador “bueno”.
    • Bastante RAM.

Hay que tener en cuenta que el cuello de botella sólo se vería reflejado en usos muy concretos (Como por ejemplo los comentados anteriormente), ya que un equipo actual para ofimática con un par de años aunque se actualizase algún componente no tendría un cuello de botella significativo ya que las aplicaciones que utiliza no requieren un gran consumo de recursos, si acaso se podría cambiar el disco duro por otro más rápido pero dado que actualmente:

  • Los equipos domésticos en general usan discos de 7.200 Rpms (Los equipos profesionales pueden usar discos de 10.000 ó 15.000 Rpms, aunque actualmente tienden a utilizar SSD, comentados en estas entradas del Blog: Guía para comprar un SSD (Solid State Device, Dispositivo de Estado Sólido) y SSD (Solid State Drive, Dispositivo de Estado Sólido): Los nuevos discos duros).
  • Los discos de 10.000 Rpms SATA están “limitados” a los Velociraptors de Western Digital, pero tienen una relacion €/GB pémisa (Los modelos de 74 y 150 GB rondan los 150 €, el de 300 GB ronda los 203 €, el de 450 GB los 280 y el de 600 GB ronda los 285 €), ya que los precios en muchos casos se acercan a de un SSD  de entre 60 y 120 GB.
  • Los SSD tienen una relación €/GB también pésima (Aunque su rendimiento es muy superior a cualquier disco duro actual de 10.000 ó 15.000 Rpms), un SSD de 60 GB ronda los 160 € y uno de 120 GB ronda los 320 €, aunque también hay SSD de 40 GB y alto rendimiento (Ej: Mushkin Callisto, comentado en esta entrada del Blog) que rondan los 108 € sin gastos de envío.

Para un uso puramente ofimático posiblemente siga interesando tirar de discos duros mecánicos por su relacion precio/prestaciones frente a los SSD.

Sin embargo existe un cuello de botella “endémico” en cualquier equipo informático actual de altas prestaciones: El disco duro, desde el inicio de la informática los sistemas de almacenamiento electro-mecánicos (Discos duros) han sido siempre el cuello de botella, un disco duro:

  • UDMA33 (ATA33) podía transmitir hasta 33 MB/Seg aunque luego su rendimiento secuencial y aleatorio era inferior (Utilizaban cables de 40 hilos y 40 contactos).
  • UDMA66 (ATA6) podía transmitir hasta 66 MB/Seg aunque luego su rendimiento secuencial y aleatorio era inferior (A partir de ATA66 hasta ATA133 se utilizaron cables de 80 hilos y 40 contactos).
  • UDMA100 (ATA100) podía transmitir hasta 100 MB/Seg aunque luego su rendimiento secuencial y aleatorio era inferior.
  • UDMA133 (ATA33) podía transmitir hasta 133 MB/Seg (Que es justamente el máximo ancho de banda del bus PCI) aunque luego su rendimiento secuencial y aleatorio era inferior.
  • Serial ATA 150 (SATA150) podía transmitir hasta 150 MB/Seg (Que es justamente el máximo ancho de banda del bus PCI) aunque luego su rendimiento secuencial y aleatorio era inferior (Lo normal es que el bus SATA utilice una conexión PCI express o PCIe).
  • Serial ATA 300 (SATA300 ó SATA2) transmite hasta 300 MB/Seg (Que es justamente el máximo ancho de banda del bus PCI) aunque luego su rendimiento secuencial y aleatorio era inferior.
  • Serial ATA 600 (SATA600 ó SATA3) podía transmitir hasta 600 MB/Seg (Que es justamente el máximo ancho de banda del bus PCI) aunque luego su rendimiento secuencial y aleatorio era inferior.

Hay que tener en cuenta que en el caso de los discos UDMA/ATA el ancho de banda disponible se repartía entre los dos dispositivos (Master y Slave)  conectados al mismo canal (Primario o Secundario) y que el acceso a los mismos (Ej: Pasar datos de un disco duro Master en canal primario al disco Slave del mismo canal) no era simultáneo sino alterno. Con el nuevo conector Serial ATA (SATA) ha habido una mejora en este sentido ya que cada dispositivo tiene su ancho de banda propio (En el caso de SATA150, cada conector tiene hasta 150 MB/Seg de ancho de banda, en el caso de SATA300/SATA2 cada conector tiene hasta 300 MB/Seg y en el caso de SATA600/SATA3 cada conector tiene 600 MB/Seg) puesto que la conexion es “directa” desde el dispositivo (Ej: Disco Duro) al conector SATA de la placa base.

Actualmente para equipos de gama alta parece más interesante tener un SSD o dos en RAID 0 (Stripping) junto con un disco duro de alta capacidad para:

  • Instalar el Sistema Operativo y el Software (Programas y Juegos) en el SSD, acelerando así la carga del Sistema Operativo y la apertura de los programas/juegos).
  • Dejando el disco duro de gran capacidad para almacenar los datos de usuario (Documentos, Música, Videos/Películas, Descargas,…) los cuales no necesitan tener una apertura “instantánea”.

El mayor problema es que si necesitamos un SSD de cierta capacidad 120 GB o más el precio del mismo se “dispara”.

Ya que actualmente los ordenadores tienen un gran ancho de banda en los componentes puramente electrónicos como por ejemplo:

  • FSB de los procesadores, por ejemplo el bus Hyper-Transport (HTT) v3.0 de los ultimos AMD tiene una frecuencia de funcionamiento de 3,2 Ghz con 32 Bits, que se traduce en un ancho de banda bidireccional de 51,2 GB/Seg, y los primeros Intel Nehalem (Core i7 y derivados) tienen un bus similar al HTT de AMD denominado QPI (QuickPath Interconnect), el cual funciona a 3,2 Ghz con 20 Bits, que se traduce en un ancho de banda bidireccional de 25,6 GB/Seg.
  • Memoria RAM DDR2 PC1066 que tiene 8.500 MB/Seg (8,5 GB/Seg).
  • Memoria RAM DDR3 PC1600 que tiene 12.800 MB/Seg (12,8 GB/Seg).
  • Bus Serial ATA300 (Hasta 300 MB/Seg).
  • Bus Serial ATA600 (Hasta 600 MB/Seg).
  • USB 3.0 (Hasta 4,8 Gbps, unos 4.800 Mbps que equivalen a unos 600 MB/Seg).
  • Bus PCI Express (PCIe) que en su version 1.1 tiene un ancho de banda de 250 MB/Seg y por canal, es decir que un bus PCIe de 1x tendría 250 MB/Seg (El bus PCI anterior tenía como máximo 133 MB/Seg para todos los dispositivos que hubiese conectados a él), mientras que un PCIe 16x tendría 4 GB/Seg (4.000 MB/Seg) ya que serían 16 canales de 250 MB/Seg cada uno (250 MB/Seg x 16  canales = 4.000 MB/Seg). Actualmente el bus PCIe va por la versión 2.0 el cual dobla la tasa de transferencia, hastalos 500 MB/Seg y el próximo bus PCIe 3.0 la vuelve a doblar hasta los 1.000 MKB/Seg.

Sin embargo los discos duros mecánicos actuales (Lo habitual es que sean de 5.400 ó 7.200 Rpms) por muy rápidos que sean (Aun siendo de 10.000 ó 15.000 Rpms)  no pueden aprovechar al 100% el ancho de banda que proporcionan los buses de datos actuales como por ejemplo:

  • SATA o S-ATA (Serial ATA).
  • SCSI (Small Computers System Interface (Sistema de Interfaz para Pequeñas Computadoras).
  • SAS (Serial Attached SCSI que es utiliza unos conectores similares a SATA pero incompatibles con él).

Por lo que el rendimiento del sistema de almacenamiento supone un cuello de botella bastante grande, por varias razones:

  1. Alta latencia: Los discos duros de 7.200 Rpms (Los más comunes en entornos domésticos) tiene un tiempo de busqueda según fabricante en el mejor de los casos de unos 9 ms aproximadamente (Mientras que un disco de 10.000 Rpms segun datos de los fabricantes tienen el mejor de los casos 4,2 ms y los discos de 15.000 Rpms tienen entre 3,4 y 3,5 ms), esto se traduce en una pérdida de rendimiento debido a que para buscar un dato es necesario invertir bastante “tiempo” si se compara con un SSD los cuales tienen latencias (Tiempo de Acceso) inferiores a 1 ms.
  2. Tasa de transferencia: Que en el caso de los discos duro no se mantiene sostenida sino que fluctua entre un maximo y un minimo, de hecho las gráficas de los Benchmark de disco duro como: HD Tach y HD Tune, muestran que un disco duro SATA300 de 500 GB y 7.200 Rpms actual puede tener una tasa media de transferencia de datos de unos 100 MB/Seg pero esta tasa no es sostenida a lo largo de toda la superficie del plato sino que suele empezar por una tasa ligeramente superior a la media para ir bajando progresivamente hasta por debajo de la media pudiendo llegar a ser la tasa mínima aproxidamente entre el 50 (En torno a los 50 MB/Seg) ó el 60% (En torno a los 60 MB/Seg) de la velocidad media.
  3. IOPS (Input Output Per Second, Operaciones de Entrada – Salida Por Segundo): Los discos duros tienen muy bajo rendimiento en este sentido.

Estos problemas y otros derivados de la propia arquitectura de los discos duros inicialmente se “resolvieron” con los niveles RAID (Hay más información en esta entrada del Blog) que permitian mejorar:

  • El rendimiento del sistema de almacenamiento (Ej: RAID 0, Stripping)
  • La seguridad física de los datos, como es el caso de RAID 1 (Mirroring o Espejo).
  • El rendimiento y la seguridad física de los datos, como es el caso de RAID 5 y RAID 10.

Sin embargo aun utilizando sistemas RAID los discos duros tienen una latencia alta, por lo que los SSD (Solid State Device, Dispositivos de Estado Sólido) basados en memorias Nand Flash como las que se utilizan en las memorias flash USB o las tarjetas de memoria, son los que realmente proporcionaran al usuario un gran rendimiento ya que apenas tienen latencia (Es inferior a 1 ms) y sus tasas de transferencia de datos son muy altas (Si queremos mayor rendimiento aún se puede optar por un RAID 0 con dos o más SSD); sin embargo hasta que no sus precios sean “asequibles” (Actualmente un SSD “bueno” de entre 60 y 80 GB ronda los 160 – 225 €) no se podrá eliminar el lastre de rendimiento que suponen los discos duros para los sistemas operativos actuales y sus programas/juegos.

De hecho en el futuro no sería raro ver equipos de altas prestaciones con Un SSD para el Sistema (Incluyendo los Programas y Juegos) para que le de “rapidez” al equipo, mientras que los datos de usuario se guardan en:

  • Discos duro electro-mecánicos de gran capacidad (Actualmente existen discos de hasta 2 TB y ya que comenta que en breve saldrán los discos de 3 TB).
  • Discos duros híbridos (HHD: Hybrid Hard Drive, Discos Duro Híbrido que son discos electro-mecánicos pero con algo de memoria Flash para acelerar el rendimiento, en esta entrada del Blog hay más información)  de gran capacidad (Actualmente Seagate tiene un modelo con estas caracteristicas denominado Seagate Momentus XT, es un disco duro de 2,5″ (Tamaño de disco duro de portátil) que esta disponible en tres capacidades: 250 GB, 320 GB y 500 GB que cuenta con 4 GB de memoria Nand Flash SLC, pero teniendo en cuenta que el modelo de 320 GB ronda los 123 € y el modelo de 500 GB los 148 € parece mejor opción este último ya que por unos 30 € más se consiguen 180 GB “extras”).
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HHD (Hybrid Hard Drive): Discos duros con memoria Nand Flash integrada


Actualmente existen dos tipos de soportes de almacenamiento masivo de datos:

  • Los discos duros tradicionales que llegan a almacenar hasta 2 TB (2.000 GB), aunque ya se han anunciado modelos que tendrán una capacidad de hasta 3 TB (3.000 GB).
  • Los SSD (Solid State Device, Dispositivo de Estado Sólido) que por norma general aunque existen modelos de gran capacidad (Hasta 1 TB) pero debido a su altos precios es más habitual ver modelode entre 50 y 80 GB por unos 200 ó 225 € aproximadamente, para las unidades de última generación con un rendimiento bastante bueno, ya que también existen SSD de “bajo” rendimiento por unos 100 ó 150 € pero posiblemente no merezcan la pena si se busca un alto rendimiento (En esta entrada del Blog : Guía para comprar un SSD (Solid State Device, Dispositivo de Estado Sólido) hay más información sobre ellos).

Sin embargo parece que algunos fabricantes de discos duros han sacado al mercado un nuevo sistema de almacenamiento masivo híbrido denominados HHD o H-HDD (Hybrid Hard Drive o Hybrid Hard Disk Drive, (Información de Wikipedia en inglés) que no son más que discos duros mecánicos que incorporan memoria Nand Flash como los SSD a modo de cache/bufer, como es el caso de Seagate que comercializa a traves de sus distribuidores el Momentus XT un disco duro de 7.200 Rpms de 2,5″ (Tamaño de disco duro de portátil) que cuenta con 4 GB de memoria Nand Flash SLC (Single Level Cell), y del que se pueden encontrar algunos análisis (Reviews) en inglés en:

Existen tres capacidades de almacenamiento:

  • 250 GB (El precio estimado en dolares sería de unos 113 $ US).
  • 320GB (El precio estimado en dolares sería de unos 122 $ US, aunque ronda los 123 €, con una relacion de 0,38 €/GB).
  • 500 GB (El precio estimado en dolares sería de unos 153 $ US, aunque ronda los 148 €, con una relación de 0,29 €/GB).

Aunque esto no es totalmente una Novedad ya que hace tiempo Samsung sacó al mercado un disco híbrido denominado SpinPoint MH80 cuyas carracterísticas están bastante por debajo del modelo de Seagate ya que el modelo de Samsung debe de ser de hace unos cuantos años.

Sin embargo si comparamos los precios del Momentus XT con los de referencia para los modelos de igual capacidad y Rpms (7.200) pero sin memoria Nand Flash (Momentus 7200), la diferencia si es relativamente grande, ya que el modelo de:

  • 250 GB oscila entre los 49 y 55 € para los modelos sencillos (Este ultimo incluye sensor de caidas denominado G-Force Protection) y entre 72 y 82 € si incorporan sistema de cifrado/encriptación de datos como FDE.2 ó FIPS 140-2.
  • 320 GB ronda los 60 € (La versión XT con 4 GB Nand Flash se va hasta los 123 €, es decir que tiene un sobrecoste de unos 63 € para conseguir mejor rendimiento con igual capacidad).
  • 500 GB oscila entre los 78 y 82 € para los modelos sencillos (Este ultimo incluye sensor de caidas denominado G-Force Protection) y entre 110 y 123 € si incorporan sistema de cifrado/encriptación de datos como FDE.2 ó FIPS 140-2 (La versión XT sin cifrado ronda los 148 €, es decir tiene un sobrecoste de unos 66 € para conseguir mejor rendimiento con igual capacidad tomando como referencia el modelo con G-Force Protection).

Teniendo en cuenta que la diferencia de precio entre el Momentus XT de 320 GB y el de 500 GB es de unos 25 € pero que a cambio se consiguen 180 GB “extras” parece mejor opcion de cara a la relación precio/espacio, de hecho un Velociraptor (Disco SATA300 de 10.000 Rpms) de 150 GB ronda los 168 €, vendiendose a un precio superior y con menor capacidad de almacenamiento.

En este video de Youtube:

Se puede ver una comparativa de rendimiento entre varios dispositivos de almacenamiento:

  • Disco duro Hitachi de 500 GB de 7.200 Rpms con 16 Megas de bufer.
  • Disco duro híbrido Seagate Momentus XT de 500 GB de 7.200 Rpms con 32 MB de bufer y 4 GB Nand Flash SLC (Single Level Cell).
  • Disco duro Western Digital Velociraptor de 300 GB de 10.000 Rpms con 32 MB de bufer.
  • SSD Western Digital SiliconEdge Blue de 256 MB con memoria Nand Flash MLC (Multi Level Cell).

En dicho video se puede ver que el rendimiendo de “mejor” a peor sería:

  1. SSD.
  2. Disco duro hibrido de 7.200 Rpms.
  3. Disco de 10.000 Rpms.
  4. Disco duro de 7.200 Rpms.

Por otra parte en este otro video se puede ver el tiempo que tarda en abrir el navegador Safari y el Word en un Mac (Prácticamente la apertura de los programas es instantánea al igual que ocurre con los SSD):

Posiblemente en el futuro se vean discos HHD de 10.000 ó 15.000 Rpms con memorias Nand flash que tendran un buen rendimiento (Aunque no comparable a los SSD) pero que contaran con una gran capacidad de almacenamiento a un precio más asequible que el de los SSD de gran capacidad (Hablando de SSD de 500 Gb o más, ya que actualmente estos modelos oscilan entre los 1.400 ó 1.700 €).

Niveles de RAID (Redundant Array of Independent Disks)


Actualmente los discos duros de los PC´s domésticos son un cuello de botella por muy rápidos que estos sean; así mismo los discos duros son piezas propensas a errores tarde o temprano, por lo que la pérdida de datos es más crítica que por ejemplo si se estropea otra pieza del ordenador (ej: una tarjeta gráfica, o un módulo de memoria RAM). Una manera de paliar esta “lentitud” y aumentar la seguridad de los datos en los discos duros es usando niveles RAID (Redundant Array of Independent Disks, Conjunto de Discos Redundantes Independientes/Baratos) que en función de su configuración (Nivel) tienen unas propiedades u otras. Existen 7 niveles RAID (Desde el 0 hasta el 6, algunos de ellos pueden mezclarse como el es caso del RAID 10 ó el del RAID 0+1):

RAID 0 (también llamado Stripping): une dos o más discos duros en una sola unidad lógica, es decir que si tenemos 3 discos duros de 80 Gb un RAID 0 crearía un solo disco de 240 Gb (80 Gb x3 Discos). De esta forma se consigue aumentar el rendimiento, esto se debe a que la información se distribuye en segmentos entre los diferentes discos que forman el RAID, simplificando un poco se podría decir que un RAID 0 divide un archivo en varias partes y guarda cada una de las partes en los discos del RAID de esta forma se aceleran los procesos de lectura y escritura del disco.

Ventajas:

  • El aumento de rendimiento en el sistema de almacenamiento (procesos de lectura y escritura de datos), frente a modelos sin RAID e incluso frente a discos más rápidos y mucho más caros; ej: un RAID 0 ATA100/SATA150 de dos discos duros tiene mejor relación precio/capacidad que un disco duro SCSI de 10.000 ó 15.000 Rpms.
  • Ser un sistema relativamente barato frente a opciones más caras como son los discos SCSI.
  • Aumentar la capacidad de almacenamiento, al unir las unidades de disco físicas en una sola unidad lógica.

Inconvenientes:

  • En caso de que uno de los discos del RAID falle la información puede darse por perdida ya que no existe integridad en los datos al estar repartidos entre los distintos discos del RAID.
  • El tiempo de acceso de los discos se mantiene, no se reduce por lo que el acceso a los datos es el igual, lo que si mejora es la tasa de transferencia de datos (lectura y escritura).

A causa de esto su uso se limita a entornos donde la información del RAID no sea crítica, ya que su pérdida supondría más problemas que ventajas.  Suele usarse en aplicaciones como: Edición y producción de vídeo; Edición de imágenes; y Aplicaciones que necesiten una gran tasa de transferencia de datos.

RAID 1 (Mirroring, Duplexing o Espejo): copia el contenido de un disco en uno o más discos duros (réplicas) de esta forma aumenta la seguridad de los datos frente a fallos, pero se pierden prestaciones ya que cada vez que actualiza la información del disco deben actualizarse los demás discos (réplicas).

Ventajas:

  • Aumento del nivel de seguridad de los datos, al estar como mínimo duplicados, por lo que en caso de fallo de uno de los discos la información se conserva intacta.

Inconvenientes:

  • Tiene mayor volumen de carga que otros niveles, ya que duplica la información tantas veces como discos tenga el RAID.
  • Se desaprovecha la capacidad de los discos réplica al estar ocupada por información redundante.
  • Es algo más lento en las operaciones de escritura ya que tiene que actualizar los discos réplica simultáneamente.
  • En caso de que entre algún tipo de código malicioso (virus; troyano,…) afectaría al resto de discos réplica ya que serían actualizados.

Se utiliza en entornos donde la integridad de los datos es crucial y el rendimiento es “secundario” como por ejemplo en: Contabilidad; Nóminas; Finanzas; Servidores; y Cualquier aplicación que requiera de alta disponibilidad.

RAID 2 (ECC: Error Correction Code, Código de Corrección de Error): usa los códigos de Hamming como método de corrección de errores, dichos códigos se almacenan en discos aparte, de tal forma que si tenemos un RAID 0 con 10 discos se necesitarían 4 discos mas para guardar los bit de paridad de los códigos Hamming correspondientes. Es un nivel de RAID poco usado ya que los niveles de RAID 1; 3 y 5 tienen una mejor relación coste/rendimiento.

Ventajas:

  • Mejora la velocidad de transferencia.
  • Podemos recuperar los datos gracias a los discos de código de error.

Inconvenientes:

  • Es una solución cara ya que se necesitan muchos discos para guardar los códigos de error.
  • Tiempo de escritura de datos es bastante lentos, incluso aunque los datos se separen el los diferentes discos.

RAID 3 (Sistemas de disco en paralelo con disco de paridad para corrección de errores también conocido como Striping con paridad delicada): se necesita un mínimo de tres discos duros para crear un RAID 3, este nivel de RAID utiliza una paridad de intervalo de bit (Paridad de Richard M. Price) dedicando uno de los discos a guardar la información de paridad, esta información ECC se utiliza para la detección de errores, de esta forma se reduce el numero de discos dedicados a guardar la información de paridad, de tal forma que si tenemos un RAID de 10 discos solo se necesitaría 1 para los códigos, en lugar de 4 como en RAID 2, al igual que el anterior no esta muy extendido.

Ventajas:

  • Alto rendimiento para aplicaciones de velocidad de transferencia alta.
  • Gracias al disco de paridad se pueden recuperar los datos.

Inconvenientes:

  • Si perdemos el disco de paridad perdemos toda la información redundante.
  • Tipo de escritura de datos bastante lento.

RAID 4 (Unidad de paridad dedicada, o Paridad de intervalo de bloque): Necesita al menos 3 discos para montar un RAID 4, Los discos son divididos, como en RAID 0, basa su tolerancia a fallos en la utilización de un disco dedicado a guardar la información de paridad calculada a partir de los datos guardados en los otros discos. Si uno de los discos falla, la información es reconstruida en un disco de repuesto utilizando la información de paridad. Si el disco de paridad falla, la paridad de la información es recalculada en un disco de repuesto. Los datos se distribuyen por sectores y no por bits como ocurre en otros niveles RAID.

Ventajas:

  • Buen rendimiento en las escrituras de datos.
  • Tiene integridad de datos.

Inconvenientes:

  • Si perdemos el disco de paridad, perdemos toda la información redundante.
  • Menor rendimiento en las lecturas de datos.
  • El disco de paridad puede ser un cuello de botella durante las operaciones de escritura.

RAID 5 (Discos de datos independientes con bloques de paridad distribuidos, Bloques de Intervalo de Paridad Distribuida): Consiste en distribuir los códigos de corrección de errores en los diferentes discos de tal manera que se evita el cuello de botella que supone almacenarlos en un solo disco (RAID 3), ya que diferentes operaciones de escritura en diferentes discos del grupo no deberían esperar al disco de códigos. No es necesario un disco para guardar las paridades puesto que los propios discos del RAID 5 pueden guardarlas. En el nivel 5 de RAID las unidades de disco actúan independientemente, cada unidad es capaz de atender a sus propias operaciones de Lectura/Escritura, lo que aumenta el numero de operaciones de entrada salida simultanea .Esta característica mejora considerablemente el tiempo de acceso.

Ventajas:

  • Alto rendimiento en aplicaciones de velocidad de demanda interactiva.
  • Costo efectivo; no se desaprovecha un disco exclusivamente para paridad.
  • Se pueden recuperar datos.

Inconvenientes:

  • El rendimiento en las escrituras de datos es bajo porque necesita una operación adicional de escritura al almacenar los datos ya que tanto los datos como la información se actualizan en operaciones distintas y en unidades de disco diferentes.
  • No aumenta el rendimiento en las aplicaciones, aunque la velocidad de transferencia de datos es alta.
  • Las aplicaciones implican numerosas operaciones de escritura y sufren descensos en el rendimiento.

Se utiliza en entornos de: Servidores de Archivos y de Aplicaciones; Servidores de Bases de Datos; Servidores de web, e-mail y de noticias; Servidores de Intranet; es el nivel de RAID más versátil.

RAID 6 (Sistemas independientes de disco con integración de código de error mediante una doble paridad): requiere un mínimo de tres unidades, pero se necesitan cuatro para mejorar la eficiencia en espacio de RAID 1 (Mirroring o Espejo). Se puede considerar una extensión del RAID 5 , para ello guarda una segunda paridad. Este nivel proporciona muy buena integridad de los datos y repara diversos errores en los discos. El RAID 6 añade un nivel más de disco, resultando una organización con dos dimensiones de disco y una tercera que corresponde a los sectores de los discos la ventaja de este nivel consiste en que no solamente se puede recuperar un error de entre dos discos, sino que también es posible recuperar muchos errores de 3 discos. La operación de escritura es difícil debido a la necesidad de sincronizar todas las dimensiones. No tiene mucha implantación ya que otros niveles de RAID son algo más asequibles y tienen gran seguridad (ej :RAID 5).

Ventajas:

  • Podemos recuperar diversos errores simultáneamente.
  • Nivel de integridad muy elevado solución perfecta para aplicaciones criticas.

Inconvenientes

  • El rendimiento en escritura de datos es bastante lento.
  • No se dispone de muchas implementaciones comerciales en el nivel de RAID 6 ya que las controladoras son bastante más caras.

Estos niveles de RAID pueden mezclarse dando lugar a otros tipos de RAID como son el RAID 1+0 (también conocido como RAID 10); el RAID 0+1 (no es igual que el RAID 10); el RAID 3+0 (también conocido como RAID 30) ó el RAID 5+0 (también conocido como RAID 50).

Normalmente un sistema RAID se efectúa a través de hardware, utilizando una controladora (sea IDE; SATA; SCSI o SAS) adecuada al nivel de RAID que se quiere implementar (ej: si queremos hacer un RAID 5 será necesario que la controladora RAID sea compatible con el nivel RAID que queremos crear); así mismo también pueden crearse niveles RAID por software pero estos son muy limitados tanto en niveles soportados (normalmente 0, 1 y 5) como en prestaciones:

  • Las particiones no son vistas por sistemas como MS-DOS.
  • Los RAID por software no funcionan como particiones de arranque, es decir que no se puede cargar el sistema operativo en ellas, por lo que se necesita un disco duro adicional en el que instalar el sistema operativo)
  • Es soportado por pocos sistemas operativos: versiones Server de Windows y Linux.

Por último en web de Intel hay una presentación Flash en formato “EXE” sobre los tipos de RAID más comunes (RAID 0; RAID 1 y RAID 5) y su funcionamiento.

Además muchas controladoras RAID incorporan tecnología:

  • Hot Plug (Conexión/Desconexión en caliente) o Hot Swap (Cambio en caliente) como ocurre con los dispositivos USB/Firewire actuales que permite reconstruir el RAID sin detener el sistema cambiando el/los disco/s afectado/s (Información de wikipedia en inglés).
  • Hot Spare o Hot Standy (Unidad de reposición) son discos duros que permacen inactivos (Son de “reserva”) y que el RAID conecta en caso de que uno de los discos del mismo falle (Información de wikipedia en inglés).

Más información: