UNIDAD III Tecnologías informáticas de almacenamiento

UNIDAD III
Tecnologías informáticas de almacenamiento electrónico de información
El problema del almacenamiento de datos.
Almacenar datos y respaldar información siempre ha sido una de las necesidades más
importantes a resolver por parte de las empresas de computación. En los últimos años se ha
desarrollado un importante movimiento que pone énfasis en el almacenamiento en nube,
aunque se cuestiona su confiabilidad.
El avance de los dispositivos de almacenamiento físico ha sido vertiginoso y sigue, confiando
en que las nuevas tecnologías no lo perjudican. Cada día se hace más ventajoso para los
usuarios poder disponer de los archivos de una forma cómoda y práctica. En este caso nada
más fácil que acceder a un directorio virtual, en vez de respaldar información en una
computadora o memoria extraíble.
En la actualidad existen servicios de almacenamiento virtual gratuitos y pagos, con diferentes
capacidades y funcionalidades. Algunos de ellos ofrecen la capacidad de sincronizarlo con
dispositivos de telefonía celular y realizar respaldos de la información guardada, y otros están
destinados a tipos específicos de archivos.
Aunque todas parezcan ventajas frente al almacenamiento fijo, hay quienes miran con
desconfianza el almacenamiento remoto, preocupándose por la confidencialidad de los datos.
El sistema de almacenamiento podría ser burlado en su seguridad y vulnerados los datos de
los archivos. Es por eso que varias empresas comenzaron a utilizar un sistema que combina
ambas alternativas almacenando información confidencial en dispositivos físicos.
Almacenamiento tradicional de datos y archivos.
La mayor parte de las organizaciones que implementaron sus sistemas entre las décadas de
los 70 y los 80, lo hicieron bajo el concepto del ambiente tradicional de archivos. Las
necesidades de información que surgían en distintas áreas funcionales o bien en diferentes
unidades de negocio, se resolvían por medio de distintos sistemas de información
independientes. Las distintas áreas crearon sus propios sistemas y archivos de datos.
A nivel gerencial los administradores de la organización tenían que lidiar con reportes e
información proveniente de sistemas distintos, que en algunos casos eran incongruentes entre
sí, generando en los directivos desconfianza acerca de la verosimilitud de la información
proporcionada por los sistemas.
Los archivos que generan y manipulan los sistemas de información se guardan en dispositivos
de almacenamiento secundario, típicamente discos duros o cintas magnéticas.
Existen distintas técnicas para el almacenamiento y posterior recuperación de los archivos:
Acceso Secuencial
Bajo esta técnica los registros de un archivo se recuperan, uno a uno, en el mismo orden físico
en que fueron almacenados. Un ejemplo de acceso secuencial podría ser un sistema de
nómina, donde los registros correspondientes a los recibos de sueldos se deben acceder, uno
por uno, generando el medio de pago respectivo.
Acceso Directo
Con este método se puede localizar directamente un registro determinado a través de su
campo clave. Existen dos formas de llevar a cabo el acceso directo:
Acceso Directo por Índices: consiste en mantener una tabla, a modo de índice, que relaciona
los valores de los campos clave con la posición física en la que está ubicado el registro en el
archivo. Se puede hacer una analogía entre el índice de un archivo y el índice de un libro.
Acceso Directo con Algoritmo de Transformación: consiste en aplicar un algoritmo o fórmula
matemática al valor del campo clave de un registro, obteniendo como resultado la posición
física donde se encuentra almacenado el registro.
Problemas comunes en sistemas de almacenamiento tradicional
Los principales problemas del ambiente tradicional de archivos son:
Redundancia de Datos: La redundancia de datos se produce por la existencia de los mismos
datos en diferentes archivos. Por ejemplo un sistema de cuentas corrientes de ventas
seguramente tendrá un archivo maestro de clientes; paralelamente el área de marketing
podría tener también un archivo con los mismos clientes. Suele ocurrir en estos casos que un
mismo cliente archivado en ambas áreas, cuentas corrientes y marketing, tenga un código de
identificación distinto en cada una de éstas. Un cliente que cambia de domicilio es posible que
en un momento dado tenga registrado distintos domicilios, según se consulte en el área de
cuentas corrientes o en marketing.
Dependencia programas-datos: Consiste en la estrecha relación entre los archivos de datos y
los programas que acceden a éstos. El conocimiento de la organización de los datos y de las
técnicas para acceder a ellos forma parte del código con el que están escritos los programas
que los utilizan. En esta situación es imposible alterar la estructura de los archivos (por
ejemplo la cantidad de campos, su tamaño o tipo de dato que puede contener) o la técnica de
acceso a ellos (por ejemplo secuencial, indexado, directo, etc.) sin tener que modificar todos
los programas que utilizan estos archivos.
Falta de Flexibilidad: Los sistemas cuyos datos se organizan en un ambiente tradicional sólo
pueden brindar los reportes de rutina que están programados de antemano. Si un usuario del
sistema requiere un nuevo informe que reúna los datos en una forma no prevista con
anterioridad se deberá construir un programa que lo genere, insumiendo horas de trabajo de
los programadores.
Pobre Seguridad: La diseminación de los archivos en distintas áreas trae como consecuencia
que no exista un control unificado sobre el acceso que pueden tener los usuarios a los
mismos. Los controles de acceso deben implementarse en cada uno de los programas que los
acceden. Por ejemplo el archivo de clientes del área cuentas corrientes puede tener fuertes
restricciones en cuanto al acceso al mismo, por otro lado puede ser muy fácil acceder al
mismo archivo que existe en el área de marketing.
Dificultad para Compartir y Disponer de los Datos: La falta de una administración centralizada
de los datos que provoca los problemas mencionados ut supra hace que sea difícil acceder a
los datos. Por otra parte, dado que los archivos tienen distinta estructura y codificación resulta
muy difícil y complejo compartir datos entre los distintos sistemas.
Consideraciones empresariales al evaluar medios de almacenamiento.
Existen cuatro razones básicas por las que una compañía realiza actividades de
almacenamiento:
Reducción de los costos de transporte-producción
El almacenamiento y el inventario asociado al mismo son dos factores que generan nuevos
gastos. No obstante, ese aumento de costos se compensa con la disminución de los de
transporte y producción, ya que se mejora la eficiencia de ambos procesos.
Coordinación entre el suministro y la demanda
Las compañías que tienen una producción de carácter estacional y una demanda
racionalmente constante suelen tener problemas de coordinación entre la demanda y el
suministro. Un ejemplo de esta situación son las empresas de alimentación, ya que, para
mantener su oferta de frutas y vegetales enlatados, deben almacenar toda su producción en
las épocas de recogida con el fin de abastecer el mercado el resto del año. Siempre que sea
demasiado costoso coordinar de forma precisa la demanda y el suministro es necesario el uso
de almacenes.
Precio de los productos
Aquellas mercancías y artículos que experimentan grandes variaciones en el precio de un
periodo a otro, (Cobre, acero, petróleo) pueden obligar a las compañías a hacer compras de
los mismos por adelantado, de modo que se obtengan a precios más bajos, compensando así
el costo de los almacenes necesarios para su mantenimiento.
Apoyo al proceso de producción
El almacenamiento puede formar parte del proceso de producción. La fabricación de ciertos
productos como quesos, vinos o licores, requiere un periodo de almacenamiento para su
maduración. No obstante los almacenes no solo sirven para guardar el producto en esta fase
de su fabricación, sino que también sirven para mantener el depósito la mercancía libre de
impuestos hasta el momento de su venta. De esta manera la compañía puede retrasar el pago
de los impuestos hasta que el producto sea vendido.
Apoyo al proceso de comercialización
La comercialización generalmente se ocupa de cuándo y cómo estará disponible en el
mercado. Aquí el almacenamiento se emplea para dar valor a un producto, de modo que si se
almacena el mismo cerca del cliente, el tiempo de entrega, por ejemplo disminuye. Esta
mejora en el servicio al comprador puede producir un incremento de las ventas.
Estructura de datos y archivos
Estructura de datos
Las estructuras de datos determinan la conexión lógica entre los datos y afectan el
procesamiento físico de los datos.
Una estructura de datos es una clase de datos que se puede caracterizar por su organización
y operaciones definidas sobre ella. Algunas veces a estas estructuras se les llama tipos de
datos.
Una estructura de datos es una colección de datos que pueden ser caracterizados por su
organización y las operaciones que se definen en ella. Las estructuras de datos son muy
importantes en los sistemas de computadora.
Estructura de archivos.
Los sistemas de archivos (filesystem en inglés), estructuran la información guardada en una
unidad de almacenamiento (normalmente un disco duro) de una computadora, que luego será
representada ya sea textual o gráficamente utilizando un gestor de archivos. La mayoría de los
sistemas operativos poseen su propio sistema de archivos. Lo habitual es utilizar dispositivos
de almacenamiento de datos que permiten el acceso a los datos como una cadena de bloques
de un mismo tamaño, a veces llamados sectores, usualmente de 512 bytes de longitud.
El software del sistema de archivos es responsable de la organización de estos sectores en
archivos y directorios y mantiene un registro de qué sectores pertenecen a qué archivos y
cuáles no han sido utilizados. En la práctica, un sistema de archivos también puede ser
utilizado para acceder a datos generados dinámicamente, como los recibidos a través de una
conexión de red (sin la intervención de un dispositivo de almacenamiento).
Organización de datos y archivos.
Almacenamiento físico de los archivos
El almacenamiento físico de archivos se realiza en grupos o clusters.
Los cuales son un conjunto de sectores tratados como grupo para efectos de
lectura o grabación, por ser la “unidad de almacenamiento más pequeña accesible
para una computadora”. La cantidad de sectores (segmentos de almacenamiento
en el disco) que utiliza el Sistema Operativo (SO) para leer o escribir información;
normalmente un clúster está formado por dos a ocho sectores, cada uno de los
cuales mantiene un cierto número de bytes (caracteres).
Cuando la computadora almacena un archivo en un disco, el SO registra el
número del grupo que contiene el inicio del archivo en una Tabla de Asignación
de Archivos.
Conceptos fundamentales de los datos.
Campo
Un campo es un conjunto de caracteres capaz de suministrar una determinada información
referida a un concepto. Un campo es un elemento de datos elementales tales como nombre y
apellido, numero de documento, domicilio, etc.Al igual que en las variables, al definir un campo hay que indicar claramente sus tres
características:
Nombre: Nombre que identifica a ese conjunto de caracteres
Tipo: Tipo de caracteres que puede contener (alfabético, entero, etc.)
Tamaño: Cantidad de caracteres que puede contener.
Registro
Un registro es un conjunto de campos referentes a una entidad en particular y constituyen una
unidad para su proceso.
Archivo
Es el conjunto de registros homogéneos referidos a objetos de la misma naturaleza o del
mismo tipo, almacenados en un soporte externo, que presenta entre sí una relación lógica y
que pueden ser consultados individualmente de forma iterativa o sistemática.
Base de datos
Es una colección de archivos relacionados lógicamente, que se estructura en diferentes
formas para reducir duplicaciones y proporcionar un mejor acceso a los datos. Constituye el
nivel más alto en la jerarquía de organización de los datos, siendo el nivel más bajo el
carácter.
Tipos de bases de datos.
Se denomina base de datos a un conjunto de información sobre una temática determinada, la
cual es almacenada de forma metódica con el propósito de ser utilizada en la posteridad.
Actualmente, las bases de datos son realizadas en formato digital, lo que permite acumular
una gran cantidad de información, en poco espacio y acelerar su búsqueda ulterior.
BASE DE DATOS BIBLIOGRÁFICA: esta clase de base de datos contiene información acerca
del autor de una producción bibliográfica, el título, fecha de publicación, edición, entre otras.
También suele contener una sinopsis de la publicación, pero nunca presentara el texto en su
totalidad.
BASES DE DATOS DE TEXTO COMPLETO: contiene la totalidad de una determinada fuente
de carácter primario, incluyendo todo su contenido y todas sus ediciones. Es decir que se
constituyen por los propios documentos con su respectivo texto. Suelen, además, incluir un
resumen o descripción con el propósito de acelerar la búsqueda.
BASES DE DATOS ESTÁTICAS: con este término se hace referencia aquellas bases de datos
de sólo lectura. Su propósito esencial consiste en el almacenamiento de información de
carácter histórico, con el fin de que luego sea usada para analizar la conducta de una serie de
datos a lo largo del tiempo. De esta manera, es posible efectuar proyecciones y actuar en
consecuencia.
BASES DE DATOS DINÁMICAS: reciben esta denominación debido a que los datos allí
acumulados son reformados con el correr del tiempo. De esta manera se realizan acciones
tales como actualizaciones, eliminaciones o agregado de datos, más allá de las acciones
básicas de consulta.
Almacén de datos y minería de datos.
Es una técnica para consolidar y administrar datos desde variadas fuentes con el propósito de
responder preguntas de negocios y tomar decisiones.
El proceso de Almacen de datos debe proveer:
-la información correcta,
-a la persona indicada,
-en el formato adecuado,
-y en el tiempo preciso.
Consolidar datos desde una variedad de fuentes -Transformación de Datos.
Manejar grandes volúmenes de datos-Procesamiento y Administración de
Datos.
Acceder a los datos de una forma más directa, y analizarlos para obtener relaciones complejas
entre los mismos
Minería de datos
La minería de datos emplea de forma sistemática diversas técnicas de análisis de datos en los
procesos de toma de decisiones empresariales utilizando la información oculta en grandes
bancos de datos que diariamente se generan en la actividad económica, con posibilidad de
aumentar el beneficio, pero también con graves riesgos para preservar la intimidad de las
personas.
Estructuras de base de datos.
El conjunto unificado de información, resultante de nuestro proyecto informático y, que
será compartida por los diferentes usuarios de la organización, va a conformar la
denominada Base de Datos.
La función básica de una base de datos es permitir el almacenamiento y la recuperación
de la información necesaria, para que las personas de la organización puedan tomar
decisiones. Es así que las Bases de Datos se tornan esenciales para la supervivencia de
cualquier organización; pues los datos estructurados constituyen un recurso básico para
todas las organizaciones.
Dependiendo de la capacidad de almacenamiento y procesamiento del hardware, la
organización puede contar con una única Base de Datos, o con múltiples Bases de
Datos.
Tecnologías de almacenamiento.
El conjunto de actividades que se realiza en los almacenes tiene como objetivo fundamental,
la conservación de las mercancías durante el período que media entre su producción o la
llegada al país procedente del exterior y el consumo.
La tecnología de almacenamiento abarca la forma de conservación del inventario, las
operaciones de transportación interna e izaje, los sistemas de almacenamiento y
desplazamiento de los flujos de carga y la mecanización o automatización de los trabajos de
índole operativo-organizativo, así como la organización integral de la actividad.
El valor fundamental de la tecnología de almacenamiento, crece simultáneamente con los
ritmos de desarrollo de la producción.
Del crecimiento constante de la producción se desprende la exigencia de un mayor control de
inventario en los almacenes. Por esto es imprescindible prestarle la debida atención al
desarrollo de la tecnología de almacenamiento.
Tecnología de disco magnético y de cinta.
DISCOS MAGNÉTICOS
Los discos magnéticos, ya sean discos duros o flexibles, son utilizados, junto a las unidades
de CD-ROM y unidades de DVD, entre otras, como dispositivos de almacenamiento
secundario. A diferencia de la memoria principal, cuyos datos permanecen en ella un tiempo
limitado (hasta que dejamos de suministrar energía eléctrica), son capaces de conservar la
información de manera permanente, o al menos mientras su estado físico sea óptimo, puesto
que un mal uso o mantenimiento de los mismos, así como la acción de condiciones externas,
pueden alterar y perjudicar su funcionalidad.
No obstante, a pesar de que los CDs y los discos tienen la misma finalidad, se distinguen en
muchos aspectos tales como su tecnología, modo y capacidad de almacenamiento, tiempo de
acceso y transferencia de bytes, seguridad y mantenimiento de los datos, así como en el coste
de fabricación.
Desde el punto de vista de almacenamiento de la información, mientras que en los discos
magnéticos es la acción de un campo magnético el que realiza la lectura/escritura, en un CD
esta es realizada por efecto de un rayo láser.
Dentro de los discos magnéticos, nos centraremos mayormente en su tecnología, materiales
para su fabricación, estructura interna y modo de lectura/escritura de bytes.
Tecnologías de Disco Óptico.
Los discos ópticos, independientemente de que sean CD o DVD, están fabricados en diversas
capas de materiales de las que destacan principalmente tres:
Policarbonato: Es la masa del disco, lo que se suele llamar 'el plástico'. Se trata de una pasta
hecha con un material de carbono muy similar a los polivinilos y otros materiales plásticos que
se utilizan en la industria de los tubos y conducciones. El policarbonato se ablanda a elevadas
temperaturas (quien haya dejado un Cd en el salpicadero de un coche en un día de verano
durante varias horas lo habrá comprobado) y es rígido a temperatura ambiente.
Tinte fotosensible: El policarbonato, además de ofrecer la necesaria rigidez al disco óptico,
soporta en su seno un tinte fotosensible, que es el segundo componente, y el más importante,
de los CD y DVD. La mezcla del policarbonato y el tinte produce una pasta de color verde
azulado. Este color, que es el que se ve en la cara no impresa de muchos discos ópticos
grabables, se debe al tinte fotosensible.
Recubrimiento metálico: Se trata de una capa de metal de grosor imperceptible que recubre la
cara legible del disco. El metal empleado en esta capa es uno de los factores que definen la
calidad del disco. Las marcas más baratas suelen emplear aluminio, mientras que los discos
de gama media incorporan plata y los de gama alta oro. Los mejores recubrimientos están
hechos con una aleación de oro y plata. Del tipo de metal empleado depende la durabilidad
del disco. Esto es el tiempo durante el que el disco guardará y transmitirá correctamente la
información que contiene. La función del recubrimiento metálico es reflejar el rayo láser del
lector.
Almacenamiento de Estado Sólido.
Es una unidad de estado sólido o SSD (acrónimo en inglés de solid-state drive) es un
dispositivo de almacenamiento de datos que usa una memoria no volátil, como la memoria
flash, o una memoria volátil como la SDRAM, para almacenar datos, en lugar de los platos
giratorios magnéticos encontrados en los discos duros convencionales. En comparación con
los discos duros tradicionales, las unidades de estado sólido son menos susceptibles a golpes,
son prácticamente inaudibles y tienen un menor tiempo de acceso y de latencia. Los SSD
hacen uso de la misma interfaz que los discos duros, y por tanto son fácilmente
intercambiables sin tener que recurrir a adaptadores o tarjetas de expansión para
compatibilizarlos
con
el
equipo.
Aunque técnicamente no son discos a veces se traduce erróneamente en español la "D" de
SSD como disk cuando en realidad representa la palabra drive, que podría traducirse como
unidad
o
dispositivo.
Se han desarrollado dispositivos que combinan ambas tecnologías, es decir discos duros y
memorias flash, y se denominan discos duros híbridos.
Productividad mejorada
Acelera el procedimiento aleatorio de E/S para aumentar la productividad, especialmente para
aplicaciones con transacciones intensivas
Flexibilidad operativa
Modelos de servidor FC, iSCSI y SAS soportan configuraciones DAS y SAN.
Alta disponibilidad
Diseños de hardware sin punto de fallo, protección RAID y soporte MPIO para minimizar los
periodos de inactividad del sistema inducidos por fallos de hardware.
Mejor eficiencia
Potencia las unidades SSD de 2,5" para reducir los requisitos de potencia, refrigeración y
huella.
DAS, NAS y SAN
NAS
Si desea optimizar sus recursos de memoriade un modo eficaz y económico, apueste por el
servidor NAS (Network Attached Storage). Equipado con un procesador y un sistema
operativo, discos duros conectados a través de RAID y una tarjeta de red, las aplicaciones del
servidor NAS ponen a disposición del usuario una memoria de alta velocidad con amplias
capacidades. Flexible y sin complicaciones. Ante todo las pequeñas y medianas empresas,
pero también los departamentos más grandes, pueden incrementar con esta técnica su
volumen de memoria sin complicaciones. En una infraestructura NAS típica, el servidor NAS
se conecta a la LAN. Aunque tanto los sistemas NAS como los SAN Storage-Area-Networks)
separan la memoria de cada servidor, los sistemas NAS están unidos a la red local, a
diferencia delos SAN. Gracias a esta disposición, los sistemas NAS permiten la rápida
ampliación de la memoria necesaria sin modificar la arquitectura existente de cliente/servidor.
Además, las instalaciones NAS pueden utilizarse sin problemas en los entornos de sistema
operativo más heterogéneos. Suelen utilizarse en servicios de archivos y de impresión.
DAS
DAS (Direct Attached Storage) es una tecnología de almacenamiento que se utiliza para
aumentar la capacidad de almacenamiento de un servidor.
Los dispositivos DAS se conectan físicamente a el servidor que lo utilizará, a travez de un
HBA (Host Bus Adapter)
La comunicación entre un servidor y un dispositivo DAS se realiza por medio de los protocolos
SCSI o Fibre-Channel.
SAN
SAN (Storage Area Network- Red de Area de Almacenamiento) es una red concebida para
conectar servidores, arrays de discos y equipos de respaldo, está basada en tecnología fibre
channel, o lo que es más común actualmente, en iSCSI.
SAN se distingue de otros modos de almacenamiento en red porque realiza el acceso a los
archivos a bajo nivel.
El tráfico que circula por una red SAN es muy similar al de los discos SCSI, ATA o SATA,
aunque actualmente la mayoría de los sistemas utilizan el protocolo SCSI.
Si bien los sistemas SAN utilizan el protocolo SCSI para comunicarse, no están conectados
físicamente de este modo, solamente hacen uso de este protocolo para la comunicación entre
los medios de almacenamiento y los servidores.
Las redes SAN pueden contar con diferentes topologías, pueden estar conectadas en
cascada, en anillo, o en malla, y todas proveen capacidades diferentes a la SAN.