Los discos duros son menos eficaces que el rendimiento general del sistema, provocando una descompensacion entre el tratamiento de la informacion del sistema (muy rapido) y la lectura – grabacion de datos en el disco duro (muy lenta). Para ello se invento un sistema para guardar información en varios discos duros a la vez por lo que el acceso de hace mas rapido ya que la carga se distribuia entre los diferentes discos duros, a esto se le llamo RAID.

Siempre que se enciende el computador, los discos sobre los que se almacenan los datos giran a una velocidad vertiginosa (a menos que disminuyan su potencia para ahorrar electricidad). Los discos duros de hoy, con capacidad de almacenar multigigabytes mantienen el minimo criterio de una cabeza de lectura/escritura suspendida sobre una superficie magnetica que gira velozmente con precision microscópica.

Los discos duros pertenecen a la llamada memoria secundaria o almacenamiento secundario. Al disco duro se le conoce con gran cantidad de denominamciones como disco duro, rigido (frente a los discos flexibles o por su fabricación a base de una capa rigida de aluminio), marca de cabezas para disco duro). Estas denominaciones aunque son las habituales no son exactas ya que existen discos de iguales prestaciones pero son flexibles, o bien removibles o transportables, u otras marcas diferentes fabricantes de cabeza.

Estos estan compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnetico montados sobre un eje central sobre el que se mueven. Para leer y escribir datos en estos platos se usan las cabezas de lectura/escritura que mediante un proceso electromagnético codifican/decodifican la información que han de leer o escribir. La cabeza de lectura/escritura en un disco duro estan muy cerca de la superficie , de forma que casi da vuelta sobre ella, sobre el colchon de aire formado por su propio movimiento. Debido a esto, estan cerrados herméticamente, porque cualquie particula de polvo puede dañarlos-

Los discos duros se presentan recubiertos de una capa magnetica delgada, habitualmente de oxido de hierro, y se dividen en unos circulos concéntricos cilindricos (coincidentes con las pistas de los disquetes), que empiezan en la parte exterior del disco (primer cilindro ) y terminan en la parte interior (ultimo). Asimismo, estos cilindros se dividen en sectores, cuyo numero esta determinado por el tipo de disco y su formato, siendo todos ellos de un tamaño fijo en cualquier disco. Cilindros como sectores se identifican con una serie de numeros que se les asigna, empezando por el 1, pues el numero 0 de cada ciliindro se reserva para propósitos de identificación mas que para alamacenamientos de datos. Estos escritos/leidos en el disco deben ajustarse al tamaño fijado del almacenamiento de los sectores. Habitualmente, los sistemas de discos duros contienen mas de una unidad en su interior, por lo que el numero de caras puede ser mas de dos. Estas se identifican con un numero, siendo el 0 para la primera. En general su organización es igual a los diskettes. La capacidad del disco resulta de multiplicar el numero de caras por el de pistas por cara y por el de sectores por pista, al total por el numero de bytes por sector.

Para escribir, la cabeza se situa sobre la celda a grabar y se hace pasar por ella un pulso de corriente, lo cual crea un campo magnetico en la superficie. Dependiendo del sentido de la corriente, así será la polaridad de la celda, para leer, se mide la corriente inducida por el campo magnético de la celda. Es decir que al pasar sobre una zona detectará un campo magnetico que según se encuentre magnetizada en un sentido u otro, indicar, indicará si esa posición hay almacenado un 0 o un 1 dependiendo del valor del campo magnetico provocado por dicho corriente.

Estan elaborados de compuestos de vidrio, cerámica o aluminio finalmente pulidos y revestidos por ambos lados con una capa muy delgada de una aleación metalica. Los discos estan unidos a un eje y un motor que los hace girar a una velocidad constante entre las 3600 y 7200 RPM. Convencionalmente los discos duros estan compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnetico montados sobre un eje central. Estos discos normalmente tienen dos caras que pueden usarse para el almcenamientos de datos, , si bien duele reservarse una parte para para almacenar información de control.

Estan ensambladas en pila y son las responsables de la lectura y la escritura de los datos en los discos. La mayoria de los discos duros incluyen un cabeza de Lectur/Escritura a cada lado del disco, sin embargo algunos discos de alto desempeño tiene dos cabezas sobre cafda superficie, de manera que cada cabeza atiende la mitas del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial. Las cabezas de Lectura/Escritura no tocan el disco cuando este esta girando a toda velocidad; por el contrario, flotan sobre un cojin de aire extremadamente delgado. Para comparación un cabello humano tiene cerca de 400 micropulgadas de diámetro, esto reduce el desgaste en la superficie del disco durante la operación normal, cualquier polvo o impureza en el aire puede dañar la cabeza o el medio.

Su funcionamiento consiste en una bobina que se acciona según el campo magnetico que detecte con el soporte magnetico, produciendo una pequeña corriente que es detectada y amplificada por la electrónica de la unidad de disco

Es la parte del disco duro que actua como soporte, sobre el cual esta montado y giran los platos del disco.

Es un motor que mueve una estructura que contiene de lecturas entre el centmro y el borde externo de los discos. Un actuador usa la fuerza de un electromagneto empujado contra magnetos fijos para mover los heads, stack , Assembly, a traves del disco. La controladora manda mas corriente a traves del elctromagenmto para mover las cabezas cerca del borde del disco. En caso de una perdida de poder, un resorte mueve la cabeza nuevamente hacia el centntro del disco hacia una zona donde no se guardan datos. Dado que todas la cabezas estan unidas al HSA ellas se mueven al unísono. La capacidad global del disco aumentara ya que se suman las capacidades de los diferentes discos que componen el conjunto.

4.1. Raid 0 : Data Stripping without parity (DSA)

Datos en banda de discos sin paridad sin correccion de errores.

Este nivel no incorpora redundancia de datos . Es el nivel de Raid que brninda mejor rendimiento en escritura y lectura, sin proporcionar tolerancia a fallas. No obstante almacena y recupera los datos con mayor rapidez que el almacenamiento de datos en serie en un unico disco, gracias al emppleo de una técnica denominada distribuncion de datos que mejoran la velosodad de transferencia del disco. La distribución de datos dividen los datos en segmentos que se transmfieren a distint as unidades de disco. Su inconveniente es que no se resuelve el problema de la fiabilidad, pues los datos no se almacenan de manera redunadante.

Este tipo de arregle utiliza una técnica llamada Striping, la cual distribuye la información en bloques entre los diferentes discos. Se requieren como minimo dos discos.

Inconvenientes

Es una buena alternativa en sistemas en donde sea mas importante el rendimiento que la seguridad de los datos es decir ambientes que puedan soportar una perdida de tiempo de operación para poder reemplazar el disco que falle y reponer toda la información.

La configuración de nivel 1 de Raid o disco en espejo incluye dos unidades de disco:

1 unidad de datos y una unidad de replica. Cuando se describen datos en una unidad, tambien se escriben en la otra. El disco redunadante es una replica exacta del disco de datos, por lo que se conoce tambien como disco espejo. Los datos pueden leerese de cualquieras de las 2 unidades de forma que si se averia la unidad de datos es posible acceder a la unidad de replica, con lo que el sistema puede seguir funcionando. Con el nivel de Raid se obtiene la misma velocidad de lectura/ escritura que una configuración normalizada de disco, por lo que constituye l a mejor opcion para aplicaciones que conllevan un gran número de operaciones de escritura.

Su principal incoveniente es el costo que supone multiplicar el numero de discos necesarios para los datos desaprovechando la mitad de la capacidad total del conjunto del disco. Es el mejor en ambientes que necesitan un alto rendimiento de lectura.

Mayor rendimiento en las lecturas de datos en las lecturas convencionales.
Podemos recuperar todos los datos en caso de error en unos de los discos ya que si un disco suspende la operación el otro continua duisponible.

Bastante caro ya que necesitamos el doble de espacio que el ne cesario.
Moderada lentitud en la escritura de datos ya que la hemos de escribir en dos localizaciones

Raid1 esta diseñado para sistemas en donde la disponibilidad de información es esencial y su reemplazo resultaria difícil y costoso (mas costoso que reponer el disco en si)
Tipico en escrituras aleatorias pequeñas con tolerancia a fallas. El problema de este tipo de arreglos es el costo que implica duplicar el disco

Es el primer nivel de Raid que usa codigo de correciones de error utilizando la " generación Hamming" de codigo de error.
Con unico de paridad solo se puede detectar un unico error, pero si esta interesado en la recuperación de mas errores son necesarios mas discos adicionales. Sistemas de nueve discos.
Este nivel cuenta con varios discos para bloques de redundancia y correcion de errores. La división es a nivel de bits, cada byte se graba con un bit cada uno de los discos y un bit de paridad en el noveno y el acceso es simultaneo a todas las unidades tanto en operaciones de escritura como lectura. Algunos de estos discos son empleados para codigos de error, los cuales se emplean para referencias de los datos en caso de que falle uno de los discos. Este nivel tiene un costo bastante elelvado ya que necesitamos muchos discos para mantener los codoigos de error. Gracias a como estan distribuidos los datos en los discos se consigue mejorar la velocidad de transferencia principalmente en la lectura ya que podemos emplear todos los discos en paralelo. Estos discos aunque proporcionen un buen rendimiento no son muy empleados ya que los niveles 1 –3 – 5 proporcionan una mayor relacion costo/rendimiento

• Se emplea para mejorar de demanda y tambien la velocidad de transferencia.
• Podemos recuperar los datos gracias a los discos de codigo de error.

• Solucion cara ya que requeriremos mucho disco para guardar los codigos de error.
• Tiempo de escritura de datos babstante lentos, incluso aunque los datos se separen el los diferentes discos

Sistemas de disco en paralelo con disco de paridad para correccion de errores.
Conocido tambien como Striping con paridad delicada.
Utiliza tambien un disco de protección de información separado para almacenar información de contmrol codificada con lo que se logra una forma mas eficaz de proporcionar redundancia de datos. Este control de información codificada o paridad proviene de los datos almacenados en los discos y permite la reconstrucción de inmformacion en caso de fallas. Se requieren como minimo 3 discos y se utiliza la capacidad de un disco para la información de control.
Los datos se dividen fragmentos que se transfieren a los discos que funcionan en paralelo, lo que permiten enviar mas datos de una sola vez, y aumentar en forma sustancial la velocidad general de transferencia de datos. Esta ultima característica convierte a este nivel en idóneo para que estas aplicaciones que requieran la transferencia de grandes ficheros contiguos hacia y desde el ordenador central.

Resultan mas adecuados para sistemas en los que tranfieren grandes cantidades de datos secuencialmente , ejemplo audio, video. Para estos es el nivel Raid mas eficiente ya que nunca es necesario leer modificar, escribir el bloque de paridad. Es menos apropiado para el tipo de acceso de base de datos en los cuales se necesitan transeferir pequeñas unidades de datos de manera aleatoria.

No obstante en quellos entornos en los que muchos usuarios desean leer y escribir múltiple registros aleatorios, las peticiones de operaciones de entrada/salida simultaneas pueden sobrecargar y ralentizar el sistema. En el nivel 3 de Raid los discos participan en cada transacción, atendiendo cada petición de Entrada/Salida de una en una. Por consiguiente el nivel 3 de Raid no es una opcion adecuada para operaciones transaccionales, en la que la mayor parte del tiempo se emplea en buscar pequeños registros esparcidos aleatoriamente en los discos.

• Alto rendimiento para aplicmaciones de velocidad de transferencia alta.
• Gracias al disco de paridad podemos recuperar datos.

 Inconvenientes

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

Sistemas de discos independientes con disco de control de errores .

En el nivel 4 de raid los bloques de datos pueden ser distribuidos atraves de un grupo de discos para reducir el tiempo de transferencia y explotar toda la capacidad de transferencia de datos de la matriz de disco .El nivel 4 de Raid es preferible al nivel 2 de Raid para pequenos bloques de datos , por que en este nivel , los datos son distribuidos por sectores y no por bits .Otra ventaja del nivel 4 de RAID frente a los niveles 2 y 3 es que al mismo tiempo puede estar activa mas de una operación de lectura escritura sobre el conjunto de discos .

El nivel 4 de RAID tiene división a nivel de bloques y el acceso al arreglo de discos es paralelo , pero no simultaneo . Posee un delicado aparidad y correccion de errores . La operación de escritura se realiza en forma secuencial y la lectura en paralelo ,

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

• Si perdemos el disco de parida , perdemos toda la información redundante que Teniamos .
• Meno rendiemiento en las lecturas de datos