Los 6 grandes enemigos de RAID

Los arreglos de disco RAID ofrecen ventajas en términos de rendimiento y confiabilidad. Sin embargo, a pesar de su fiabilidad, es importante comprender las causas más comunes de fallas y pérdida de datos. Para hacerlo podemos generalizar que las fallas de los arreglos se deben a alguna de estas causas:

1. Fallo de discos duros
2. Fallo en la controladora RAID
3. Fallo en ventiladores
4. Fallo en fuentes de energía
5. Errores humanos
6. Sobrecalentamiento
7. Falta de mantenimiento
8. Ataques cibernéticos
9. Utilización de arreglos RAID básicos

Es sorprendente la cantidad de veces que los discos duros fallan debido a la falta de mantenimiento o a errores humanos cometidos al no seguir estas indicaciones básicas. Analicemos cada una de las causas para poder evitarlas.

RAID es el acrónimo en inglés de Redundant Array of Independent Disks, que en español significa Matriz Redundante de Discos Independientes. Sin embargo, es más común llamarlo arreglo de discos RAID. En este artículo, intercambiaremos los dos términos para referirnos al mismo concepto.

1.- Falla en Discos Duros

Las fallas en los discos duros son una de las causas más comunes de pérdida de datos en arreglos RAID. Los discos duros son el componente principal de almacenamiento de datos en una matriz RAID, y cualquier defecto o daño en un disco duro puede resultar en la corrupción o pérdida de la información almacenada en él.

Para proteger sus datos y minimizar la probabilidad de una falla en los discos de un arreglo RAID, se recomienda tomar las siguientes medidas:

Utilizar unidades de disco de alta gama

Es importante utilizar unidades de disco de alta gama o de calidad (High Quality) para garantizar la confiabilidad de los datos almacenados. Al elegir una unidad de disco, es recomendable optar por fabricantes reconocidos.

Además, es preferible utilizar unidades de disco de estado sólido (SSD). Estas unidades ofrecen beneficios como mayor velocidad de lectura y escritura, menor consumo de energía y mayor resistencia a golpes y vibraciones en comparación con los discos duros tradicionales. La elección de utilizar SSD puede mejorar tanto el rendimiento como la confiabilidad del sistema de almacenamiento.

Algunas de las características que se deben buscar al momento de elegir un disco duro son:

1. Velocidad de lectura/escritura secuencial: Busca valores altos, especialmente para tareas que demandan transferencia de archivos grandes (4K+ Mbps para lectura y escritura).
2. IOPS (operaciones de entrada/salida por segundo): Cuanto mayor sea el valor, mejor será el rendimiento para tareas como abrir aplicaciones y cargar archivos (especialmente importante para 4K+ IOPS aleatorios).
3. Capacidad de escritura total (TBW): Indica la cantidad de datos que se pueden escribir en el disco antes de que falle. Un valor alto es ideal para uso intensivo.
4. Garantía: Busca una garantía extendida (5 años o más) que indique la confianza del fabricante en la confiabilidad del disco.
5. Tasa de error de bits sin procesar (UBER): Un valor bajo indica una menor probabilidad de errores en la lectura/escritura de datos.
6. Tiempo medio entre fallos (MTTF): Indica la vida útil estimada del disco (busca valores superiores a 2 millones de horas).
7. Cifrado de hardware: Protege los datos contra accesos no autorizados.
8. TCG Opal 2.0: Estándar de seguridad avanzada para discos duros.
9. Caché: Un caché grande (512 MB o más) puede mejorar el rendimiento.
10. Tecnología de bajo consumo: Reduce el consumo de energía y la generación de calor.

Monitorear la salud de las unidades

Monitorear la salud de las unidades de disco es fundamental para prevenir problemas y garantizar la integridad de los datos. Para esto, es recomendable utilizar el software de monitoreo proporcionado por el fabricante del controlador RAID o utilizar herramientas de terceros específicas para este propósito.

Es importante prestar atención a las advertencias y errores que se reporten en el software de monitoreo. Estas alertas pueden indicar problemas potenciales en las unidades de disco, como sectores defectuosos o una disminución en la vida útil. Ante cualquier advertencia, es necesario tomar acciones correctivas de inmediato.

Si una unidad de disco presenta fallas o muestra signos de estar próxima a fallar, es crucial reemplazarla de inmediato. Una unidad defectuosa puede poner en peligro la integridad de los datos y causar un fallo en la configuración. Realizar reemplazos oportunos y preventivos ayuda a evitar situaciones de pérdida de datos y mantener el funcionamiento adecuado del arreglo RAID.

2.- Fallas en Controladores RAID

Otro componente crítico que puede experimentar fallas en una matriz RAID son los controladores. Estos dispositivos son responsables de la gestión y coordinación de los discos duros en la matriz, asegurando que la información se distribuya y proteja de acuerdo con la configuración seleccionada. Un fallo en el controlador RAID puede resultar en la incapacidad de acceder a los datos almacenados en la matriz o en la corrupción de los mismos, lo que puede tener consecuencias devastadoras para una organización.

Para minimizar la probabilidad de una falla en los controladores, se recomienda mantener el software actualizado. Esto implica asegurarse de que tanto el firmware del controlador como el software RAID estén actualizados a la última versión disponible.

Las actualizaciones de software suelen incluir correcciones de errores y mejoras de seguridad que pueden ayudar a prevenir fallos en los discos. Los fabricantes constantemente desarrollan actualizaciones para solucionar problemas conocidos, mejorar el rendimiento y agregar nuevas funciones a sus sistemas.

3.- Fallas en Ventiladores

Los ventiladores son componentes susceptibles de fallo. Una refrigeración inadecuada debido a un fallo en los ventiladores puede causar un sobrecalentamiento de los discos duros, lo que a su vez puede llevar a la pérdida de datos y a un mal funcionamiento general de la matriz.

Además de las recomendaciones generales de operar el arreglo RAID en un ambiente limpio y con una temperatura adecuada, podemos enlistar algunas sugerencias adicionales, como:

1. Monitorear la temperatura: Es importante monitorear la temperatura de la matriz RAID regularmente. El software de monitoreo del fabricante del controlador o una herramienta de terceros puede ayudarte a hacerlo.
2. Mantener los ventiladores limpios: La acumulación de polvo y suciedad en los ventiladores puede obstruir el flujo de aire y causar que la matriz se sobrecaliente. Es importante limpiar los ventiladores regularmente.
3. Reemplazar los ventiladores defectuosos: Si un ventilador falla, es importante reemplazarlo lo antes posible para evitar que la matriz se sobrecaliente.

4.- Fallos en Fuentes de Alimentación

Por otro lado, problemas en las fuentes de alimentación pueden resultar en cortes de energía repentinos que pueden corromper los datos almacenados en la matriz.

Algunas recomendaciones para evitar fallos en las fuentes de energía son:

1. Utilizar una fuente de alimentación de alta calidad y de fabricante reconocido.
2. Verificar que la capacidad de la fuente de alimentación sea suficiente para la matriz RAID
3. Utilizar una fuente de alimentación redundante para proteger la matriz si una fuente falla
4. Proteger la matriz RAID contra sobrecargas eléctricas

5.- Errores humanos

Los errores humanos representan una de las principales amenazas para la integridad de los datos almacenados en una matriz de almacenamiento RAID. A pesar de los avances tecnológicos y las sólidas medidas de seguridad implementadas en estos sistemas, la posibilidad de cometer errores involuntarios por parte de los usuarios sigue siendo una preocupación constante.

Eliminación accidental de datos. Es uno de los errores humanos más comunes que puede provocar fallas y pérdida de datos en una matriz RAID. Este tipo de error puede ocurrir, por ejemplo, cuando un usuario borra por error archivos importantes, o cuando se elimina una parte crítica de la configuración de la matriz sin querer. La pérdida de datos resultante de estas acciones puede ser devastadora y difícil de revertir, lo que subraya la importancia de ser extremadamente cuidadoso al manipular información en una matriz.

Configuración inadecuada. Además, la configuración incorrecta de la matriz es otro error humano que puede tener consecuencias catastróficas. Una configuración inadecuada de los parámetros de almacenamiento, redundancia y distribución de datos en la matriz puede hacer que esta no funcione como se espera, resultando en una pérdida de datos o en un mal funcionamiento general del sistema.

Gestión inadecuada de los recursos. Cuando se excede la capacidad de almacenamiento o de procesamiento de la matriz RAID debido a una mala planificación o una gestión inadecuada de los recursos, se corre el riesgo de experimentar un rendimiento deficiente, fallos en la matriz e incluso pérdida de datos. Los usuarios deben ser conscientes de las capacidades y limitaciones de la matriz y tomar medidas proactivas para evitar sobrecargas innecesarias que puedan comprometer la integridad de los datos.

6.- Sobrecalentamiento

El sobrecalentamiento es otro factor que puede llevar a fallas y pérdida de datos en las matrices RAID. Si la temperatura dentro de la matriz supera el límite recomendado, los discos duros pueden verse afectados negativamente, lo que puede provocar la pérdida de datos.

Para prevenir los efectos negativos del sobrecalentamiento en una matriz RAID, es fundamental proporcionar una adecuada refrigeración y ventilación al sistema. Se pueden implementar medidas como la instalación de ventiladores adicionales, la mejora en la circulación del aire en el entorno de almacenamiento y el aseguramiento de que los componentes estén ubicados en un lugar con una temperatura ambiente adecuada.

Además, es importante tener en cuenta que el sobrecalentamiento no solo afecta a los discos duros, sino que también puede dañar otros componentes de la matriz RAID, como los controladores RAID o las fuentes de alimentación. Un sobrecalentamiento prolongado y no controlado puede acortar la vida útil de los componentes y aumentar la probabilidad de fallos en el sistema en su totalidad.

Mantener la matriz RAID en un ambiente limpio y con una temperatura adecuada es importante, por lo que se recomienda:

1. Monitorear la temperatura
2. Mantener los ventiladores limpios
3. Garantizar un flujo de aire adecuado
4. Utilizar un rack abierto que permita un mejor flujo de aire
5. Evitar colocar objetos cerca de la matriz RAID
6. Utilizar la cantidad adecuada de unidades de disco: No sobrellenes la matriz con demasiadas unidades de disco, ya que esto puede generar calor adicional
7. Actualizar el firmware del controlador RAID: Asegúrate de tener la última versión del firmware del controlador RAID. Las actualizaciones pueden incluir mejoras en la gestión de la temperatura.
8. Configurar alertas de temperatura: Configura alertas de temperatura para que te avisen si la temperatura de la matriz RAID supera un umbral determinado.

7.- Falta de mantenimiento

La falta de mantenimiento en una matriz de almacenamiento RAID puede tener consecuencias graves, incluyendo fallos y pérdida de datos. Es fundamental contar con un programa de mantenimiento adecuado para garantizar el correcto funcionamiento y la integridad de la matriz.

Controladores y el firmware actualizados. Otro aspecto clave del mantenimiento de una matriz de almacenamiento RAID es mantener los controladores y el firmware actualizados. Los fabricantes de hardware suelen lanzar actualizaciones de firmware y controladores para corregir errores, mejorar el rendimiento y fortalecer la seguridad. Actualizar regularmente los controladores y el firmware de la matriz puede ayudar a mantenerla en buen estado y prevenir fallas y pérdida de datos debido a vulnerabilidades conocidas.

Además, es importante realizar comprobaciones regulares para asegurar el buen estado de los discos duros y otros componentes de la matriz. Esto puede incluir realizar pruebas de rendimiento, verificar el estado de salud de los discos y monitorear los registros de eventos en busca de posibles errores o advertencias. Estas comprobaciones periódicas pueden ayudar a detectar problemas tempranamente y tomar medidas correctivas antes de que ocurra una falla grave.

Sugerencias

1. Realizar un mantenimiento regular para verificar que todos los componentes funcionen correctamente.
2. Limpiar la matriz RAID con regularidad para eliminar el polvo y la suciedad que puedan obstruir el flujo de aire.

8.- Ataques cibernéticos

 Los ataques cibernéticos también pueden causar fallas y pérdida de datos en los arreglos RAID. Los hackers pueden aprovechar vulnerabilidades en la seguridad de la red o el sistema para infiltrarse en la matriz y corromper o eliminar datos. La implementación de medidas de seguridad adecuadas es esencial para prevenir estos ataques.

Una de las formas más comunes de hackeo es a través del malware, como virus, gusanos y troyanos. Estos programas maliciosos pueden infectar la matriz RAID a través de descargas de archivos no seguros, correos electrónicos de phishing o sitios web comprometidos. Una vez dentro, pueden acceder y dañar los datos almacenados en la matriz.

Además del malware, los hackers también pueden llevar a cabo ataques de denegación de servicio (DDoS), que buscan sobrecargar la red o el sistema para que deje de responder. Esto puede resultar en la interrupción de los servicios de la matriz y posiblemente en la pérdida de datos.

Estos son algunos de los ejemplos de ataques cibernéticos a sistemas de matrices RAID enlistados por Gemini.

1. Ataques de ransomware:

• CryptoLocker: En 2013, el ransomware CryptoLocker infectó a miles de usuarios de Windows, cifrando sus archivos y exigiendo un rescate a cambio de la clave de descifrado. Los sistemas RAID no estaban exentos de este ataque, y muchos usuarios perdieron sus datos al no tener una copia de seguridad.
• WannaCry: En 2017, el ransomware WannaCry se propagó a través de una vulnerabilidad en el protocolo SMB de Windows, infectando a más de 200.000 equipos en todo el mundo. Los sistemas RAID también fueron vulnerables a este ataque, y muchas empresas se vieron obligadas a pagar el rescate para recuperar sus datos.

2. Ataques de malware:

• Shamoon: En 2012, el malware Shamoon destruyó los datos de miles de ordenadores en empresas de Oriente Medio. El malware se dirigió específicamente a los sistemas RAID, sobrescribiendo los datos con ceros y haciendo que fueran irrecuperables.
• Petya: En 2017, el malware Petya se propagó a través de una actualización de software infectada, infectando a miles de equipos en todo el mundo. El malware cifró los datos del disco duro y exigió un rescate a cambio de la clave de descifrado. Los sistemas RAID también fueron vulnerables a este ataque, y muchas empresas perdieron sus datos.

Sugerencias

1. Mantener el software actualizado: Asegúrate de tener las últimas actualizaciones del sistema operativo, software antivirus y antimalware. Las actualizaciones corrigen vulnerabilidades que pueden ser explotadas por atacantes.
2. Utilizar contraseñas seguras: Utiliza contraseñas seguras y únicas para acceder al sistema y a la matriz RAID.
3. Habilitar la autenticación de dos factores:
4. Cifrar la matriz RAID: Cifrar la matriz RAID ayuda a proteger tus datos en caso de que esta sea robada o hackeada.
5. Utilizar permisos de acceso: Configura permisos de acceso para que solo los usuarios autorizados puedan acceder a la matriz RAID.
6. Monitorizar la actividad de la red: Monitoriza la actividad de la red para detectar cualquier actividad sospechosa.
7. Monitorizar los archivos de registro: Monitoriza los archivos de registro del sistema y de la matriz RAID para detectar cualquier actividad inusual.
8. Utilizar herramientas de seguridad: Utiliza herramientas de seguridad para detectar y eliminar malware.

9.- Uso de arreglos RAID muy básicos

Las soluciones RAID de nivel básico a menudo enfrentan varias limitaciones. Por lo general, RAID se implementa solo en software, lo que limita su robustez, o carece de soporte para el almacenamiento en caché de DRAM, lo cual afecta el rendimiento de RAID, especialmente cuando se utilizan discos duros tradicionales. Esto puede limitar la robustez de la solución, ya que el software puede ser más propenso a errores y problemas de compatibilidad.

Estas soluciones basadas en software dependen del Sistema Operativo, el cual puede ser comprometido en presencia de malware.

Además, las capacidades de gestión y solución de problemas en las soluciones RAID de nivel básico son limitadas en comparación con los productos de controlador RAID más completos. Esto puede dificultar la configuración, la administración y la solución de problemas de la matriz RAID, lo que requiere un esfuerzo adicional de capacitación y apoyo para los administradores de sistemas.

Por el contrario, los controladores RAID avanzados ofrecen mejores mecanismos para detectar y corregir errores de lectura/escritura en las unidades, lo que reduce considerablemente la posibilidad de pérdida de datos debido a un fallo de la unidad. Además, implementan mecanismos de protección de datos como la memoria caché con protección contra escritura, lo que evita la corrupción de datos en situaciones de fallo de alimentación o errores del sistema.

Aunado a su capacidad para prevenir la pérdida de datos, los controladores RAID avanzados también ofrecen funciones adicionales. Estas funciones incluyen la caché de escritura no volátil, que mejora el rendimiento al guardar temporalmente datos en una memoria especial antes de escribirlos en los discos; la migración en caliente de unidades, que permite reemplazar discos defectuosos sin detener la operación del sistema; y la reconstrucción automática de RAID, que facilita y acelera el proceso de restaurar el arreglo RAID en caso de un fallo de una unidad. Estas características avanzadas mejoran la disponibilidad y confiabilidad de la configuración RAID, ofreciendo una mayor protección a los datos almacenados.

Algunas de las funcionalidades avanzadas a buscar son:

1. BBU (Battery-Backed Write Cache):

El BBU (Battery-Backed Write Cache) es un tipo de caché de memoria volátil respaldada por una batería. Cuando se escribe un dato en una matriz RAID, primero se guarda en la caché BBU. Luego, ésta se encarga de escribir los datos en las unidades de disco en segundo plano. La principal ventaja de utilizar una caché BBU es que, en caso de un fallo de alimentación o un error del sistema, los datos almacenados ella no se perderán, gracias a la alimentación continua proporcionada por la batería. Sin embargo, la principal desventaja de una caché BBU es que es más costosa que una caché TBBU.

2.- Reconstrucción automática de RAID

La reconstrucción automática de RAID es una característica crucial que brinda a las matrices RAID la capacidad de restaurar automáticamente un volumen RAID degradado en el caso de un fallo de una de las unidades de disco. Cuando una unidad de disco falla en un sistema RAID, la matriz RAID se coloca en un estado degradado, lo que significa que la matriz puede seguir funcionando pero con una menor capacidad de almacenamiento y un mayor riesgo de sufrir un fallo completo.

La reconstrucción automática de RAID  también se puede encontrar con los siguientes términos, los cuales cambian dependiendo del fabricante:

• “Automatic RAID rebuild”.
• “RAID auto-rebuild”
• “Automatic drive rebuild”
• “Failed drive recovery”
• “RAID recovery”

Durante la reconstrucción automática, los datos almacenados en la unidad fallida se copian y se redistribuyen en las unidades restantes de la matriz RAID para restaurar la redundancia y garantizar la integridad de los datos. Este proceso puede llevar tiempo y recursos del sistema, ya que implica la redistribución de una gran cantidad de información, pero es fundamental para mantener la operatividad de la matriz y evitar la pérdida de datos.

Es importante destacar que la reconstrucción automática de RAID requiere que las unidades de disco restantes en la matriz estén en buen estado y funcionando correctamente. Si una segunda unidad de disco falla durante el proceso de reconstrucción, se corre el riesgo de perder todos los datos almacenados en la matriz. Por esta razón, es crucial realizar copias de seguridad regulares de los datos para minimizar el impacto de posibles fallos y reducir el tiempo de inactividad.

3.- Hot Swap

La característica de “hot swap” o “intercambio en caliente” es una funcionalidad importante en los arreglos RAID. Permite reemplazar un disco duro dañado o en mal estado sin tener que apagar el sistema. Esto significa que el arreglo RAID puede seguir funcionando y atendiendo las solicitudes de lectura/escritura mientras se realiza el cambio del disco defectuoso.

Gracias a esta capacidad, se minimizan los tiempos de inactividad y se ofrece una mayor disponibilidad del sistema. Además, el “hot swap” también facilita el proceso de mantenimiento, ya que no se requiere detener por completo el sistema para reemplazar un disco.

Es importante tener en cuenta que esta función de intercambio en caliente depende tanto del hardware como del software utilizado, y no todos los sistemas RAID o discos duros son compatibles con este proceso. Por lo tanto, es vital verificar la compatibilidad de los componentes y seguir las instrucciones proporcionadas por el fabricante para realizar un intercambio en caliente de manera segura y efectiva.

En algunos casos, puede ser posible cambiar un disco duro dañado en un arreglo RAID sin apagar el sistema operativo. Sin embargo, esto no siempre es posible y se debe consultar la documentación de la controladora RAID para determinar si es compatible con esta función.

Recomendaciones generales para prevenir la pérdida de datos en RAID

Es importante tener en cuenta que RAID no es una copia de seguridad. Si bien RAID puede proteger contra la pérdida de datos en caso de un fallo de la unidad, no protege contra la pérdida de datos causada por errores humanos, daños por software o desastres naturales.

Elegir el nivel RAID adecuado

Para prevenir la pérdida de datos, es recomendable elegir el nivel RAID adecuado para su sistema. Para ello, se debe considerar tanto la protección de datos como la capacidad de almacenamiento.

El nivel RAID 1 (Espejo) ofrece la mejor protección contra la pérdida de datos, ya que los datos se copian en unidades duplicadas. Sin embargo, este nivel requiere al menos dos unidades y no ofrece una gran capacidad de almacenamiento.

El nivel RAID 5 (Paridad) ofrece un equilibrio entre protección de datos y capacidad de almacenamiento. En este nivel, la información se distribuye entre al menos tres unidades, lo que permite que una unidad falle y aún se puedan recuperar los datos. Sin embargo, si una segunda unidad falla, puede perderse la información completa.

El nivel RAID 6 (Paridad doble) ofrece la mejor protección contra fallos de dos unidades. En este nivel, se requiere al menos cuatro unidades, lo que hace que el costo sea más alto y que la unidad total sea más lenta en la escritura.

Es importante elegir el nivel RAID adecuado según las necesidades del sistema, asegurándose de que se tenga suficiente capacidad de almacenamiento y protección de datos. También es importante verificar regularmente el estado de las unidades de almacenamiento y realizar copias de seguridad regulares para minimizar la posibilidad de pérdida de datos.

Realizar copias de seguridad regularmente

Realizar copias de seguridad regularmente es esencial para garantizar la seguridad y la recuperación de los datos en caso de fallos en el arreglo RAID, desastres naturales o ataques cibernéticos. Las copias de seguridad ayudan a proteger los datos y facilitan su recuperación en situaciones de pérdida inesperada.

Implementar un plan de recuperación de desastres

Implementar un plan de recuperación de desastres es crucial para asegurar la recuperación de los datos y la restauración de sistemas en caso de situaciones graves como incendios o inundaciones. A continuación, se presentan algunas recomendaciones clave para elaborar un plan de recuperación de desastres:

1. Es importante tener una copia de seguridad actualizada de los datos y mantenerla en un lugar seguro y accesible.
2. Es necesario contar con un plan de recuperación de infraestructura, que incluya una lista de los equipos y componentes críticos para el sistema, y un plan de acción para su recuperación en caso de una falla. Este plan debe incluir un cronograma de mantenimiento y pruebas de los sistemas para garantizar su funcionamiento óptimo.
3. Un buen plan de comunicación es esencial. Los miembros del equipo deben estar informados sobre el protocolo a seguir en caso de emergencia y conocer las responsabilidades de cada uno. También deben ser conscientes de los procedimientos de recuperación y de las medidas necesarias para salvaguardar los datos críticos.

Por lo anterior podemos decir que es crucial recordar que el cuidado preventivo y la atención a los detalles son fundamentales para garantizar la protección y el buen funcionamiento de un arreglo de discos RAID. Recuerda siempre realizar copias de seguridad periódicas, monitorear regularmente la salud de los discos y mantener actualizado el sistema operativo y el software de gestión del RAID para evitar contratiempos innecesarios.