¿Qué es lo que realmente hay que tener en cuenta al configurar un NAS?

Al crear un NAS (Network Attached Storage), ya sea en el hogar o en el entorno de una oficina pequeña o doméstica, las elecciones iniciales durante su concepción son las más importantes. En concreto, las opciones respecto a la implementación de RAID (Redundant Array of Independent Disks) y las unidades de disco a utilizar tendrán un impacto duradero en el NAS que, una vez elegido, exigiría una reconfiguración completa y la pérdida de datos en el caso de un cambio.

Comprender las interdependencias de la tríada RAID, NAS y unidades de disco resulta crítico. Al mismo tiempo, es fácil perderse en los detalles de los parámetros de la unidad de disco que tendrán poco impacto en la implementación final de NAS. Con este artículo queremos guiar a los lectores a través del bosque de acrónimos y aconsejarles sobre las alternativas de unidades de disco para crear una solución NAS óptima.

Elegir las alternativas iniciales correctas

NAS tiene que ver básicamente con almacenamiento y con proporcionar un gran volumen de capacidad. En el hogar, el objetivo es probablemente proporcionar copias de seguridad para portátiles, PCs y dispositivos móviles de uso familiar, así como música y películas. En el entorno de la pequeña empresa, los usuarios buscan realizar copias de seguridad de archivos, correos electrónicos y disponer de almacenamiento compartido para permitir a los empleados compartir archivos entre sí. Es posible que también deseen contar con una plataforma propia desde la que compartir archivos con socios, colaboradores y clientes.
El hardware del NAS está físicamente limitado al soporte de un número específico de bahías -ranuras para insertar unidades de disco duro-, por lo que es necesario disponer de suficientes para manejar la cantidad de unidades de disco que se pretende utilizar. Nuestro objetivo en este caso es una capacidad grande y fiable, por lo que los discos giratorios, en lugar de los SSD, son la opción en formato de 3,5″. Dichas unidades pueden proporcionar hasta 14 TB de almacenamiento con un mínimo desembolso y, con la mejora continua de la tecnología de plato giratorio, es probable que las capacidades sigan creciendo en el futuro.

Los sistemas NAS pequeños dirigidos a usuarios domésticos ofrecerán tan solo dos bahías. Las pequeñas y medianas empresas probablemente requerirán un dispositivo con al menos cuatro o cinco bahías, mientras que las soluciones empresariales se ofrecen en un formato de rack de 19″ con espacio para entre 12 y 16 unidades. Es la combinación de bahías disponibles y las características que ofrece cada opción RAID, en castellano Matriz Redundante de Discos Independientes, la que determinará en última instancia el enfoque RAID elegido.

Entender las opciones RAID

Antes de seleccionar el sistema NAS a utilizar es crítico revisar el nivel de RAID que se desea implementar. Una vez seleccionado, cambiarlo requiere una reconfiguración del NAS que supone una pérdida de datos almacenados. Además, no será posible mover las unidades a un sistema NAS diferente y mantener el contenido de los discos.

El nivel RAID determina tres factores clave: la capacidad de almacenamiento del sistema final, la facilidad con la que será posible recuperarse del fallo de una unidad y cuántas unidades serán necesarias. El nivel de RAID normalmente se indica como RAIDn, donde n se refiere al nivel.

RAID0 proporciona mucha capacidad sin ningún tipo de redundancia mediante el uso de un método conocido como ‘striping’. En pocas palabras, la capacidad disponible es la suma de la capacidad de las unidades de disco en uso; dos unidades de 2TB proporcionan 4TB de almacenamiento. Sin embargo, en este caso existe un riesgo ya que, si una de las unidades falla en algún momento, todo el contenido de esa unidad se perderá para siempre.

RAID1 ofrece fiabilidad mediante el uso de un método conocido como «mirroring». Este método utiliza dos unidades de disco y, como su mismo nombre indica, todo lo que se escribe en la primera unidad también se copia en la segunda. Por lo tanto, dos unidades de 2TB proporcionan 2TB de almacenamiento. Sin embargo, en el caso de fallo de una unidad, el NAS aún puede proporcionar los datos almacenados desde la unidad de disco que se mantiene en buen estado.

En el entorno doméstico, la probabilidad de que las unidades de disco fallen de forma simultánea es muy baja. Además, la unidad que falla puede cambiarse por una nueva y el NAS la integrará en el sistema. Muchas soluciones NAS permiten que la unidad de reemplazo sea de mayor capacidad que la original ya que, años después de la creación original del NAS, es posible que ya no estén disponibles unidades de la capacidad original. Esta posibilidad también permite aumentar la capacidad total más adelante, en caso de que el almacenamiento resulte insuficiente.

RAID5 y RAID6 requieren más discos para admitir sus enfoques de redundancia, proporcionan más almacenamiento en comparación con la cantidad de discos utilizados que RAID1, pero menos que RAID0. Estos enfoques RAID distribuyen partes únicas de los datos del usuario en varias unidades. Además de almacenar los datos del usuario, también se almacena información adicional, conocida como bloque de datos de paridad. En caso de fallo de un disco, los datos originales todavía están disponibles o los datos de paridad permiten al NAS calcular la información que falta de la unidad dañada.

Como consecuencia, se requiere un mínimo de tres unidades de disco para RAID5 y un mínimo de cuatro para la implementación de RAID 6. Una vez que se reemplaza la unidad defectuosa, es posible reconstruir su contenido. RAID5 puede admitir hasta una unidad con fallo, mientras que RAID6 puede sobrevivir al fallo de dos unidades. A modo de ejemplo, tres unidades de disco de 2TB proporcionan 4TB de almacenamiento RAID5, mientras que cuatro unidades de 2TB proporcionan 4TB de almacenamiento RAID6.

Otro aspecto a tener en cuenta es el estado del sistema en caso de fallo de una unidad. Si falla una unidad RAID5, no podrá soportar un fallo de disco adicional. Teniendo en cuenta que la reconstrucción del sistema tras el remplazo de un disco que ha fallado puede demorarse varios días, y que habrá cargas significativas de acceso a disco en las unidades restantes, si falla otra unidad de disco durante el proceso de reconstrucción, todos los datos se perderían. Por lo tanto, RAID6 realmente proporciona el enfoque más robusto para los usuarios con requerimientos de fiabilidad elevados.

También se debe tener en cuenta que el cálculo de la información de paridad tiene un impacto en el rendimiento de escritura de RAID5 y RAID6. Sin embargo, para las implementaciones en entornos de pequeña y mediana empresa es improbable que se note en el uso diario.

Si el NAS proporciona ocho o más bahías, son posibles otros enfoques RAID. Estos combinan la capacidad de RAID0 con la robustez de RAID1, RAID5 o RAID6. Por ejemplo, RAID10 refleja dos implementaciones de RAID0, con ocho unidades de 2TB que proporcionan una capacidad de 4TB con la solidez de RAID1. RAID50 y RAID60 proporcionan robustez junto con la capacidad de ‘striping’ o división de la información de RAID0.

Selección de los discos duros adecuados

Con el hardware NAS seleccionado, conocido el número de bahías y el enfoque RAID elegido, el siguiente paso es elegir los discos duros. Si se revisan las hojas de especificaciones, la lista de parámetros a considerar puede parecer larga. Sin embargo, para las implementaciones en entornos de pequeña y mediana empresa, con la excepción de la capacidad de la unidad de disco, estas especificaciones tienen poco impacto en el rendimiento general. La elección resulta más sencilla en el caso de los proveedores, como Toshiba, que comercializan unidades como la serie N300, optimizadas para las demandas de un NAS.
Aunque se espera que un NAS funcione bajo un esquema 24/7, la mayoría de los sistemas NAS implementan algún tipo de administración de consumo de energía. Esto significa que estará inactivo o entrará en un modo de bajo consumo cuando no haya actividad. En la mayoría de los casos esto ocurre por la noche. Por otro lado, las unidades tienen un impacto limitado en el consumo de energía general ya que, actualmente, todas son muy eficientes desde un punto de vista energético.

Por ejemplo, una unidad convencional rellena de aire que opera a 7200 rpm consume 10W cuando está activa. Una implementación RAID1 de 2 bahías con dos unidades de 8 TB de este tipo de unidad de disco consumiría alrededor de 175kWh/año. El salto a dos unidades N300 de 14TB rellenas de helio reduce el consumo de energía a la mitad, lo que suponiendo un coste de 0,30 € por kWh, reducirá el gasto anual en electricidad entre 25 y 50 euros. Teniendo en cuenta que el sistema NAS también apaga las unidades durante unas horas al día, los ahorros reales serán significativamente más bajos.
El paso a discos duros rellenos de helio de menor potencia tiene más sentido cuando surge la necesidad de aumentar la capacidad en un pequeño NAS de dos bahías.

El ruido también es a menudo una consideración, especialmente en un entorno de trabajo. Nadie quiere tener, mientras intenta concentrarse, la distracción continua de las unidades de disco girando. El HDWG21EEZSTA de 14TB es perfecto en ese ámbito ya que solo genera 20db de ruido (lo habitual) cuando se encuentra en modo inactivo. Sin embargo, la ubicación óptima del NAS también debe considerarse cuidadosamente más allá de optar por unidades de disco con bajo ruido. La colocación en un sótano o en una sala dedicada lo mantiene alejado de golpes accidentales o del riesgo de desenchufarse de la fuente de alimentación, al tiempo que resuelve el problema del ruido.

Por otra parte, el calor es el factor de mayor impacto en la longevidad de los discos duros. Mantener la temperatura de los discos por debajo de 40°C es esencial ya que, por encima de este nivel, la fiabilidad se ve afectada significativamente. El sistema NAS tendrá un ventilador incorporado, pero esto es de poca ayuda si se coloca bajo la luz directa del sol durante parte del día. Unidades como las N300 ajustan automáticamente la velocidad de búsqueda durante el funcionamiento a alta temperatura para reducir la generación de calor en situaciones de alta demanda.

Conclusión

Es muy fácil quedar atrapado en los detalles de las especificaciones de las unidades de disco al definir una solución NAS. Pero la realidad es que actualmente son tan fiables y eficientes en materia de rendimiento y consumo energético, que el foco real debería ponerse en la capacidad y la robustez. En lugar de centrarse en reducir el ruido de la unidad en un entorno de oficina, hay que procurar instalar el NAS en un lugar seguro, fresco y protegido, lejos de miradas indiscretas y de dedos juguetones.

Con la excepción de RAID0, todas las demás opciones de RAID dan como resultado una capacidad total menor que la suma de las unidades utilizadas. Esto se compensa con una robustez mayor. En este sentido, las unidades rellenas de helio permiten construir volúmenes enormes de capacidades de almacenamiento para muchos años de crecimiento de los datos.

Rainer W. Kaese, director senior de Desarrollo de Negocio de Productos de Almacenamiento de Toshiba Electronics Europe