Guia Completa de Dispositius d'Emmagatzematge i Còpies de Seguretat

Dispositius d'Emmagatzematge

Quan parlem de dispositius d'emmagatzematge, fem referència a sistemes capaços de desar grans quantitats d'informació de forma permanent. A diferència de la memòria i els registres de la CPU, que contenen informació volàtil que es perd en reiniciar l'ordinador, aquests sistemes són essencials per conservar les dades.

S'utilitzen sistemes d'emmagatzematge secundari (com el disc dur) i terciari (com discs extraïbles o cintes). La capacitat i la velocitat d'accés han augmentat de manera exponencial, i la seva gestió correcta és fonamental per a la preservació de les dades.

Emmagatzematge Primari

És el conjunt de dispositius d'emmagatzematge als quals la CPU pot accedir de forma directa. Inclou:

• Registres
• Memòria cau (Cache)
• Memòria RAM

Emmagatzematge Secundari

És el conjunt de dispositius d'emmagatzematge als quals no s'accedeix directament des de la CPU, sinó a través de canals d'entrada/sortida. No són volàtils.

Tipus de sistemes:

• Sistemes magnètics
• Sistemes òptics
• Sistemes d'estat sòlid (SSD)

Emmagatzematge Terciari

Són dispositius que han de ser inserits en el sistema informàtic mitjançant un sistema robotitzat segons les demandes del sistema. L'accés a la informació es produeix de manera totalment automatitzada, sense intervenció humana, i s'utilitza per a informació que es consulta poc.

Exemples:

• Jukebox de CD
• Llibreries de cintes amb dades

Emmagatzematge Fora de Línia (Offline)

Aquest tipus d'emmagatzematge requereix la intervenció humana per accedir a la informació. S'utilitzen principalment per transferir dades entre diferents sistemes informàtics, ja que són fàcilment transportables.

Exemples de dispositius fora de línia

• Discs òptics (CD, DVD, Blu-ray)
• Memòries flaix (USB)
• Discs durs extraïbles
• Cartutxos de cintes amb dades
• Antigament: disquets o discs Zip

Emmagatzematge Distribuït i en Xarxa

La informació es desa en un o més servidors, que fan accessible aquesta informació a ordinadors clients, els quals hi accedeixen com si estigués emmagatzemada localment.

Avantatges:

• Faciliten les còpies de seguretat: Només s'han de fer còpies de la informació continguda als servidors.
• Redueixen els costos: No cal dotar de gaire capacitat d'emmagatzematge els clients.
• Permeten el treball col·laboratiu: Simplifiquen l'administració.

NAS (Network-Attached Storage)

És un sistema d'emmagatzematge en xarxa, format per dispositius que es connecten directament a la LAN i permeten compartir les dades amb tots els usuaris de l'empresa.

SAN (Storage Area Network)

És una xarxa d'emmagatzematge on els dispositius es troben connectats directament a una xarxa d'alta velocitat. Els usuaris els poden gestionar des del seu sistema operatiu com si estiguessin connectats de forma local.

Diferències entre SAN i NAS

• NAS:
  • Treballa a nivell de fitxer (alt nivell).
  • Protocol: TCP/IP.
  • Més econòmic.
• SAN:
  • Treballa a nivell de bloc (baix nivell). La màquina local connectada a una SAN veurà el disc o la partició de la SAN com si fos un disc o sistema de fitxers local en lloc d'un de remot.
  • Molt més ràpid que el NAS.
  • Protocols: Fibre Channel i iSCSI.
  • Preu alt.

RAID: Sistema d'Emmagatzematge Redundant

Un RAID (Redundant Array of Independent Disks) és un sistema que permet combinar dos o més discs d'igual capacitat per ser tractats pel sistema com una única unitat lògica. A part d'incrementar la fiabilitat, també pot augmentar la velocitat.

Tipus de RAID

• RAID de maquinari: Es necessita una targeta controladora RAID específica que alleugereix la càrrega del processador del servidor. Utilitzant un maquinari adequat, tindrem una major tolerància a fallades i millorarem el rendiment de lectura i escriptura als discs.
• RAID de programari: El propi sistema operatiu és l'encarregat de gestionar els discs. El rendiment del sistema es veu afectat, ja que part del processador ha d'estar dedicat a aquesta gestió.

Redundància de Dades en RAID

La redundància s'aconsegueix mitjançant dues tècniques principals:

• Mirall (Mirroring): S'escriu la mateixa informació en diversos discs.
• Paritat: S'escriuen dades extra (la paritat de les dades) en algun dels discs que formen el RAID.

Gràcies a la redundància, si un dels discs del RAID falla, no hi ha pèrdua de dades. El disc defectuós es reemplaça per un de nou, el RAID es reconstrueix i el sistema continua funcionant. Alguns sistemes requereixen apagar l'equip per canviar un disc defectuós, mentre que d'altres suporten l'intercanvi en calent (hot swapping).

RAID 0 (Stripping)

Distribueix equitativament la informació entre els diferents discs durs, de forma que la capacitat de la unitat lògica és la suma de les capacitats dels discs que la formen. S'acostuma a utilitzar per millorar el rendiment en entorns on les dades no siguin crítiques, ja que si un dels discs falla, es perdran totes les dades.

RAID 1 (Mirror)

En aquest esquema, totes les dades es dupliquen en cadascun dels discs. D'aquesta manera, si algun dels discs falla, es podran recuperar totes les dades sempre que quedi un disc operatiu. La capacitat de la unitat lògica correspon a la capacitat del disc més petit.

RAID 5 (Stripping amb Paritat)

Necessita un mínim de 3 discs per a implantar-se. Divideix les dades en petits blocs que s'emmagatzemen alternativament entre els diferents discs i introdueix codis de paritat distribuïts per garantir la recuperació de les dades. La capacitat d'emmagatzematge de la unitat lògica correspon a la suma de les capacitats de tots els seus discs menys un.

RAID 6 (Stripping amb Paritat Doble)

És similar al RAID 5, però permet recuperar la informació encara que fallin dos dels discs simultàniament.

RAID 1+0 (Stripping + Mirror)

És una combinació que consisteix a unir discs amb un RAID 1 (mirall) com si es tractessin de discs físics en un RAID 0 (stripping). D'aquesta manera, aconseguim la velocitat en els accessos que ofereix el RAID 0 i la redundància que ofereix el RAID 1.

RAID basat en Programari

Els sistemes operatius actuals proporcionen implementacions de RAID basades en programari. S'estableix una capa addicional d'abstracció per sobre del controlador del disc, entre els discs lògics (RAID) i els discs físics. Els més populars són RAID 0, 1, 1+0 i 5.

Avantatges i Inconvenients del RAID per Programari

• Avantatge: Cost d'implementació molt baix.
• Inconvenients:
  • El rendiment global del sistema pot disminuir.
  • Pot haver-hi congestió del bus de dades per transportar tota la informació.
  • Dificultat per configurar el procés d'arrencada en cas que un dels discs falli.

RAID basat en Maquinari

Els RAID basats en maquinari no tenen els inconvenients dels RAID de programari, però són més cars. Requereixen targetes específiques que inclouen un microprocessador dedicat al processament d'operacions d'entrada i sortida. Sovint, aquestes targetes permeten la connexió d'una quantitat important de discs durs, superior a la que podríem connectar directament a una placa base.

Còpies de Seguretat (Backups)

Les còpies de seguretat (backups) tenen com a objectiu restaurar les dades d'un sistema informàtic després d'un desastre, o bé restaurar un nombre determinat de fitxers en cas que s'hagin esborrat accidentalment o s'hagin corromput.

Selecció de les Dades

És important seleccionar correctament els arxius de dades als quals farem les còpies de seguretat i documentar-ho. Un cop identificats, es decideix amb quina freqüència es copiarà cadascun. Aquests estudis previs són importants perquè cada còpia ocupa espai en disc i requereix un temps de procés.

Qui Realitza les Còpies de Seguretat?

Encara que alguns administradors deixen a mans dels usuaris la realització de còpies de seguretat, aquesta no és una bona pràctica. L'administrador del sistema ha de ser l'encarregat de realitzar les còpies i d'assegurar-se que s'han fet correctament, realitzant restauracions periòdicament.

Tipus i Mètodes de Còpies de Seguretat

Segons les dades que es copien, les còpies de seguretat es poden classificar en diferents mètodes:

• Còpia total: Es realitza amb tots els arxius seleccionats.
• Còpia diferencial: Copia tots els arxius creats o modificats des de l'última còpia total.
• Còpia incremental: Copia tots els arxius que s'han modificat respecte a l'última còpia (sigui total o incremental).
• Còpia diària: Es realitza amb les dades que s'hagin modificat durant el dia.
• Còpia intermèdia: Es copien únicament aquells arxius seleccionats. Acostuma a ser una pràctica puntual.
• Còpies externalitzades: Són còpies que s'emmagatzemen fora de l'empresa, ja sigui en calent o en cintes.

Dispositius per a les Còpies de Seguretat

• Cintes magnètiques
• Disquets (obsolet)
• Discs durs
• Discs òptics
• Emmagatzematge d'estat sòlid
• Serveis de còpies de seguretat remots (núvol)

Sistemes de Còpies de Seguretat

En línia (Online)

És el sistema més fàcilment accessible. Podem iniciar els processos de restauració en temps molt petits (de l'ordre de mil·lisegons). Aquests sistemes, tot i que són ràpids, tenen un cost més elevat i les dades més importants poden ser esborrades accidentalment o infectades per un virus. Exemple: disc dur intern o un RAID connectat en xarxa.

Línia propera (Nearline)

És més barat que l'emmagatzematge en línia, però menys accessible. El procés de restauració pot trigar de segons a minuts. Aquest mètode es basa en mitjans d'emmagatzematge terciari. Exemple: llibreria de cintes magnètiques.

Fora de línia (Offline)

Es requereix la intervenció humana per facilitar l'accés als mitjans d'emmagatzematge. El temps d'accés pot ser des de segons fins a hores.

Extern

Sovint s'externalitzen les còpies de seguretat en altres ubicacions per evitar que es vegin compromeses en cas de desastre. Aquesta ubicació pot ser a la pròpia empresa o en una empresa especialitzada.

Centre de Recuperació de Dades

Aquests centres entren en funcionament quan s'ha produït algun incident que impedeix treballar amb el Centre de Processament de Dades (CPD) principal. Disposen de màquines amb capacitat de càlcul similar a la del CPD principal i de totes les dades actualitzades, ja que es realitzen còpies en calent.

Recuperació de les Dades

És el procés a partir del qual es recuperen les dades del sistema a partir d'una còpia de seguretat prèviament realitzada.

Limitacions a Tenir en Compte

Quan fem les còpies de seguretat, hem de considerar les següents limitacions:

• Finestra de còpies de seguretat: És el temps durant el qual s'estan fent les còpies.
• Impacte en el rendiment: El procés de còpia pot alentir el sistema.
• Cost: Inclou el maquinari, el programari i el temps de gestió.
• Amplada de banda de xarxa: Pot ser un factor limitant en còpies remotes.

Control i Monitoratge

• Verificació: És important validar que les còpies de seguretat s'han realitzat correctament i que no s'ha comès cap error.
• Creació d'informes: A més dels historials generats per l'ordinador, els registres d'activitat i de canvis són útils per monitorar la creació de còpies.
• Validació: Molts programes de creació de còpies de seguretat fan servir checksums o hashes (operacions basades en la suma de bits) per assegurar la integritat i la correcció de les dades guardades.

Consells Finals

• Com més important és una dada, més necessària és una còpia de seguretat.
• Les còpies de seguretat s'han d'emmagatzemar lluny del CPD principal.
• S'ha de comprovar periòdicament que les còpies són correctes i poden ser restaurades.
• S'aconsella l'automatització de les còpies, ja que les còpies manuals poden provocar errors.
• Sempre que sigui possible, emmagatzemeu les dades en formats estàndards i oberts.