Tipos de almacenamiento AHCI vs RAID: diferencias y comparación

La evolución de las tecnologías de almacenamiento ha sido rápida y bastante innovadora durante la última década. El venerable disco duro giratorio ha sido reemplazado lenta pero seguramente por el disco de estado sólido mucho más rápido y eficiente. Los SSD han conquistado la industria del hardware de PC casi por sorpresa en los últimos años debido a su excelente rendimiento y a la disminución del costo de entrada. El precio de componentes como la memoria flash NAND ha ido disminuyendo constantemente y ahora ha alcanzado un mínimo histórico, por lo que muchos fabricantes de SSD están lanzando unidades de estado sólido mucho más asequibles a precios competitivos. Esto ha llevado a un aumento masivo en las ventas de unidades de estado sólido en comparación con las unidades de disco duro tradicionales.

Con el auge de las unidades de estado sólido, las unidades de disco duro se están retirando gradualmente del mercado debido a su menor velocidad y problemas de confiabilidad. Sin embargo, todavía hay algunas áreas donde los discos duros son prácticamente insustituibles. Si desea una gran cantidad de almacenamiento para su computadora y no desea pagar precios exorbitantes por un SSD de alta capacidad, entonces un disco duro definitivamente será el dispositivo de almacenamiento que desea. También siguen siendo una parte integral de muchas aplicaciones de servidores y centros de datos, por lo que es seguro asumir que los discos duros todavía tienen un poco de vida por delante.

Estratificación de unidades

También se han realizado muchos avances para mejorar la velocidad de los discos duros. Los fabricantes diseñaron y lanzaron discos duros de estado sólido o SSHD que eran básicamente la combinación de un disco duro estándar con un pequeño SSD que actuaba como caché. Los SSHD nunca despegaron realmente debido a su rendimiento relativamente bajo y peor valor, pero la idea de combinar un SSD con un HDD se mantuvo. Años más tarde, Intel y AMD presentaron técnicas conocidas como Intel Optane y AMD StoreMI que tienen el mismo propósito. Estos métodos permiten el uso de un SSD más pequeño y rápido como caché para un disco duro más grande y lento, lo que acelera la velocidad del disco mecánico.

Dentro de este procedimiento, los usuarios pueden «superponer» diferentes unidades de almacenamiento entre sí y establecer un orden de prioridad para ellas, lo que puede permitir que el sistema sepa qué unidades deben contener los programas y archivos a los que se accede con frecuencia. Sin embargo, combinar un SSD con un disco duro también plantea una pregunta diferente. A muchos usuarios les preocupa la elección entre configuraciones AHCI y RAID para sus dispositivos de almacenamiento. Antes de elegir la configuración óptima para su instalación, debemos comprender qué son realmente AHCI y RAID.

Descripción general de AHCI

AHCI son las siglas de Advanced Host Controller Interface que define Intel. Este modo se ve en sistemas relativamente más nuevos, ya que AHCI es una tecnología más nueva que posee muchas funciones nativas de la interfaz estándar Serial ATA. Funciones como NCQ y hot-swapping son parte de AHCI, que mejoran la compatibilidad y el rendimiento de los dispositivos. La especificación de AHCI se refiere a la interfaz de nivel de registro para un controlador de host de Serial ATA o SATA.

La especificación AHCI es la más adecuada para diseñadores de software y diseñadores de hardware por igual. El modo AHCI proporciona un método estándar para programar los adaptadores AHCI / SATA que están destinados a los diseñadores de componentes de hardware y constructores de sistemas, etc. Las versiones más nuevas de Windows, como Windows 10, requieren que el modo AHCI esté habilitado antes de la instalación del sistema si desea instalar el sistema operativo en un SSD. Si no enciende AHCI en esa configuración, la computadora no se iniciará con un error BSOD. AHCI es básicamente un modo de operación que permite el uso de funciones más avanzadas inherentes al protocolo SATA.

Descripción general de RAID

Como señalamos en nuestra breve exploración de las matrices RAID, RAID es la abreviatura de Redundant Array of Independent Disks y es una tecnología de virtualización de almacenamiento de datos. RAID puede virtualizar varios discos duros independientes en una o más matrices, conocidas como matrices RAID. Esto da como resultado grandes mejoras en factores como la velocidad y la confiabilidad, dependiendo de cómo esté configurada la configuración. RAID proporciona redundancia en entornos de varios dispositivos y acelera los dispositivos de la matriz, que suelen ser discos duros más antiguos.

Al igual que AHCI, RAID también admite controladores SATA y muchos productos RAID permiten al usuario habilitar AHCI durante la instalación. Sin embargo, RAID es una tecnología más antigua que AHCI y SATA, y básicamente tiene el mismo conjunto de características que AHCI si se comparan en aplicaciones de un solo disco. RAID realmente brilla cuando ingresa a configuraciones de múltiples discos que pueden utilizar sus funciones más avanzadas, ya que AHCI no puede operar en esta configuración. RAID también puede volverse bastante caro con bastante rapidez si comienza a agregar varios discos a la matriz.

RAID se utiliza tradicionalmente en aplicaciones donde los datos se almacenan en varias unidades. Áreas como los servidores y los centros de datos tienen una necesidad absolutamente crucial de RAID para que las cantidades masivas de datos confidenciales puedan protegerse en caso de una falla de hardware. Además de esas aplicaciones, RAID también se está volviendo cada vez más popular en las aplicaciones domésticas y de oficina. Los consumidores ahora están recurriendo a RAID para aumentar el rendimiento o proporcionar redundancia en caso de pérdida de la unidad. Este tipo de RAID se configura comúnmente en aplicaciones como servidores NAS domésticos y similares.

Niveles RAID

Hay muchos niveles de RAID que se utilizan comúnmente tanto en los espacios de consumidores como en los de prosumidores. Estos niveles (también llamados matrices RAID) tienen sus ventajas e inconvenientes. Depende del usuario identificar cuál se adapta más a sus necesidades. También es importante tener en cuenta que las configuraciones RAID de software y hardware admiten diferentes niveles de RAID y también pueden dictar los tipos de unidades que son compatibles con la configuración RAID: SATA, SAS o SSD.

RAID 0

Este nivel de RAID se utiliza para mejorar el rendimiento de un servidor. Con esta configuración, los datos se escriben en varios discos. También se conoce como «división de discos». Independientemente del trabajo que esté haciendo en este servidor, lo gestionan varias unidades, por lo que el rendimiento aumenta debido a un mayor número de operaciones de E / S. Otro beneficio aparte de la velocidad es que RAID 0 se puede configurar tanto en forma de software como de hardware, y la mayoría de los controladores también lo admiten. El mayor inconveniente de esta configuración es la tolerancia a fallas. Si falla una unidad, todos los datos de todos los discos seccionados desaparecen. La copia de seguridad es clave si planea operar en esta configuración.

RAID 1

Esta configuración también se conoce como «Duplicación de disco» y el mayor punto fuerte de RAID 1 es la tolerancia a fallas. Las unidades de esta matriz RAID son réplicas exactas entre sí, lo que crea una red de seguridad más grande en caso de que alguna unidad falle en la matriz. Los datos se copian sin problemas de una unidad a otra y es la forma más sencilla de crear un espejo de disco a un costo relativamente bajo.

La mayor desventaja de RAID 1 es la resistencia al rendimiento. Debido al hecho de que los datos se escriben en varias unidades en lugar de una, el rendimiento de una matriz RAID 1 es más lento que el de una sola unidad. El segundo inconveniente es que la capacidad utilizable total de una matriz RAID es la mitad de la suma de las capacidades de la unidad. Por ejemplo, una configuración con 2 unidades de 1 TB cada una tendrá una capacidad RAID total de 1 TB en lugar de 2 TB. Obviamente, esto se debe a razones de redundancia.

RAID 5

Esta es la configuración más común para dispositivos NAS y servidores empresariales. Esta matriz es una mejora con respecto a RAID 1 porque alivia parte de la pérdida de rendimiento inherente a la duplicación de discos y también brinda una buena tolerancia a fallas. Ambas cosas son realmente importantes en las aplicaciones profesionales de almacenamiento de datos. En RAID 5, los datos y la paridad están divididos en 3 o más unidades. Si hay alguna indicación de una falla en una unidad, los datos se transfieren sin problemas al bloque de paridad. Otro beneficio de esta aplicación RAID es que permite que muchas unidades de servidor sean «intercambiables en caliente», lo que significa que las unidades se pueden intercambiar en la matriz mientras el sistema está en funcionamiento.

El principal inconveniente de esta matriz es el rendimiento de escritura en servidores grandes. Esto podría ser motivo de preocupación si muchos usuarios acceden a una determinada matriz y escriben en ella simultáneamente como parte de la carga de trabajo diaria.

RAID 6

Esta matriz RAID es casi idéntica a RAID 5 con solo una diferencia clave. Tiene un sistema de paridad más fuerte, lo que significa que hasta 2 unidades pueden fallar antes de que haya alguna posibilidad de que los datos se vean afectados. Esto lo convierte en una opción muy atractiva para centros de datos y otras aplicaciones empresariales.

RAID 10

RAID 10 es una combinación de RAID 1 y RAID 0 (por lo tanto, 1 + 0). Es una combinación RAID híbrida que intenta combinar las mejores partes de las matrices RAID 1 y RAID 0. Combina la creación de bandas de RAID 1 con la duplicación de RAID 2 en un esfuerzo por aumentar las velocidades y proporcionar una mejor tolerancia a fallas. Esto lo hace ideal para servidores que realizan muchas operaciones de escritura. También se puede implementar en software o hardware, pero la implementación de hardware es generalmente una mejor ruta para elegir.

La evidente desventaja de una matriz RAID 10 es su costo. Se requiere un mínimo de 4 unidades para esta matriz, y los centros de datos más grandes y las aplicaciones empresariales tienen que gastar al menos 2 veces la cantidad en unidades como lo harían en otras matrices.

Además de estos principales niveles de RAID, también hay varios otros niveles de RAID. Estas son combinaciones de las matrices principales y se utilizan para propósitos específicos. RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 7 y RAID 0 + 1 se incluyen en esta categoría.

AHCI frente a RAID

Las diferentes características de AHCI y RAID tienen un impacto significativo en el rendimiento de sus dispositivos, como sus dispositivos de almacenamiento, memoria e incluso la placa base. AHCI es una interfaz de programación relativamente moderna que es principalmente adecuada para unidades SATA. Si está utilizando un disco duro o un SSD que utiliza el protocolo SATA, puede configurar el modo AHCI para aprovechar al máximo la interfaz SATA. Esto habilitará funciones como NCQ y Hot Swapping que no están disponibles en otros modos. AHCI tiene poco impacto en la optimización del rendimiento de las unidades SATA, pero tiene un impacto relativamente más notable en los discos duros.

RAID se utiliza ampliamente para discos duros y matrices híbridas con fines de protección de datos. Permite que los HDD y SSD sigan funcionando normalmente incluso después de la pérdida de datos de los dispositivos. RAID también se puede utilizar en una matriz SSD, pero suele ser prohibitivamente caro y no ofrece muchos beneficios de rendimiento. Por lo tanto, RAID generalmente se limita a matrices de discos duros que tienen varios discos duros optimizados para velocidad y / o redundancia.

En resumen, debe elegir entre AHCI y RAID según la configuración de su unidad. Si está utilizando un disco duro SATA o un SSD SATA en una configuración de una sola unidad, AHCI puede ser más adecuado que RAID. Si está utilizando varios discos duros, RAID es una mejor opción. También se recomienda RAID para matrices que utilizan una combinación de SSD y HDD en una sola matriz. Ambos modos tienen sus beneficios y están más optimizados para diferentes escenarios, por lo que no se trata de «cuál es mejor» sino de «cuál es más adecuado para mi caso de uso» y eso depende de la configuración de sus unidades de almacenamiento.

Ultimas palabras

La superposición de diferentes dispositivos de almacenamiento se ha vuelto más fácil que nunca con tecnologías como RAID accesibles para todos los consumidores y fáciles de configurar. AHCI todavía tiene su lugar en el mundo del almacenamiento debido a sus optimizaciones para el protocolo SATA, pero su uso se limita a las computadoras modernas de una sola unidad. Para cualquier configuración de varias unidades, la opción de RAID es una solución mucho mejor y más optimizada para obtener el mejor rendimiento y confiabilidad de esas unidades.

Si no está dispuesto a configurar una matriz RAID para sus múltiples unidades, pero aún desea acelerar sus unidades mecánicas más lentas, entonces también puede mirar hacia las tecnologías Intel Optane y AMD StoreMI. Ambas tecnologías han realizado mejoras fantásticas en los últimos años en términos de rendimiento y estabilidad, y finalmente son alternativas confiables a los métodos RAID tradicionales. Al final del día, su preferencia por AHCI, RAID o incluso soluciones basadas en software como StoreMI depende de la configuración de sus unidades y sus preferencias. Simplemente, no existe una solución adecuada para todos.