Controlador de matriz de discos

Un controlador de matriz de discos es un dispositivo que administra las unidades de disco físicas y las presenta al ordenador como unidades lógicas . A menudo implementa RAID por hardware , por lo que a veces se le denomina controlador RAID . También suele proporcionar caché de disco adicional .

El término controlador de matriz de discos a menudo se abrevia de forma ambigua como controlador de disco , que también puede referirse a los circuitos responsables de gestionar las operaciones internas de la unidad de disco.

Un controlador de matriz de discos proporciona interfaces de front-end e interfaces de back-end.

• La interfaz de back-end se comunica con los discos controlados. Por lo tanto, su protocolo suele ser ATA (también conocido como PATA), SATA , SCSI , FC o SAS .
• La interfaz frontal se comunica con el adaptador de host (HBA, adaptador de bus de host) de un ordenador y utiliza:
  • Uno de los protocolos ATA, SATA, SCSI o FC; estos son protocolos populares utilizados por los discos, por lo que al usar uno de ellos un controlador puede emular un disco de forma transparente para una computadora.
  • Protocolos dedicados algo menos populares para soluciones específicas: FICON / ESCON , iSCSI , HyperSCSI , ATA sobre Ethernet o InfiniBand .

Un mismo controlador puede utilizar diferentes protocolos para la comunicación con el servidor y con el servidor. Muchos controladores empresariales utilizan FC en el servidor y SATA en el servidor.

En una arquitectura empresarial moderna, los controladores de matrices 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 la red (NAS) .

Estos sistemas de almacenamiento externo suelen adquirirse como un subsistema integrado compuesto por controladores RAID, unidades de disco, fuentes de alimentación y software de gestión. Son los controladores los que proporcionan las funcionalidades avanzadas (los distintos fabricantes las denominan de forma diferente):

• Conmutación automática a otro controlador (transparente para los ordenadores que transmiten datos).
• Operaciones de larga duración realizadas sin tiempo de inactividad
  • Formando un nuevo conjunto RAID
  • Reconstrucción de un conjunto RAID degradado (tras un fallo de disco)
  • Agregar un disco a un conjunto RAID en línea
  • Extracción de un disco de un conjunto RAID (funcionalidad poco frecuente)
  • Particionamiento de un conjunto RAID para separar volúmenes/LUN.
• Instantáneas
• volúmenes de continuidad del negocio (BCV)
• Replicación con un controlador remoto....

Un controlador de matriz de discos simple puede integrarse en un ordenador, ya sea como tarjeta de expansión PCI / PCIe o directamente en la placa base . Este tipo de controlador suele ofrecer la funcionalidad de adaptador de bus de host (HBA) para ahorrar espacio físico. Por ello, a veces se le denomina adaptador RAID .

A fecha de febrero de 2007 Intel comenzó a integrar su propio controlador Matrix RAID en sus placas base de gama alta, lo que permite controlar hasta 4 dispositivos y añadir 2 conectores SATA, para un total de 6 conexiones SATA (3 Gbit/s cada una). Para garantizar la compatibilidad con versiones anteriores , también incluye  un conector IDE capaz de conectar 2 dispositivos ATA (100 Mbit/s). 

Dado que los controladores RAID de hardware presentan volúmenes RAID ensamblados, los sistemas operativos no están obligados a implementar la configuración y el ensamblaje completos para cada controlador. Con frecuencia, solo se implementan las funciones básicas en el controlador de software de código abierto , mientras que las funciones extendidas se proporcionan directamente a través de archivos binarios por el fabricante del hardware.

Normalmente, los controladores RAID se pueden configurar completamente a través de la BIOS de la tarjeta antes de que se inicie el sistema operativo , y después de que este se haya iniciado, el fabricante de cada controlador ofrece utilidades de configuración propietarias , ya que el conjunto exacto de características 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 mantener completamente a través de los paradigmas comunes del sistema operativo, como ifconfig en Unix , sin necesidad de herramientas de terceros, cada fabricante de cada controlador RAID suele proporcionar su propio software propietario para cada sistema operativo que considere compatible, lo que garantiza la dependencia del proveedor y contribuye a problemas de fiabilidad. ^{[ 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 ]} lo que potencialmente compromete la estabilidad, confiabilidad y seguridad de su configuración, especialmente si se considera a largo plazo. ^{[ 2 ]} Sin embargo, esto depende en gran medida del controlador y de si hay documentación de hardware adecuada disponible 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 soportando solo sus respectivos controladores de dispositivo, este último hecho contribuye a la inflación 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 facilitar la identificación de la unidad a través del parpadeo del LED, la administración de alarmas, la designación de discos de reserva en caliente y la limpieza de datos §  RAID desde dentro del sistema operativo sin tener que reiniciar en la 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 proporcionan el estado del volumen y permiten el control de LED/alarma/reserva en caliente, así como los sensores (incluido el sensor de la unidad ) para el monitoreo de salud; ^{[ 7 ]} este enfoque fue posteriormente adoptado y extendido por NetBSD también en 2007. ^{[ 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 diseñada para realizarse a través de la BIOS de la tarjeta, ^{[ 7 ]} pero después de la configuración inicial, todo el monitoreo y reparación diarios deberían ser posibles con herramientas unificadas y genéricas, que es lo que bioctl está diseñado para lograr.