Niveles RAID: comparativa de los enfoques RAID más importantes

Agrupar discos en un RAID puede conllevar distintas ventajas e inconvenientes, que no se pueden explicar en general ya que las propiedades específicas de una matriz dependen del nivel RAID o level que se haya elegido. Estos estándares en parte muy distintos establecen cuántos discos hacen falta como mínimo, de qué manera se combinan los soportes de datos implicados y qué proceso de almacenamiento aplican para los datos.

Definición

Un RAID (matriz redundante de discos independientes, RAID por sus siglas en inglés) es una matriz de dos o más unidades de almacenamiento que se unen para formar una única unidad lógica. La función concreta viene determinada por la configuración de los discos, la cual se conoce como “nivel RAID”.

Te explicamos en qué se diferencian los niveles RAID y qué consecuencias tienen los distintos enfoques. Asimismo, comparamos entre sí los niveles RAID más frecuentes, centrándonos especialmente en el coste, la seguridad ante fallos y el rendimiento.

Niveles RAID: resumen de las diferencias más notables

Los niveles RAID como RAID 5 y RAID 6 aplican distintos enfoques para agrupar discos en una matriz que funciona como una única unidad lógica. Cuando la tecnología RAID se presentó por primera vez en 1988, la atención se centraba en el ahorro de costes que se lograba con estos clústeres de hardware. Hoy día, el factor costes solo desempeña un papel menor en la evaluación de los distintos niveles.

Las características determinantes que distinguen a los distintos niveles RAID son las siguientes:

Nota

A menudo se presupone que los distintos niveles RAID se basan los unos en los otros, algo que no es cierto. No obstante, existen combinaciones de dos niveles como RAID 10, que incluye en su propio nombre los niveles, en este caso: RAID 1 y RAID 0.

¿Cómo nacen las distintas propiedades de los niveles RAID?

El objetivo principal de los RAID es aumentar la seguridad de los datos almacenados. De esta manera, si un disco falla, se compensa y no se pierden los datos. Para ello, los niveles RAID usan técnicas distintas para almacenar los datos de manera redundante. Un procedimiento clásico es, por ejemplo, el método del espejo, en el cual toda la información se guarda por duplicado en el clúster de discos. Otra alternativa que aplican otros niveles RAID es la información de paridad, que se almacena junto con los datos de usuario en un soporte de datos, que, en caso de que una unidad falle, permite restaurar los datos de manera sencilla y rápida.

Nota

Un RAID no sustituye a una copia de seguridad. En una matriz RAID no se almacenan los archivos con separación espacial y temporal, como sí sucede en una copia de seguridad.

Para aumentar el rendimiento, muchos niveles RAID aplican el striping (del inglés “stripes”, divisiones). Aquí, los datos almacenados se dividen en divisiones y se reparten uniformemente entre todos los discos conectados. De este modo, es posible optimizar la velocidad de escritura y lectura, cuyo grado de aumento depende del método de redundancia utilizado.

Muchos niveles RAID ofrecen una mayor seguridad ante fallos y un mejor rendimiento en comparación con las unidades individuales. Sin embargo, la regla general es: cuanto mayor sea la protección contra fallos, menor será el aumento del rendimiento.

Asimismo, la capacidad de almacenamiento máxima disponible para los datos de usuario también depende del método utilizado para generar redundancia. Los RAID levels basados en el método espejo solo pueden acceder automáticamente al 50 % del espacio de almacenamiento. En los RAID que trabajan con paridad, la capacidad de almacenamiento para los datos de usuario aumenta conforme incrementa la cantidad de discos.

Tabla de comparación de los niveles RAID más importantes

La relación entre fiabilidad, rendimiento, capacidad de almacenamiento y por último también el factor coste cambia considerablemente entre niveles RAID. Algunos enfoques como RAID 0 y RAID 1 están desde el principio diseñados con una sola característica en mente. Mientras que RAID 0 proporciona únicamente un mayor rendimiento en la lectura y escritura, en un sistema RAID 1 se da tanta prioridad a almacenar los archivos dos veces, que solo se consigue una ligera mejora de lectura (con una controladora RAID adecuada).

En la siguiente tabla, contraponemos los niveles RAID habituales para resaltar con una comparación directa sus características, ventajas e inconvenientes.

  RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 6 RAID 10 (1+0)
Cantidad mínima de discos 2 2 3 4 4
Método aplicado Striping Espejo (Mirroring) Striping y paridad Striping y doble paridad Striping de los datos en espejo
Seguridad ante fallos Baja Muy alta; puede fallar una unidad Media; puede fallar una unidad Alta; pueden fallar dos unidades Muy alta; puede fallar una unidad por subgrupo
Capacidad de almacenamiento de los datos de usuario 100 % 50 % 67 % (aumenta con cada disco adicional) 50 % (aumenta con cada disco adicional) 50 %
Velocidad de escritura Muy alta Baja Media Baja Media
Velocidad de lectura Muy alta Media Alta Alta Muy alta
Coste Bajo Muy alto Medio Alto Muy alto

¿Para qué usos son adecuados los distintos niveles RAID?

Con sus diferentes características, los niveles RAID presentados son adecuados para usos muy diferentes. El RAID 0, al ser el único nivel sin redundancia, debería descartarse por completo como solución de almacenamiento para datos sensibles. Este tipo de matriz debería considerarse principalmente como una alternativa SSD para usos no críticos, como el software de edición de vídeo e imágenes.

Los costosos niveles RAID 1 y 10, al igual que muchas matrices RAID, no son adecuados para almacenar grandes cantidades de datos. Sin embargo, su alto nivel de seguridad ante fallos permite almacenar datos sensibles. Ambos conceptos son particularmente ventajosos en usos que requieren una alta tasa de transferencia de datos. Sus típicos ámbitos de aplicación son los servidores de archivos y web (RAID 1) o los servidores de bases de datos y aplicaciones (RAID 10).

Los niveles RAID 5 y RAID 6, que funcionan con paridad, son interesantes sobre todo para almacenar archivos pequeños, ya que la velocidad de escritura es relativamente débil. Los servidores de bases de datos y de transacciones se encuentran entre los típicos casos de uso.

¿Qué alternativas de almacenamiento existen?

Los sistemas RAID fueron durante muchos años el no va más para almacenar datos de manera fiable y centrándose en el rendimiento. Pero mientras tanto han surgido distintas tecnologías alternativas que cabe mencionar en este momento.

Multi-Copy Mirroring (MCM)

El Multi‑Copy Mirroring es una útil alternativa al RAID en la que se crean varias copias coincidentes de los datos, como en el método espejo del RAID 1. No obstante, a diferencia del RAID, estas copias se encuentran en distintos hosts de la red y tienen un modo de comprobar continuamente el estado de los datos. Si este mecanismo de restauración se topa con datos dañados o inaccesibles, los repara de inmediato gracias a una copia. Es el propio usuario el que determina la cantidad de copias, por lo que cada copia ocupa siempre tanto espacio de almacenamiento como el original. Esto puede hacer que el MCM acabe siendo rápidamente un enfoque costoso.

Erasure Coding (EC)

El Erasure Coding se sirve de los algoritmos para dividir los datos en bloques o subconjuntos; de manera muy similar al método striping que caracteriza a niveles RAID como el 0 o el 5. Entonces, los grupos de datos pueden distribuirse cómodamente en lugares de almacenamiento separados. El Erasure Coding también tiene un mecanismo de comprobación que garantiza la legibilidad y disponibilidad de los datos. El espacio de memoria adicional del que dispone esta alternativa RAID es del 33 %, lo que la convierte en una de las opciones más rentables para asegurar los datos. Por último, el Erasure Coding es adecuado para grandes conjuntos de datos, ya que la división en bloques es particularmente eficiente.

Copia de seguridad en la nube

En el artículo mencionamos por encima que un sistema RAID no debe entenderse nunca como una alternativa a una copia de seguridad, por lo que una copia de seguridad tampoco debe recomendarse como una alternativa de pleno derecho para un RAID. Las copias de seguridad en la nube tienen la única finalidad de almacenar los datos en otro lugar, pero no ofrecen un aumento de la seguridad ante fallos ni una mejor velocidad de lectura y escritura. Sin embargo, si el objetivo no es optimizar el hardware, la copia de seguridad en la nube puede ser la solución adecuada para almacenar los datos propios de manera segura.

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