Elecciones prácticas de RAID para arreglos basados en discos giratorios

Abunda una cantidad verdaderamente monumental de información en referencia a los sistemas de almacenamiento RAID, que explora temas como el riesgo, el rendimiento, la capacidad, las tendencias, los enfoques y más. Si bien el trabajo sobre este tema es casi abrumador, la información puede destilarse en un puñado de enfoques de almacenamiento comunes y prácticos que cubrirán casi todos los casos de uso. Mi objetivo aquí es proporcionar una guía práctica que permita a un profesional no especializado en almacenamiento abordar la toma de decisiones sobre RAID de una manera práctica y, lo más importante, segura.

Para los fines de esta guía, asumiremos proyectos de almacenamiento de no más de veinticinco discos tradicionales (discos de platos giratorios, propiamente conocidos como discos Winchester). Estos discos podrían ser SFF (2,5″) o LFF (3,5″) comúnmente, SATA o SAS, de consumo o empresariales. No abordaremos las unidades de estado sólido, ya que estas tienen características muy diferentes y requieren su propia orientación. Los sistemas de almacenamiento más grandes que aproximadamente veinticinco discos no deberían basarse en la orientación estándar, sino profundizar en las necesidades específicas de almacenamiento para asegurar una planificación adecuada.

La orientación aquí está escrita para sistemas estándar en 2015. A lo largo de las últimas dos décadas, los enfoques comunes del almacenamiento RAID han cambiado drásticamente y, aunque no se anticipa que los factores clave que influyen en estas decisiones cambien lo suficiente en el futuro como para alterar estas recomendaciones, es muy posible que lo hagan. Un buen diseño de RAID de 1998 es un diseño de RAID muy pobre hoy en día. La tasa de cambio en la industria ha disminuido significativamente desde entonces y es probable que estas recomendaciones se mantengan durante mucho tiempo, muy posiblemente hasta que el almacenamiento en discos giratorios ya no esté disponible o, al menos, ya no sea popular, pero, como todas las cosas, las predicciones están sujetas a grandes cambios.

En general, utilizamos lo que se denomina un enfoque de “Un Solo Arreglo Grande”. Es decir, un único arreglo RAID sobre el cual se crean todas las particiones de sistema y de datos. La necesidad o el deseo de dividir nuestro almacenamiento en múltiples arreglos físicos ha desaparecido en gran medida hoy en día y solo debería hacerse en circunstancias no generales. Solo en situaciones donde se realiza un estudio cuidadoso de las necesidades de almacenamiento y un análisis exhaustivo deberíamos considerar la división de arreglos. La división de arreglos tiene muchas más probabilidades de causar daño que beneficio. En caso de duda, evite los arreglos divididos. El objetivo de esta guía son las reglas generales que permitan a cualquier profesional de TI construir un sistema de almacenamiento seguro y fiable. Las reglas generales no cubren ni pueden cubrir todos los escenarios; siempre existen excepciones. Pero la idea aquí es cubrir la gran mayoría de los casos con enfoques probados y confiables que están diseñados en torno a equipos, casos de uso y necesidades modernas, teniendo cuidado de pecar de prudente – cuando una elección es menos que ideal, sigue siendo segura. Ninguna de estas elecciones es en absoluto imprudente; en el peor de los casos, son excesivamente conservadoras.

El primer escenario que debemos considerar es si sus datos no importan. Esto puede sonar como algo extraño de considerar, pero es un escenario muy importante. Hay muchas ocasiones en las que los datos guardados en disco se consideran efímeros y no necesitan ser protegidos. Esto es común para datos reconstruibles, como el espacio de trabajo para renderizado, los espacios de cálculo intermedios o las cachés – situaciones donde gastar dinero en proteger los datos es un desperdicio y sería aceptable simplemente recrear los datos perdidos en lugar de protegerlos. Este podría ser un caso donde el tiempo de inactividad no es un problema y los datos son estáticos o casi estáticos y, en lugar de gastar para reducir el tiempo de inactividad, solo nos preocupamos por proteger los datos mediante mecanismos de respaldo, de modo que, si un arreglo falla, simplemente restauramos el arreglo por completo. En estos casos, la elección obvia es RAID 0. Es muy rápido, muy simple y proporciona la capacidad más rentable. La única desventaja de RAID 0 es que es frágil y no proporciona ninguna protección contra la pérdida de datos en caso de fallo de un disco o incluso de un URE (que causaría corrupción de datos al igual que enfrenta un disco de escritorio).

Cabe señalar que una excepción al enfoque de “Un Solo Arreglo Grande” que sería común se da en sistemas que usan RAID 0 para los datos. Habría un muy buen argumento a favor de un pequeño arreglo de discos dedicado al sistema operativo y a los datos de las aplicaciones, que sería engorroso reinstalar en caso de pérdida del arreglo, mantenido en RAID 1, y el arreglo de datos en RAID 0 estando separado de él. De esta manera, la recuperación podría ser muy rápida, en lugar de necesitar reconstruir por completo todo el sistema desde cero en lugar de simplemente recrear los datos.

Asumiendo que hemos eliminado los casos en los que los datos no requieren protección, asumiremos para todos los casos restantes que los datos son bastante importantes y que queremos protegerlos a cierto costo. Asumiremos que proteger los datos tal como existen en el almacenamiento en vivo es importante, generalmente porque queremos evitar el tiempo de inactividad o porque queremos garantizar la integridad de los datos, ya que los datos en disco no son estáticos y un fallo del arreglo también constituiría una pérdida de datos. Con esta suposición, continuaremos.

Si tenemos un arreglo de solo dos discos, la respuesta es muy simple: elegimos RAID 1. No hay otra opción en este tamaño, así que no hay decisión que tomar. En teoría, deberíamos planificar nuestros arreglos de manera holística y no después de que se determine el número de discos; el número de discos y el tipo de arreglo elegido deberían decidirse juntos, no comprar los discos y luego determinar el uso en función de ese número arbitrario, pero los chasis de dos discos son tan comunes que vale la pena mencionarlo como un caso.

De igual manera, con un arreglo de cuatro discos, la única elección real a considerar es RAID 10. No hay necesidad de mayor evaluación. Simplemente seleccione RAID 10 y continúe.

Un caso incómodo es un arreglo de tres discos. Es muy, muy raro que estemos limitados a tres discos, ya que el único chasis común limitado a tres discos era el Apple Xserve y este ha estado fuera del mercado durante algún tiempo, por lo que la necesidad de lidiar con la toma de decisiones en torno a arreglos de tres discos debería ser extremadamente improbable. En los casos en que tenemos tres discos, a menudo es mejor buscar orientación, pero los enfoques más comunes son agregar un cuarto disco y, por ende, elegir RAID 10 o, si no se necesita una capacidad mayor que la de un solo disco, colocar los tres discos en un único RAID 1 de triple espejo.

Para todos los demás casos, por lo tanto, estamos lidiando con cinco a veinticinco discos. Dado que hemos eliminado las situaciones en las que aplicarían RAID 0 y RAID 1, nos quedan todos los escenarios comunes que se reducen a RAID 6 y RAID 10, y estos constituyen la gran mayoría de los casos. Elegir entre RAID 6 y RAID 10 se convierte en el mayor desafío que enfrentaremos, ya que debemos fijarnos únicamente en nuestras necesidades “blandas” de fiabilidad, rendimiento y capacidad.

Elegir entre RAID 6 y RAID 10 no debería ser increíblemente difícil. RAID 10 es ideal para situaciones donde el rendimiento y la seguridad son las prioridades. RAID 10 tiene un rendimiento de escritura mucho más rápido y es seguro independientemente del tipo de disco utilizado (los discos de consumo de bajo costo pueden seguir siendo extremadamente seguros, incluso en arreglos grandes). RAID 10 escala bien a tamaños extremadamente grandes, ¡mucho más grandes de lo que debería implementarse usando reglas generales! RAID 10 es la más segura de todas las opciones; es rápida y segura. Las desventajas obvias son que RAID 10 tiene menos capacidad de almacenamiento a partir de los mismos discos y es más costosa en términos de capacidad. Hay que mencionar que RAID 10 solo puede utilizar un número par de discos; los discos se agregan en pares.

RAID 6 es generalmente segura y rápida, pero nunca tan segura ni tan rápida como RAID 10. RAID 6 sufre específicamente en el rendimiento de escritura, por lo que es muy poco adecuada para cargas de trabajo como bases de datos y cargas fuertemente mixtas, como en los grandes sistemas de virtualización. RAID 6 es rentable y proporciona un fuerte enfoque en la capacidad disponible en comparación con RAID 10. Cuando los presupuestos son ajustados o las necesidades de capacidad dominan sobre el rendimiento, RAID 6 es una elección ideal. Rara vez la diferencia de seguridad entre RAID 10 y RAID 6 es una preocupación, excepto en sistemas muy grandes con discos de clase consumidor. RAID 6 está sujeta a un riesgo adicional con los discos de clase consumidor que no afecta a RAID 10, lo que podría justificar cierta preocupación en torno a la fiabilidad en sistemas RAID 6 más grandes, como aquellos por encima de aproximadamente 40 TB cuando se usan discos de consumo.

En el espacio de la pequeña empresa especialmente, la mayoría de los sistemas usarán RAID 10 simplemente porque los arreglos rara vez necesitan ser más grandes que cuatro discos. Cuando los arreglos son más grandes, RAID 6 es la elección más común debido a presupuestos algo ajustados y a una preocupación generalmente baja por el rendimiento. Tanto RAID 6 como RAID 10 son soluciones seguras y eficaces para casi todos los escenarios de uso, con RAID 10 dominando cuando el rendimiento o la fiabilidad extrema son claves y RAID 6 dominando cuando el costo y la capacidad son claves. Y, por supuesto, cuando las necesidades de almacenamiento son altamente particulares o muy grandes, como más de veinticinco discos en un arreglo, recuerde recurrir a un consultor de almacenamiento, ya que el escenario puede volverse fácilmente muy complejo. El almacenamiento es uno de esos lugares donde vale la pena ser especialmente diligente, ya que muchas cosas dependen de él, los errores son muy fáciles de cometer y la flexibilidad para cambiarlo después es muy baja.