Descubre qué es una matriz de Discos Distribuidos o RAID de discos, algunos de los distintos tipos que existen y qué ventajas trae cada uno.
Un RAID de discos es una matriz de discos independientes configurados como un grupo para proveer, principalmente, de capacidades de redundancia o distribución de las cuales no disponen de manera independiente.
El nombre de RAID viene del acrónimo inglés “Redundant Array of Independent Disk” que se traduciría como matriz redundante de discos independientes.
La ventaja que proporcionaba en origen el uso de un RAID de discos es que permitía conseguir ventajas de sistemas novedosos y de gran potencia y por supuesto un precio desorbitado partiendo de tecnologías más antiguas, con materiales de los que ya se disponía, lo que permitía un mejor ROI (retorno de inversión) y por tanto un mejor aprovechamiento de la infraestructura.
Existen distintos tipos de configuración, usualmente llamados niveles de RAID (o Niveles RAID) que hacen que el sistema se comporte de una manera o de otra y que por tanto difiera en sus propiedades respecto a otros tipos de RAID y por supuesto al uso de discos independientes.
Las distintas configuraciones de RAID intentan proporcionar distintas ventajas respecto a los discos independientes:
- Mayor capacidad.
- Mayor tolerancia a fallos.
- Mayor velocidad de escritura y lectura.
El fundamento de los niveles RAID es en realidad bastante simple y consiste en replicar o distribuir los datos que deben ser almacenados en ellos, bien para tener un mayor rendimiento (de lectura, escritura o ambos) o bien para redundar los datos de cara a posibles averías de los discos integrantes.
Además, tal como se ha descrito previamente, otra de las ventajas que se obtienen al trabajar con configuraciones de RAID es que el sistema operativo o los aplicativos para los que este se haya configurado ven la configuración de discos (sean estos dos o más) como un único volumen lógico, que sería como ver un solo disco, haciendo notablemente más sencilla la operativa sobre los discos.
¿Qué distribuciones o niveles de RAID existen?
Dentro de las configuraciones posibles, tenemos varios tipos disponibles en función de su origen; y no, no nos estamos refiriendo en este caso a los niveles, que son en función de su configuración, estamos hablando de su origen. Y de estos orígenes tenemos tres tipos:
- Tipo 1: RAID Estándar.
- Tipo 2: RAID Anidados o Combinados.
- Tipo 3: RAID Propietarios.
Vamos a tratar algunos tipos de cada uno, ya que tratar todos nos es totalmente imposible por el espacio del que disponemos.
RAID estándar:
Dentro de los niveles RAID estándar tenemos un buen número de configuraciones, de hecho, tenemos RAID 1, 2, 3, 4, 5, 6 y variaciones de las anteriores. En realidad, casi todas las empresas usan las tres mismas configuraciones, RAID 0, RAID 1 y RAID 5. Hablaremos también de RAID 3 por necesitar conocerla de cara a RAID 30. El resto de las configuraciones son poco usadas por lo que vamos a obviarlas en este artículo.
RAID 0:
Este es el nivel más básico de RAID, en el que no se busca redundar la información sino repartir la información entre los distintos discos que forman el conjunto que conforma el volumen lógico. Este es el motivo por el que se llama Spanned Volume, Striped Volume o Volumen dividido.
En este nivel, los datos que se escriben se reparten de manera uniforme entre los distintos discos que se integran en la solución, escribiendo un dato en el primero, el siguiente en el segundo, y así sucesivamente. ¿Qué se consigue con esto? Bueno, está claro que no conseguimos redundancia, porque si uno de los discos falla se pueden perder los datos. Lo que se consigue con este modelo es ganar velocidad de escritura y lectura de los datos, ya que se pueden acceder a varios discos de manera simultánea o, tal como se puede leer en varias publicaciones, en paralelo.
En lo que respecta a tamaños y aprovechamiento del espacio, si tenemos dos discos de 1TB, el tamaño total del RAID será de 2TB. En caso de tener dos discos, uno de 1TB y otro de 2TB, lo que sucederá es que se generará un espacio de 2TB, porque el espacio del disco que es útil y permite tener simetría es de 1TB por disco, quedando una suma de 2TB y dejando 1TB sin uso, con lo que quedará un desperdicio de 1TB que, si lo pensamos fríamente, en este caso es un 33% del espacio disponible.
Para hacer una configuración de RAID 0 se necesitarán dos discos, ya que se necesita poder repartir la información sobre varios discos.
RAID 1:
La segunda configuración más simple y la primera con cierto nivel de redundancia es el nivel RAID 1. Este RAID consiste en una agrupación de dos o más discos en los que todos reciben los mismos datos, esto es, que lo que se copia en el primer disco es reflejado en el resto de los discos que conforman el RAID, por esto es conocido como Mirrored o Espejado (Discos en Espejo).
Cuando se genera el RAID, se deben tener en cuenta dos cosas:
- Se va a desaprovechar espacio en disco porque se van a copiar dos veces los mismos datos, que es el propósito de esta configuración, la redundancia.
- Se va a desaprovechar espacio en disco en caso de que ambos tengan un tamaño distinto, ya que, como se debe tener una copia idéntica de los datos, en caso de poner dos discos de distintos tamaños, se tomará como referencia el de menor valor. Esto es, que si, por ejemplo, tomamos un disco de 2TB y otro de 1TB el RAID tendrá un tamaño de 1TB.
Para hacer una configuración de RAID 1 se necesitarán dos discos, ya que se necesita poder copiar la información sobre varios discos haciendo una copia exacta de uno a otro para conseguir esa redundancia.
NOTA: El tiempo de reconstrucción y recuperación desde que se detecta y responde al fallo de un disco, se sustituye y se reconstruye el conjunto RAID sobre el disco nuevo que sustituye al averiado, representa un periodo de vulnerabilidad para el conjunto RAID y por tanto tiene que ser minimizado. Este tiempo crece proporcionalmente al tamaño de los discos, ya que tendrá que “moverse” más volumen de datos.
RAID 3:
El nivel RAID 3 no es tan ampliamente usado como los anteriores o como RAID 5, pero lo vamos a revisar ya que sí que se utiliza de cara a construir el RAID 30 o RAID 3+0, que goza de cierta popularidad.
RAID 3 usa una copia de datos dividida entre todos los discos de datos disponibles, guardando además un disco adicional para la paridad, por lo que podríamos decir que es un RAID 0 dopado (con capacidades superiores).
Como suele ser habitual, el uso de varios discos para la copia de datos permitirá alcanzar tasas de transferencia mucho más altas que si se copiaran en un único disco.
Para hacer una configuración de RAID 3 se necesitarán tres discos, ya que se necesita poder repartir la información sobre varios discos y añadir un disco adicional para la paridad.
RAID 5:
La siguiente configuración ampliamente usada es la RAID 5, comúnmente llamada “volumen distribuido con paridad”.
En este modelo se hace una división de los datos distribuyéndolos a lo largo de todos los discos disponibles, añadiendo además un bloque dedicado a la paridad y que permite la reconstrucción en caso de desastre.
Cuando empezábamos a hablar de RAID al principio del artículo, comentábamos que una gran parte de la popularidad de RAID es que proporciona redundancia a muy bajo coste, y este podría decirse que es un modelo que proporciona esta redundancia a bajo coste.
Para hacer una configuración de RAID 5 se necesitarán al menos tres discos, ya que se necesita poder repartir la información sobre varios discos, además de añadir un nuevo disco con la información de paridad.
Lo que nos proporciona este RAID es que, a partir de 3 discos, podemos tener una avería en uno de ellos y que no haya perdida de datos, pero por otra parte y dado que existe un disco dedicado a la paridad, siempre tendremos disponible para su aprovechamiento un disco de menos, esto es una relación de “n-1” discos, o sea, que si tenemos 4 como en el esquema, uno de ellos será el disco de paridad, que no estará disponible para la escritura de datos útiles.
Esto hace que, si tenemos una distribución de 4 discos de 1TB, el tamaño disponible debería ser de 4TB, pero al no estar uno de ellos habilitado para su uso sino que está como paridad, pasa a ser de 3TB.
Este sistema permite que haya una caída en uno de los discos pero, en caso de producirse un segundo fallo antes de que el primer disco haya sido sustituido y que hayan terminado las operaciones de reconstrucción, se produciría la perdida de datos.
RAID 6:
Ahora que acabamos de ver RAID 5, hemos de decir que RAID 6 es similar, pero tiene capacidad para soportar la perdida de dos discos, ya que si RAID 5 tenía n-1 discos útiles, en el caso de RAID 6 son n-2. Esto se debe a que cuando se estropea un disco entra en funcionamiento otro, constituyendo una configuración de RAID 5 + Spare.
Tal como se extrae de lo anteriormente dicho, para hacer una configuración de RAID 6 se necesitarán al menos cuatro discos, ya que se necesita poder repartir la información sobre varios discos, además de añadir dos discos para la tolerancia a fallos.
No todo son ventajas en este tipo de configuraciones: además de tener en cuenta que se eleva el coste al necesitar más discos, debemos tener en cuenta también que la cantidad de tareas de escritura de cálculos de paridad, etc., se incrementa, por lo que también tiene un proceso de escritura más lento que en un RAID 5, aunque este es un pequeño precio a pagar a cambio de una mayor redundancia.
Con esto hemos repasado algunos de los RAID estándar más usados.
RAID Anidados o Combinados:
A continuación, vamos a hablar de algunos de los niveles RAID anidados.
RAID 0+1:
La configuración de este nivel RAID es hasta cierto punto sencilla. Consiste en Crear una configuración de RAID 0 y sobre esta hacer una configuración de RAID 1, o sea, anidando los niveles.
En esta estructura los discos se van añadiendo agrupados en parejas, para que cada una de ellas conforme un RAID 0, o sea, una estructura de reparto de datos por todos los discos. Mientras que en el segundo nivel estructuramos el RAID 1, lo que es lo mismo, una copia espejada de lo anterior.
Para hacer una configuración de RAID 0+1 se necesitarán al menos cuatro discos, ya que se necesita poder repartir la información sobre varios discos además de añadir una segunda estructura exactamente igual, para así construir los dos niveles de RAID.
La estructura de esta configuración es capaz de soportar el fallo de un disco, pero en caso de fallar un segundo disco, el RAID completo quedará comprometido.
RAID 1+0:
Al igual que pasaba en el RAID 0+1, la configuración de RAID 1+0 (También conocido como RAID 10) consiste en crear una configuración de RAID 1 y sobre esta hacer una configuración de RAID 0, anidando ambos niveles.
Para hacer una configuración de RAID 1+0 se necesitarán al menos cuatro discos, por lo que el coste es igual que un RAID 6, pero a cambio, igual que pasaba en ese nivel, podremos tener fallos hasta en dos discos sin problemas.
Esta configuración nos proporciona la velocidad de acceso de RAID 0 y la tolerancia a fallos de RAID 1, por lo que al final es un RAID más o menos seguro, con una buena velocidad y una buena capacidad de recuperación ante desastres, por lo que se usa bastante en entornos de servidores de bases de datos.
RAID 30:
El nivel RAID 30, también conocido como RAID 3+0, es una configuración de división con conjunto de paridad, o sea, la combinación de RAID 3 y RAID 0. RAID 30 tiene como ventaja elevadas tasas de transferencia acompañadas por una alta fiabilidad y resiliencia. En contra tiene un alto coste de instalación, ya que necesita un gran volumen de discos.
En una configuración RAID 30 se puede estropear un disco por cada conjunto RAID 3, y como pasa en ese tipo de configuración, hasta que el disco es sustituido y se reconstruye la información, hay posibilidades de que se produzca un error catastrófico que comprometa todo el conjunto de RAID 30.
Para hacer una configuración de RAID 30 se necesitarán seis discos, ya que se necesita poder repartir la información sobre varios discos y añadir un disco adicional para la paridad además de replicar a un segundo grupo RAID 3 con el que se compondrá el RAID 0 que los envuelve.
RAID 50:
El nivel RAID 50 que igual que en los casos anteriores a veces se conoce por su desglose RAID 5+0 ya que es el anidamiento de estos, es una configuración de RAID 0 que a su vez se divide en elementos RAID 5.
Lo que hace robusto a este sistema, es que puede haber un fallo en cada conjunto RAID 5 sin afectar al sistema, pero en ese periodo entre que se produce el fallo hasta que se sustituye, que es el tiempo de vulnerabilidad, en caso de fallar otro disco del conjunto en fallo, se puede comprometer la integridad de todo el conjunto global.
En lo que respecta al rendimiento, RAID 50 presenta un mejor rendimiento que RAID 5, sobre todo en escritura, siendo también muy interesante para aplicaciones que necesitan el uso intensivo de lectura de datos en posiciones no secuenciales.
Para hacer una configuración de RAID 50 se necesitarán doce discos, ya que se necesita poder generar tres bloques de RAID 5 que estén así mismo unidos a un RAID 0.
RAID Propietarios:
Los RAID vistos hasta el momento son configuraciones públicas que pueden utilizarse sin problema en cualquier tipo de sistemas, siempre que estos sean capaces de soportarlos.
A continuación se van a listar una serie de niveles RAID que son propietarios, esto es, que tienen unas configuraciones o especificaciones propietarias desarrolladas por una o más empresas.
En este caso no los vamos a explicar, sino que vamos a listar algunos de los más usados.
- RAID Z.
- RAID 50EE.
- RAID Matrix.
- RAID S.
- RAID 7.
- …
Con esto damos por cerrado este breve repaso de los principales tipos de RAID existentes.
Conclusiones y próximos pasos:
A lo largo de este artículo hemos hablado de qué es RAID, cuáles son sus distintas configuraciones o niveles (al menos los más usados) y para qué nos pueden ser útiles.
En este caso no hemos entrado en las configuraciones, o sea, como configurarlo en nuestros servidores Windows, porque ya se había tratado en otros tutoriales de este mismo blog, como por ejemplo:
- Cómo desplegar un RAID 0 en Windows Server 2022.
- Cómo desplegar un RAID 1 de discos en Windows Server 2022.
Asimismo, te recomendamos visitar nuestro blog para ver otros contenidos relacionados con la administración de sistemas, cloud, etc.
¡Gracias por tu confianza!
