Un controlador de matriz de discos es un dispositivo que administra las unidades de disco físicas y las presenta al equipo como unidades lógicas . Casi siempre implementa RAID de hardware , por lo que a veces se lo denomina controlador RAID . También suele proporcionar caché de disco adicional .
El controlador de matriz de discos a menudo se abrevia de manera ambigua como controlador de disco , que también puede referirse al circuito responsable de administrar las operaciones internas de la unidad de disco.
Un controlador de matriz de discos proporciona interfaces front-end e interfaces back-end.
Un único controlador puede utilizar distintos protocolos para la comunicación entre el frontend y el backend. Muchos controladores empresariales utilizan FC en el frontend y SATA en el backend.
En una arquitectura empresarial moderna, los controladores de matriz de discos (a veces también llamados procesadores de almacenamiento o SP [1] ) son partes de gabinetes físicamente independientes , como matrices de discos ubicadas en una red de área de almacenamiento (SAN) o servidores de almacenamiento conectado a red (NAS) .
Estos conjuntos de discos externos suelen adquirirse como un subsistema integrado de controladores RAID, unidades de disco, fuentes de alimentación y software de gestión. Depende de los controladores proporcionar funciones avanzadas (los distintos proveedores las denominan de forma diferente):
Un controlador de matriz de discos simple puede caber dentro de una computadora, ya sea como una tarjeta de expansión PCI o simplemente integrado en una placa base . Este tipo de controlador generalmente proporciona la funcionalidad de adaptador de bus host (HBA) para ahorrar espacio físico. Por eso, a veces se lo denomina adaptador RAID .
A partir de febrero de 2007, Intel comenzó a integrar su propio controlador Matrix RAID en sus placas base de gama alta, lo que permite controlar 4 dispositivos y 2 conectores SATA adicionales, lo que supone un total de 6 conexiones SATA (3 Gbit/s cada una). Para garantizar la compatibilidad con versiones anteriores, también se incluye un conector IDE capaz de conectar 2 dispositivos ATA (100 Mbit/s).[actualizar]
Si bien los controladores RAID de hardware estuvieron disponibles durante mucho tiempo, siempre requirieron costosos discos duros SCSI y apuntaron al mercado de servidores y computación de alta gama. Las ventajas de la tecnología SCSI incluyen permitir hasta 15 dispositivos en un bus, transferencias de datos independientes, intercambio en caliente y un MTBF mucho más alto .
Alrededor de 1997, con la introducción de ATAPI-4 (y, por lo tanto, del modo Ultra-DMA 0 , que permitía transferencias de datos rápidas con un menor uso de la CPU ), se introdujeron los primeros controladores RAID ATA como tarjetas de expansión PCI. Esos sistemas RAID llegaron al mercado de consumo, donde los usuarios querían la tolerancia a fallos de RAID sin invertir en costosas unidades SCSI.
Las unidades ATA permiten construir sistemas RAID a un coste menor que con SCSI, pero la mayoría de los controladores RAID ATA carecen de un búfer dedicado o de hardware XOR de alto rendimiento para el cálculo de paridad. Como resultado, el rendimiento de ATA RAID es relativamente bajo en comparación con la mayoría de los controladores RAID SCSI. Además, la seguridad de los datos se ve afectada si no hay una batería de respaldo para finalizar las escrituras interrumpidas por un corte de energía.
Debido a que los controladores RAID de hardware presentan volúmenes RAID ensamblados, no se requiere estrictamente que los sistemas operativos implementen la configuración y el ensamblaje completos para cada controlador. Muy a menudo, solo se implementan las funciones básicas en el controlador de software de código abierto , y las funciones extendidas se proporcionan a través de blobs binarios directamente por el fabricante del hardware.
Normalmente, los controladores RAID se pueden configurar completamente a través del BIOS de la tarjeta antes de que se inicie un sistema operativo y, una vez que se inicia el sistema operativo, hay utilidades de configuración patentadas disponibles del fabricante de cada controlador, porque el conjunto de características exactas de cada controlador puede ser específico de cada fabricante y producto. A diferencia de los controladores de interfaz de red para Ethernet , que generalmente se pueden configurar y reparar completamente a través de los paradigmas de sistema operativo comunes como ifconfig en Unix , sin necesidad de herramientas de terceros, cada fabricante de cada controlador RAID generalmente proporciona sus propias herramientas de software patentadas para cada sistema operativo que considera compatible, lo que garantiza un bloqueo del proveedor y contribuye a problemas de confiabilidad. [2]
Por ejemplo, en FreeBSD , para acceder a la configuración de los controladores RAID de Adaptec , los usuarios deben habilitar la capa de compatibilidad de Linux y usar las herramientas de Linux de Adaptec, [3] comprometiendo potencialmente la estabilidad, confiabilidad y seguridad de su configuración, especialmente cuando se toma en cuenta la visión a largo plazo. [2] Sin embargo, esto depende en gran medida del controlador y de si está disponible la documentación de hardware adecuada para escribir un controlador, y algunos controladores tienen versiones de código abierto de sus utilidades de configuración, por ejemplo, mfiutily mptutilestá disponible para FreeBSD desde FreeBSD 8.0 (2009), [4] [5] así como mpsutil/ mprutildesde 2015, [6] cada uno compatible solo con sus respectivos controladores de dispositivo, este último hecho contribuye a la hinchazón del código .
Algunos otros sistemas operativos han implementado sus propios marcos genéricos para interactuar con cualquier controlador RAID y proporcionan herramientas para monitorear el estado del volumen RAID, así como para facilitar la identificación de la unidad a través del parpadeo de LED, la gestión de alarmas, las designaciones de discos de repuesto en caliente y la limpieza de datos § RAID desde dentro del sistema operativo sin tener que reiniciar en el BIOS de la tarjeta. Por ejemplo, este fue el enfoque adoptado por OpenBSD en 2005 con su controlador de pseudodispositivo bio(4) y la utilidad bioctl , que proporciona el estado del volumen y permite el control de LED/alarma/repuesto en caliente, así como los sensores (incluido el sensor de unidad ) para el monitoreo de la salud; [7] este enfoque ha sido adoptado y ampliado posteriormente por NetBSD en 2007 también. [8]
Con bioctl , el conjunto de características se mantiene intencionalmente al mínimo, de modo que cada controlador pueda ser compatible con la herramienta de la misma manera; la configuración inicial del controlador está destinada a realizarse a través del BIOS de la tarjeta, [7] pero después de la configuración inicial, todo el monitoreo y la reparación diarios deberían ser posibles con herramientas unificadas y genéricas, que es lo que bioctl está configurado para lograr.