¿Qué es RAID? ¡Revelando los pros y los contras de 15 configuraciones RAID!

El espacio de almacenamiento es fundamental ante la creciente cantidad de datos. Hoy en día, los videojuegos AAA pueden requerir cientos de gigabytes, mientras que una película Blu-ray 4K HD puede alcanzar los 70 u 80 gigabytes. Incluso las imágenes y videos HDR que tomamos con nuestros teléfonos móviles ocupan mucho espacio.

Solemos comprar un disco duro cuando nuestro espacio de almacenamiento es insuficiente. Sin embargo, podemos enfrentarnos al problema de las particiones cuando tenemos más de un disco duro. Para los datos importantes, es posible que necesitemos realizar copias de seguridad manuales en otro disco duro para aumentar la seguridad de los datos.

¿Cómo podemos aprovechar varios discos duros? El uso de RAID nos permite utilizar varios discos duros para aumentar la capacidad de almacenamiento y la seguridad de los datos.

¿Qué es RAID?

Propuesto por el Prof. D.A. Patterson de Berkeley, California en 1988, RAID (matriz redundante de discos económicos) se conoce como matriz redundante de discos independientes.

RAID consiste en la combinación de varios discos independientes en un grupo de discos de gran capacidad, utilizando discos individuales para proporcionar datos generados por el efecto aditivo para mejorar el rendimiento de todo el sistema de discos y almacenando datos redundantes para aumentar su tolerancia a fallos.

En resumen, ofrece muchas ventajas, ya que combina varios discos duros independientes en un grupo de discos duros de gran capacidad para aumentar significativamente las velocidades de lectura y escritura, además de contar con funciones de protección de datos.

RAID tiene diferentes niveles y variaciones, incluyendo RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6, RAID F1, RAIDZ, JBOD, SHR, SHR2 y RAID híbrido.

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Tipos de RAID (Configuraciones RAID físicas)

El sistema RAID se puede clasificar en dos tipos principales: RAID por hardware y RAID por software.

RAID por hardware

El RAID por hardware se presenta en dos formas. Una carcasa RAID externa es particularmente costosa y se suele utilizar para el almacenamiento empresarial. Otra forma consiste en añadir una tarjeta controladora RAID al ordenador.

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Las tarjetas controladoras RAID ofrecen velocidades más rápidas y mayor estabilidad gracias a la memoria caché integrada, lo que puede mejorar las velocidades de lectura y escritura. La estabilidad mejora gracias a que las tarjetas controladoras de calidad incorporan baterías. La batería de la tarjeta controladora garantiza que los datos se escriban en el disco duro antes de que se agote la energía, lo que proporciona seguridad de datos. Las tarjetas controladoras nuevas son más caras que las antiguas, por lo que resultan más adecuadas para quienes tienen un presupuesto limitado.

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A pesar de las numerosas ventajas del RAID por hardware, un posible inconveniente que debemos evitar es la función RAID integrada en la placa base. Esto se debe a que la matriz podría perderse en caso de un problema en la placa base, como un overclocking fallido o una batería agotada. El RAID integrado en la placa base no se compara en absoluto con el segundo tipo de RAID: el RAID por software.

RAID por software

RAID por software consiste en simular RAID mediante software. Las primeras versiones de RAID no eran muy estables y su velocidad era inferior a la del RAID por hardware. Sin embargo, gracias a la continua optimización de la tecnología, la diferencia de rendimiento entre RAID por software y por hardware se ha reducido considerablemente. El RAID por software es una opción común en muchos dispositivos NAS para uso doméstico. Haz clic para leer más: ¿Qué es el almacenamiento NAS??

Niveles RAID

El nivel RAID comienza en 0 y llega hasta 7. Empecemos con RAID 0. Imagina los discos duros como cubos y las operaciones de lectura/escritura como el proceso de llenarlos con agua. Esta analogía facilita la comprensión de RAID.

¿Qué es RAID 0?

Breve información sobre RAID 0
Ventajas: Velocidades de lectura/escritura rápidas (sin velocidades de lectura/escritura aleatorias); utiliza todo el espacio del disco duro.
Desventajas: Sin protección de datos
Consejo: RAID 0 no se puede utilizar para almacenar datos importantes.

La velocidad de lectura/escritura está limitada por la interfaz del disco duro cuando solo hay uno, de forma similar a como el tamaño de un cubo limita la velocidad de llenado de agua. Si se llenan ambos cubos simultáneamente, la velocidad de lectura/escritura es el doble que con un solo disco duro. Este es el nivel de almacenamiento RAID 0.

RAID 0 combina dos o más discos para formar un único disco lógico de gran capacidad, con una capacidad total equivalente a la de todos los discos duros individuales. Cuando se escriben datos, estos se segmentan y se almacenan en discos separados, lo que permite que varios discos gestionen las operaciones de lectura y escritura simultáneamente.

A pesar de ofrecer la mayor velocidad y capacidad, RAID 0 presenta una desventaja importante: su excelente velocidad conlleva una falta de redundancia y tolerancia a fallos. Si uno de los discos duros del array se daña, todos los datos se perderán de forma irrecuperable. Dado que los datos se almacenan en segmentos, el daño a cualquiera de los discos duros resultará en una recuperación de datos incompleta. Por lo tanto, no se recomienda utilizar RAID 0 para almacenar datos importantes.

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¿Qué es RAID 1?

Breves datos sobre RAID 1
Ventajas: Alta seguridad, sin pérdida de datos incluso si uno de los discos se daña.
Desventajas: Baja utilización del disco, sin aumento en las velocidades de escritura.

¿Qué tipo de RAID es el más adecuado para almacenar datos importantes? RAID 1 es el sistema más seguro, ya que utiliza dos discos duros que se replican entre sí para almacenar los mismos datos en cada disco. Se pueden leer todos los datos siempre que ninguno de los discos duros de la matriz esté dañado. RAID 1 tiene la misma velocidad de lectura que RAID 0, pero esta puede aumentar si se utilizan varios discos duros. Sin embargo, la velocidad de escritura es la misma que la de un solo disco duro y no se puede aumentar.

Un disco duro dañado en una configuración RAID 1 se puede desconectar y la matriz restaurará automáticamente los datos en el disco duro recién insertado, un proceso conocido como reconstrucción de la matriz.

El problema con RAID 1 es la relación precio-rendimiento relativamente baja.. Aunque uses 100 discos duros en RAID 1, la capacidad final será equivalente a la de un solo disco. Si el tamaño de cada disco duro es diferente, la capacidad final dependerá de la del disco más pequeño. La tasa de utilización general de RAID 1 es la más baja entre todos los niveles de RAID. RAID 0 y RAID 1 pueden considerarse dos extremos: RAID 0 ofrece velocidades ultrarrápidas, mientras que RAID 1 es ultraseguro.

Puedes considerar RAID 2, 3, 4, 5 o 6 si buscas aumentar la capacidad y la seguridad, pero no te preocupa la velocidad.

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RAID 2/RAID 3/RAID 4 (Niveles RAID poco utilizados)

Los sistemas RAID 2, 3 y 4 fueron diseñados para aplicaciones específicas, pero rara vez se utilizan y muchas tarjetas controladoras no son compatibles con estos niveles debido a diversas deficiencias.

¿Qué es RAID 2?

RAID 2 requiere al menos tres discos duros. Al leer y escribir datos, es necesario codificarlos en tiempo real y escribir los datos segmentados en diferentes discos duros. La cantidad total de datos obtenidos será mayor que la original. Además, RAID 2 requiere comprobaciones de suma de verificación en tiempo real durante las operaciones de lectura/escritura. La sobrecarga de hardware es mayor debido a la complejidad del algoritmo de suma de verificación utilizado.

¿Qué es RAID 3?

RAID 3 requiere al menos tres discos duros y tiene una sobrecarga de hardware relativamente baja debido a algoritmos más sencillos. Durante las operaciones de lectura y escritura, los datos se escriben en diferentes discos duros por segmentos, mientras que las sumas de verificación se almacenan por separado en otro disco duro. Sin embargo, es necesario acceder a la suma de verificación de un disco en cada operación de lectura y escritura, ya que se daña fácilmente bajo cargas elevadas durante un período prolongado. Los datos no se pueden recuperar cuando la suma de verificación de un disco está dañada.

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¿Qué es RAID 4?

RAID 4 es similar a RAID 3, pero la segmentación de datos es diferente. RAID 4 también almacena datos de paridad en un disco duro independiente. A diferencia de RAID 3, RAID 4 segmenta los datos en bloques, cuyo tamaño lo determina el sistema y suele ser mucho mayor que un bit. Por lo tanto, la escritura de archivos pequeños será más rápida en RAID 4 que en RAID 3. Sin embargo, la probabilidad de recuperación de datos en un disco dañado sin suma de comprobación es menor que en RAID 3. Ni RAID 3 ni RAID 4 pueden recuperar datos cuando la suma de comprobación de un disco está dañada.

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¿Qué es RAID 5? (Muy utilizado)

RAID 5 es similar a RAID 3, con la diferencia de que RAID 3 almacena los datos de paridad en un solo disco duro, mientras que RAID 5 los distribuye entre varios discos duros. Los datos de otros discos duros y la suma de verificación pueden trabajar conjuntamente para la recuperación de datos cuando un disco duro se daña, a diferencia de RAID 3, donde una suma de verificación corrupta provoca el fallo de toda la matriz.

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RAID 5 requiere al menos tres discos duros. Un tercio del espacio se utiliza para almacenar información redundante o suma de verificación, mientras que los dos tercios restantes se utilizan para almacenar datos sin procesar. La velocidad de lectura de RAID 5 es similar a la de RAID 0, pero la velocidad de escritura puede ser menor. Sin embargo, los datos y las sumas de verificación de los demás discos duros permiten una recuperación completa de los datos incluso si uno de los discos del arreglo se daña, ya que un tercio del espacio se utiliza para almacenar las sumas de verificación. Por lo tanto, RAID 5 es más seguro que RAID 0.

En un entorno corporativo, File Server suele considerar RAID 5 como una opción para su sistema de almacenamiento. Servidor de archivos Es el repositorio central de todos los archivos compartidos de la empresa, como documentos comerciales, informes financieros y archivos de proyectos. Debe garantizar que estos archivos sean accesibles para los empleados autorizados en todo momento. La capacidad de RAID 5 para recuperarse de la falla de un solo disco lo convierte en una opción atractiva para el servidor de archivos. Cuando falla un disco duro en la matriz RAID 5 del servidor de archivos, este puede seguir funcionando y brindando acceso a la mayoría de los archivos mientras se reconstruye la matriz.

RAID 5 ofrece mayor seguridad, pero también presenta desventajas. En primer lugar, la probabilidad de que un disco duro mecánico sufra un error de lectura irrecuperable (URE) al leer datos es muy baja, lo que ocurre aproximadamente una vez cada 12 TB de datos. Basta con un solo error URE para que RAID 5 detecte un problema con los datos y comience a reconstruir la matriz.

Las reconstrucciones repetidas pueden provocar que los discos duros operen bajo una carga elevada durante largos periodos. Si los discos se compraron al mismo tiempo y uno falla, el estado de los demás también puede volverse inestable, lo que conlleva daños adicionales.

Dado que RAID 5 solo permite que se dañe un disco duro, los datos no se guardarán si otro disco duro se daña durante el proceso de reconstrucción. No se recomienda usar RAID 5, ya que tiene una baja tasa de éxito en la reconstrucción de matrices y una seguridad inferior en comparación con RAID 6.

Los niveles RAID son un factor esencial al elegir una solución de almacenamiento. Para los dispositivos NAS, ya sea una configuración de 2 o 4 bahías, se debe considerar la configuración RAID adecuada. Comprender estos factores clave le ayudará a tomar una decisión informada. Explore los detalles de Opciones de almacenamiento NAS de 2 y 4 bahías.

¿Qué es RAID F1 (menos común)?

RAID F1 tiene una configuración de matriz basada en RAID 5 y está diseñado para unidades de estado sólido (SSD). Optimizado para minimizar el desgaste por escritura en SSD, RAID F1 almacena sumas de verificación en una SSD para reducir al mínimo la cantidad de escrituras en las demás SSD. El sistema admite la transferencia automática de datos cuando la SSD se acerca a su límite de escritura. Sin embargo, RAID F1 no suele estar disponible para el público debido al alto precio de las SSD.

¿Qué es RAID 6? (Muy utilizado)

RAID 6 y RAID 5 son dos niveles RAID comunes. En comparación con RAID 5, RAID 6 añade espacio redundante en disco duro para datos de paridad y requiere al menos cuatro discos duros.

RAID 6 ofrece una alta seguridad de datos gracias al uso de dos algoritmos de suma de verificación diferentes, lo que garantiza la recuperación completa de los datos incluso si dos discos duros se corrompen. En comparación, RAID 5 es menos seguro. Sin embargo, la cantidad de sumas de verificación en RAID 6 es el doble que en RAID 5, ya que utiliza dos algoritmos que requieren mayor capacidad de procesamiento. Esto significa que RAID 6 no puede leer ni escribir tan rápido como RAID 5.

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RAID híbrido

Si no está satisfecho con RAID 0 a 6 y desea saber si existen tipos de RAID que ofrezcan las ventajas de todos los niveles, siga leyendo para obtener más información sobre RAID híbrido.

RAID 10

RAID 10 es el RAID híbrido más común. Al combinar los modos RAID 1 y RAID 0, RAID 10 garantiza la seguridad de los datos y aumenta drásticamente las velocidades de lectura y escritura, pero la capacidad disponible es solo la mitad de su capacidad total.

RAID 10 requiere al menos cuatro discos duros, dos de los cuales se utilizarán para formar RAID 1 y otros dos para formar RAID 0.

RAID 50 y RAID 60

Además de RAID 10, existen las configuraciones RAID 50 y RAID 60. RAID 50 combina RAID 5 y RAID 0, utilizando RAID 5 para almacenar datos e información de paridad en varios discos duros y combinándolos para formar un amplio espacio de almacenamiento distribuido mediante RAID 0, lo que aumenta la capacidad de almacenamiento y el rendimiento de lectura/escritura. RAID 60 combina RAID 6 y RAID 0, y adopta un enfoque similar para aumentar la capacidad de almacenamiento y el rendimiento de lectura/escritura, a la vez que proporciona mayor redundancia y seguridad de los datos.

JBOD (poco común)

JBOD, acrónimo de "Just a Bunch of Disks" (Simplemente un conjunto de discos), utiliza un modelo especial de almacenamiento de datos. En JBOD, los datos se almacenan secuencialmente en los discos, comenzando por el primero. Solo una partición enorme, con la capacidad de todos los discos duros, es visible en el sistema. Sin embargo, si falla alguno de los discos duros, los datos serán inaccesibles. Peor aún, si el primer disco duro se daña, todo el sistema falla, ya que es la única ubicación de almacenamiento para la segmentación de datos.

La ventaja de JBOD radica en que trata varios discos duros como un todo, aprovechando la capacidad total de cada uno. Además, solo se utiliza un disco por operación de escritura. Esto significa que los demás discos permanecen inactivos durante las operaciones de lectura y escritura, evitando daños por sobreuso. Sin embargo, JBOD presenta importantes inconvenientes. Su seguridad de datos es relativamente baja, ya que el fallo de cualquier disco duro puede provocar la pérdida de datos. En segundo lugar, las velocidades de lectura y escritura aún no han mejorado y se mantienen iguales a las de un solo disco duro. Por lo tanto, JBOD no se recomienda para aplicaciones que requieren alta seguridad de datos y un rendimiento de lectura/escritura elevado.

Unraid (poco común)

Unraid es un sistema operativo basado en Linux, similar a JBOD, y admite redundancia de datos. En Unraid, se pueden configurar uno o dos discos duros para la verificación de datos. Se requiere una mayor capacidad para recuperar los datos en caso de que uno o dos discos duros fallen.

Unraid ofrece una expansión de capacidad muy práctica, ya que los usuarios solo necesitan insertar un nuevo disco duro en el sistema para ampliar el espacio de almacenamiento. Incluso si se daña más de un disco duro, solo se perderán los datos del disco dañado. Los demás discos del array seguirán funcionando con normalidad.

Sin embargo, Unraid presenta dos inconvenientes importantes que limitan su uso. En primer lugar, es de pago, con precios que oscilan entre 59 y 129, lo que resulta relativamente económico. Al igual que JBOD, Unraid tiene velocidades de escritura más lentas debido a que la operación de suma de comprobación adicional incrementa el tiempo de escritura. De hecho, las velocidades de escritura de Unraid pueden ser incluso más lentas que las de JBOD, el sistema de almacenamiento más lento de todos.

No obstante, Unraid ofrece una gran capacidad de almacenamiento, lo que lo hace ideal para usuarios que no requieren un alto rendimiento.

SHR (Synology Hybrid RAID)

Synology Hybrid RAID (SHR) es un modo de arreglo único, pensado principalmente para usuarios principiantes sin experiencia en arreglos. SHR determina y utiliza automáticamente el modo RAID adecuado según la cantidad y capacidad de los discos duros.

En SHR, la capacidad de un disco duro se utiliza por defecto para almacenar los datos de verificación. Si ambos discos duros tienen la misma capacidad y solo se utiliza uno, SHR funciona como un disco duro normal sin protección de datos. Al usar dos discos duros, SHR adopta un modo similar a RAID 1. Con tres discos duros, SHR se asemeja a RAID 5. SHR 2 almacena las sumas de verificación en dos discos duros y requiere cuatro, de forma similar a RAID 6.

SHR facilita la actualización de una a dos matrices de discos redundantes, ofreciendo mayor flexibilidad que el RAID convencional. Sin embargo, la recuperación de datos solo es posible en GroupHi, ya que SHR es un modo exclusivo para este sistema. Se requiere software especializado para la recuperación de datos, dado que los discos duros utilizados en otros equipos podrían no ser capaces de leer los datos directamente. No obstante, dicho software presenta ciertas limitaciones en la recuperación de datos.

RAID Z

RAID Z es un RAID por software basado en el sistema ZFS. ZFS es un sistema de archivos de 128 bits que admite funciones avanzadas, entre las que se incluyen:

• La capacidad de crear almacenamiento en varios discos duros.
• Los archivos sobrescritos aún se pueden recuperar.
• Las instantáneas conservan los archivos originales del sistema a la vez que registran los cambios (potente función de instantáneas).
• Las sumas de verificación corrigen automáticamente los errores durante la lectura de datos.

RAID Z es una de las características de ZFS que permite implementar RAID sin necesidad de software ni hardware adicionales. Existen tres tipos de RAID Z: RAID Z1, RAID Z2 y RAID Z3.

• RAID Z1: De forma similar a RAID 5, se utilizan dos discos duros para el almacenamiento de datos y un disco se utiliza para realizar una comprobación del disco;
• RAID Z2: De forma similar a RAID 6, se utilizan dos discos duros para almacenar datos y dos unidades de paridad;
• RAID Z3: Ofrece el máximo nivel de seguridad, con dos discos duros para el almacenamiento de datos y tres unidades de paridad.

Combinado con las características de ZFS, RAID Z es una excelente opción. Sin embargo, RAID Z también presenta algunas desventajas, como un alto consumo de memoria. ZFS requiere mucha memoria para el almacenamiento en caché; lo ideal es que cada TB de espacio corresponda a 1 GB de memoria, de lo contrario, el rendimiento se verá afectado. Se recomienda comenzar con al menos 8 GB. Además, es fundamental utilizar memoria con corrección de errores, ya que esto reducirá la probabilidad de errores de datos.

La segunda desventaja es la ampliación de la capacidad.Si se ha configurado un tercer disco duro en RAID Z1, es necesario añadir otro grupo de hasta seis discos duros. Esto no resulta tan práctico como en RAID 5 y RAID 6, donde se puede utilizar un nuevo disco duro para ampliar la capacidad.

Palabras finales

En este artículo, describimos el concepto de RAID, así como las ventajas y desventajas de 15 niveles diferentes de RAID. Comprender las características de los distintos niveles de RAID permite a los usuarios elegir una solución de almacenamiento que se ajuste a sus necesidades y mejorar la seguridad y la fiabilidad de los datos.