Tipos de RAID para servidores NAS: conoce todos y sus características

Un RAID (Redundant Array of Independent Disks) es un grupo de discos duros independientes configurados para funcionar como uno solo, ya sea sumando su espacio total para tener una mayor capacidad, mejorando la velocidad de lectura y/o escritura, o configurado para duplicar la información de un disco a otro y tener la seguridad de que si un disco se rompe no perderemos la información. Por último, también se podría configurar un RAID para generar información de paridad con el objetivo de reconstruir la información en caso de pérdida de datos. Los RAID son ampliamente utilizados en los servidores NAS que podemos comprar tanto a nivel doméstico como a nivel profesional, dependiendo de nuestras necesidades podremos elegir entre configurar un tipo de RAID u otro.

¿Para qué sirve un RAID en mi servidor NAS?

Los servidores NAS suelen tener 2 bahías para alojar discos duros o más, lógicamente también son compatibles con unidades SSD, pero en esencia es lo mismo, discos de almacenamiento. La configuración más sencilla que podemos hacer en nuestro NAS es no configurar ningún tipo de RAID, es decir, podremos configurar los discos como «Simples» para que actúen de forma completamente independiente, sin embargo, te estás perdiendo todas las ventajas de tener un RAID.

Si configuramos el almacenamiento de nuestro NAS con diferentes tipos de RAID que ahora os vamos a explicar, podremos tener una mayor integridad de los datos, para evitar pérdida de datos en caso de fallo de uno o varios de los discos duros o SSD. También tendremos tolerancia a fallos, aunque un disco duro se rompa no hay problema porque el sistema podrá seguir funcionando correctamente, aunque lógicamente es recomendable cambiar este disco o SSD roto por uno nuevo cuanto antes, para regenerar la información y que el sistema operativo no nos marque que el RAID está degradado. En caso de estar mucho tiempo con un disco roto, es posible que otro disco se rompa, entonces podríamos tener pérdida de datos, por lo que es muy importante cambiar el disco duro roto cuanto antes. Los RAID también nos ofrecen una mayor tasa de transferencia, ya sea en lectura de datos, en escritura de datos, o en lectura y escritura, dependiendo del tipo de RAID utilizado tendremos unas características u otras. Por último, un RAID nos proporciona una mayor capacidad, podremos «juntar» varios discos como si fuera uno solo, y disponer de todo el almacenamiento a la vez que mejoraremos el rendimiento global.

Un aspecto muy importante que nos permite hacer el sistema operativo con los RAID, es reservar un disco duro que está en «standby» para activarlo justo cuando falla un disco duro que pertenece al RAID, este disco de reserva está diseñado para usarse inmediatamente después de un fallo, con el objetivo de reducir la superficie de exposición a otro fallo catastrófico de un disco duro más, y también para volver cuanto antes a tener el RAID en perfectas condiciones.

Cuando configuramos varios discos en un RAID, el sistema operativo verá una sola unidad lógica, en servidores NAS como QNAP a esto se le llama conjunto de almacenamiento, y dentro de un conjunto de almacenamiento (del RAID) podremos crear los volúmenes o dataset, dependiendo de si usamos sistema de archivos EXT4 o ZFS. En los RAID generalmente se utilizan discos duros o SSD con la misma capacidad, si no usamos la misma capacidad, es posible que estemos desperdiciando capacidad. En todos los ejemplos que os pondremos más adelante suponemos que todos los discos tienen exactamente la misma capacidad.

Los RAID son muy comunes a la hora de montar un servidor en una empresa o un NAS doméstico, y existen diferentes tipos de RAID diferentes, cada uno con unas características propias según la finalidad que busquemos y el número de discos que vayamos a utilizar.

Tipos de RAID más comunes

Actualmente disponemos de muchos tipos de RAID que podemos configurar en los servidores. Dependiendo del tipo de RAID, necesitaremos un número mínimo de discos duros para funcionar y un número de discos duros como máximo, además, también tendremos diferentes características respecto al número de discos duros que permite que se puedan romper sin pérdida de datos, velocidad de lectura y escritura, y mucho más. Para los ejemplos de capacidad teórica y real utilizaremos ejemplos con discos duros de 4TB de capacidad cada uno.

JBOD

JBOD (Just a Bunch of Disks) no es un tipo de RAID como tal, suele ser una de las configuraciones que nos aparece a la hora de configurar los discos duros en un servidor o en un NAS. Este tipo de «RAID» configura los discos para que cada uno funcione de manera independiente como si se trataran de discos duros conectados de manera individual al ordenador, la principal característica es que nos aparecerá en el sistema operativo como si fuera un único disco, por tanto, si tenemos dos discos de 4TB en JBOD, veremos que disponemos de un disco de 8TB de capacidad.

En JBOD, el 100% del disco de cada unidad está disponible, y si falla uno de los discos duros perdemos la información guardada en él, pero no la de los demás discos duros. En este tipo de RAID no tenemos ni redundancia de los datos ni las mejoras de velocidad que nos ofrecen otros tipos de RAID. A continuación, tenéis un resumen de la capacidad, rendimiento en lectura y escritura como máximo, y la integridad de los datos frente a la rotura de uno o varios discos.

• Capacidad: si tenemos dos discos duros de 4TB cada uno, la capacidad de un JBOD será de 8TB en total.
• Rendimiento de lectura: la velocidad es la de un disco simple, no se ve mejorada la velocidad de lectura.
• Rendimiento de escritura: la velocidad es la de un disco simple, no se ve mejorada la velocidad de escritura.
• Integridad de los datos: la rotura de un disco conlleva la pérdida de información contenida únicamente en ese disco, y no en todo el JBOD.

Tal y como habéis visto, en determinadas circunstancias es posible que te interese configurar un JBOD, pero no es lo más normal teniendo los RAID 0 o RAID 1 que veremos próximamente.

RAID 0

RAID 0 o también conocido como «data stripping» es uno de los tipos más básicos de RAID, tanto que muchos usuarios ni siquiera lo consideran un tipo como tal. En esta configuración todos los discos duros funcionan como un único volumen, y su espacio total es la suma del espacio de todos los discos duros, lo que se hace es que todos los datos se distribuyen de forma equitativa en los dos discos duros miembros del RAID, no hay información de paridad de ningún tipo.

A diferencia de en JBOD, esta configuración ofrece una mejora de velocidad ya que escribe los datos de manera simultánea en los dos discos (concretamente, el doble de velocidad de lectura y escritura) pero no ofrece ninguna tolerancia a fallos; si se estropea un disco duro perdemos toda la información de todos los discos.

A continuación, tenéis un resumen de la capacidad, rendimiento en lectura y escritura como máximo, y la integridad de los datos frente a la rotura de uno o varios discos.

• Capacidad: si tenemos dos discos duros de 4TB cada uno, la capacidad de un RAID 0 será de 8TB en total.
• Rendimiento de lectura: la velocidad de lectura es el doble que la de un disco simple, mejora x2.
• Rendimiento de escritura: la velocidad de escritura es el doble que la de un disco simple, mejora x2.
• Integridad de los datos: la rotura de un disco conlleva la pérdida de toda la información del RAID completo.

En el caso de utilizar el sistema de archivos ZFS, el tipo de RAID equivalente se le llama STRIPE, en este tipo de RAID tenemos exactamente las mismas características que el RAID 0, pero podremos configurar más de 2 discos duros en STRIPE, aumentando tanto la capacidad y la velocidad de lectura y escritura, en este caso, el fallo de un disco provoca la pérdida de toda la información.

Tal y como habéis visto, en determinadas circunstancias es posible que te interese configurar un RAID 0 o STRIPE, sobre todo si quieres tener el mejor rendimiento posible.

RAID 1

RAID 1 o «data mirroring» es uno de los tipos de RAID más utilizados para quienes buscan duplicidad de los datos para estar seguros de que los datos nunca se pierden. En este tipo de RAID, los datos se duplican en los discos duros como si fuese un espejo. De esta manera, aunque no tenemos mejora de rendimiento en las velocidades de escritura, la velocidad de lectura sí es el doble, dado que los datos se leen a la vez desde las dos unidades. Además, tenemos una seguridad absoluta de manera que, si falla uno de los discos duros, los datos siguen intactos en el segundo y, al reemplazar el dañado, los datos volverán a duplicarse.

A diferencia de en RAID 0, esta configuración ofrece una mejora en la integridad de los datos, porque si un disco se rompe la información seguirá a salvo en el otro disco. Además, tenemos el doble de velocidad de lectura, aunque no el doble de escritura, ofrece tolerancia a fallos.

A continuación, tenéis un resumen de la capacidad, rendimiento en lectura y escritura como máximo, y la integridad de los datos frente a la rotura de uno o varios discos.

• Capacidad: si tenemos dos discos duros de 4TB cada uno, la capacidad de un RAID 1 será de 4TB en total.
• Rendimiento de lectura: la velocidad de lectura es el doble que la de un disco simple, mejora x2.
• Rendimiento de escritura: la velocidad de escritura es como si fuera un disco simple.
• Integridad de los datos: la rotura de un disco no conlleva la pérdida de información del RAID completo.

En el caso de utilizar el sistema de archivos ZFS, el tipo de RAID equivalente se le llama MIRROR, en este tipo de RAID tenemos exactamente las mismas características que el RAID 1, pero podremos configurar más de 2 discos duros en MIRROR. La capacidad será la de un disco duro, pero aumentaremos la posibilidad de que uno o más discos duros se rompan. Imaginemos que tenemos 5 discos duros de 4TB de capacidad en MIRROR, la capacidad es de 4TB, pero se podrían romper hasta 4 de los 5 discos que la información seguiría intacta en el disco restante.

RAID 1 o MIRROR nos permite proteger los datos, aunque si tienes más de dos discos, es posible que te interese configurar un RAID 5 o RAID 6 que veremos ahora.

RAID 5

En el RAID 5, la información se distribuye a lo largo de todos los discos duros, aunque se reserva dicho espacio (el tamaño de una de las unidades) para paridad. Esta paridad, además, se reparte entre todos los discos duros. Este tipo de RAID ya es más utilizado en entornos empresariales que en entornos domésticos, aunque si tenemos un NAS con 3 o más discos duros podemos elegirlo para tener una gran ganancia de velocidad de lectura, además de, gracias a la paridad de los datos, poder recuperar toda la información si uno de los discos duros falla. Si fallan dos perdemos absolutamente toda la información de todo el RAID.

El espacio total de un RAID 5 es el espacio de todos los discos duros menos 1, es decir, si vamos a usar 4 discos duros de 4 TB el espacio total será de 12 TB. La mejora de velocidad de lectura es también X-1 veces el número de discos usados. En el ejemplo anterior, por ejemplo, sería de 3 veces más.

A continuación, tenéis un resumen de la capacidad, rendimiento en lectura y escritura como máximo, y la integridad de los datos frente a la rotura de uno o varios discos.

• Capacidad: si tenemos cuatro discos duros de 4TB cada uno, la capacidad de un RAID 5 será de 12TB en total. La capacidad es X-1 número de discos, si tenemos en cuenta que todos los discos son iguales.
• Rendimiento de lectura: la velocidad de lectura es el X-1 veces el número de discos utilizados.
• Rendimiento de escritura: la velocidad de escritura es como si fuera un disco simple.
• Integridad de los datos: la rotura de un disco no conlleva la pérdida de información del RAID completo, si más de un disco se rompe entonces perdemos toda la información.

En el caso de utilizar el sistema de archivos ZFS, el tipo de RAID equivalente se le llama RAID-Z1, en este tipo de RAID tenemos exactamente las mismas características que el RAID 5.

RAID 5 o RAID-Z1 si usas ZFS, nos permite proteger los datos con paridad para mitigar el fallo de un disco, además, aumentaremos la velocidad de lectura dependiendo del número de discos utilizados, pero no tenemos ganancia en la escritura.

RAID 6

Prácticamente igual que el RAID 5, pero añade un segundo nivel de paridad, lo que nos permite que fallen hasta dos discos duros del RAID y poder sustituirlos. Este tipo de RAID se utilizan si queremos una mayor protección de los datos, para hacer que incluso si la mitad de los discos duros del RAID fallan, no tengamos problemas al recuperar la información. Si fallan 3, entonces toda la información del RAID se pierde, esto debemos tenerlo muy en cuenta al crear un RAID de este tipo.

A cambio de esta doble paridad incluida en el RAID 6, se pierde el espacio total de dos de los cuatro discos duros. Por ejemplo, en una configuración de 4 discos duros de 4 TB, el espacio total que tendríamos es de 8 TB, con el doble de velocidad de lectura. El espacio total de un RAID 6 es el espacio de todos los discos duros menos 2. La mejora de velocidad de lectura es también X-1 veces el número de discos usados. En el ejemplo anterior, por ejemplo, sería de 3 veces más.

A continuación, tenéis un resumen de la capacidad, rendimiento en lectura y escritura como máximo, y la integridad de los datos frente a la rotura de uno o varios discos.

• Capacidad: si tenemos cuatro discos duros de 4TB cada uno, la capacidad de un RAID 6 será de 8TB en total. La capacidad es X-2 número de discos, si tenemos en cuenta que todos los discos son iguales.
• Rendimiento de lectura: la velocidad de lectura es el X-2 veces el número de discos utilizados.
• Rendimiento de escritura: la velocidad de escritura es como si fuera un disco simple.
• Integridad de los datos: la rotura de dos discos no conlleva la pérdida de información del RAID completo, si más de dos discos se rompe entonces perdemos toda la información.

En el caso de utilizar el sistema de archivos ZFS, el tipo de RAID equivalente se le llama RAID-Z2, en este tipo de RAID tenemos exactamente las mismas características que el RAID 6.

RAID 6 o RAID-Z2 si usas ZFS, nos permite proteger los datos con doble paridad para mitigar el fallo de dos discos, además, aumentaremos la velocidad de lectura (en menor medida que el RAID 5), pero también perderemos más espacio útil.

RAID 10 o RAID 1+0

Este tipo de RAID no necesita hacer el cálculo de la paridad como ocurre con el RAID 5 y el RAID 6, por tanto, conseguiremos mayores tasas de velocidad de lectura y escritura, además, consumiremos menos recursos de procesador debido a que no tiene que calcular la paridad de todos los datos para escribirlo en el disco. Este tipo de RAID nos permite crear un RAID 0 de dos RAID 1, es necesario tener como mínimo cuatro discos duros para poder configurar este tipo de RAID.

En este caso del RAID 10, se podrán romper un máximo de 2 discos duros, pero es muy importante que sea un disco duro de cada grupo del RAID 1. Si se rompen los dos discos duros de un RAID 1, automáticamente perderemos toda la información de todo el RAID. Por tanto, cuando se rompe un disco duro de un mismo grupo, hay que estar muy atentos y monitorizar el estado del otro disco duro, porque si también se rompe entonces perderemos toda la información.

A continuación, tenéis un resumen de la capacidad, rendimiento en lectura y escritura como máximo, y la integridad de los datos frente a la rotura de uno o varios discos.

• Capacidad: si tenemos cuatro discos duros de 4TB cada uno, la capacidad de un RAID 10 será de 8TB en total. La capacidad es X-2 número de discos, si tenemos en cuenta que todos los discos son iguales.
• Rendimiento de lectura: la velocidad de lectura es el X veces el número de discos utilizados.
• Rendimiento de escritura: la velocidad de escritura es de X-2 veces el número de discos.
• Integridad de los datos: la rotura de un disco de cada RAID 1 no conlleva pérdida de datos, si se rompen dos discos de un RAID 1 entonces se pierde toda la información.

En el caso de utilizar el sistema de archivos ZFS, el tipo de RAID equivalente no es directo, se puede hacer un STRIPE de dos MIRROR que sería equivalente.

Otros tipos de RAID

Actualmente existen otros tipos de RAID que no se suelen utilizar porque hay mejores alternativas, de hecho, los servidores NAS comerciales ni siquiera dan la posibilidad de configurar sus servidores con estos tipos de RAID debido a que no tienen mucho sentido. Al final encontraréis unos tipos de RAID que sí se utilizan pero cuando tenemos muchos discos duros en el servidor.

RAID 3/4

Este tipo de RAID es muy similar a un RAID 5, aunque inferior en muchos sentidos. Nos ofrecen velocidades de lectura muy superiores a las demás, pero el sistema de paridad no está distribuido, sino que se guarda todo en uno de los discos duros. Estas configuraciones no son muy utilizadas ya que la fiabilidad, respecto a la del RAID 5 con paridad distribuida o cualquiera las siguientes combinadas no es demasiado elevada.

En la práctica este tipo de RAID no se suele utilizar.

RAID 01 (0+1)

RAID 01 es un RAID 1 creado a partir de dos configuraciones RAID 0. Para esta configuración de RAID se crean dos conjuntos RAID 0 (es decir, dos RAID iguales suma del espacio de los discos duros) y, a continuación, un RAID 1 que duplica ese RAID 0 en otro RAID 0. No es un tipo de RAID muy utilizado ya que la tolerancia a fallos es muy alta y, si uno de los discos falla, solo queda uno de los RAID 0 como punto de inflexión. Si falla algo en este, todos los datos se pierden sin remedio.

Este RAID es similar al RAID 10, pero bastante peor a nivel de fiabilidad, por tanto, es recomendable ir directamente a configurar un RAID 10.

RAID 30/50/100

Estos tipos de RAID están diseñados para servidores que disponen de una gran cantidad de discos duros, dependiendo de lo que nos interese, tendremos mayor capacidad, mayor velocidad de lectura y escritura o una mayor integridad de datos debido a que es más tolerante a fallos. Por ejemplo, un RAID 50 sería un total de tres RAID 5 en un RAID 0, permitiendo que un disco de cada grupo de RAID 5 puede fallar y no tener ningún problema, eso sí, si fallan dos discos de un mismo grupo de RAID 5 toda la información se perderá.

Tal y como habéis visto, disponemos de una gran cantidad de tipos de RAID para nuestros servidores, dependiendo de nuestras necesidad de capacidad, tolerancia a fallos y también de rendimiento, deberemos elegir un tipo de RAID u otro.

Qué tipo de RAID debo elegir para mi NAS doméstico

Los servidores NAS domésticos suelen tener normalmente entre 2 bahías para alojar discos duros y 6 bahías para alojar discos duros, dependiendo del número de discos duros que compremos y nuestras necesidades, podremos elegir entre unos tipos de RAID u otros que hemos explicado. Si nos interesa mejorar la velocidad como sea, entonces deberás elegir RAID como los RAID 0 o RAID 10, si quieres una mejor integridad de los datos, entonces deberás elegir RAID 1 o RAID 5/6 como os hemos explicado anteriormente. Lo mejor que puedes hacer para calcular la capacidad efectiva, la velocidad de lectura y escritura, así como la tolerancia a fallos, es repasar lo que os hemos explicado de cada tipo de RAID, o bien utilizar las calculadoras RAID que tienen disponibles los principales fabricantes como QNAP, Synology e incluso otras webs independientes.

A continuación, os vamos a indicar qué tipos de RAID vamos a poder configurar dependiendo del número de discos duros que podamos introducir en nuestro servidor NAS.

• 2 discos: JBOD, RAID 0 y RAID 1.
• 3 discos: JBOD (dos discos), RAID 0 (dos discos), RAID 1 (dos discos) y RAID 5 (mínimo 3 discos).
• 4 discos: JBOD, RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 (mínimo 4 discos), RAID 10 (mínimo 4 discos).
• 5 discos: JBOD, RAID 0, RAID 1, RAID 5 , RAID 6, RAID 10.
• 6 discos: JBOD, RAID 0, RAID 1, RAID 5 , RAID 6, RAID 10, RAID 50 (mínimo 6 discos)

Tal y como habéis visto, dependiendo del número de bahías, la capacidad que queramos tener, y la tolerancia a fallos, deberemos elegir un tipo de RAID u otro.

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