RAID 0 frente al rendimiento de los SSD: SSD modernos, PCIe 4.0, PCIe 5.0 y velocidad real

Explora el enfrentamiento entre el rendimiento de RAID 0 y SSD con interfaces PCIe 4.0 y PCIe 5.0. Este artículo analiza los benchmarks de velocidad y los resultados reales para ayudarte a elegir la mejor solución de almacenamiento.

Respuesta breve: RAID 0 frente a SSD: ¿cuál es más rápido hoy en día?

Veredicto directo para los sistemas modernos:

• En el panorama tecnológico actual, un solo SSD de alto rendimiento suele superar a las configuraciones RAID 0 en términos de velocidad y fiabilidad, especialmente con interfaces avanzadas como PCIe 4.0 y PCIe 5.0.

Cuando un único SSD supera a RAID 0:

• Los avances en la tecnología SSD, en particular con PCIe 5.0, han permitido que las SSD individuales superen a las matrices RAID 0 tanto en velocidades de lectura/escritura secuenciales como en latencia, lo que las convierte en la mejor opción para la mayoría de las aplicaciones modernas.

Cuando RAID 0 sigue mostrando ventajas cuantificables:

• RAID 0 todavía puede ofrecer ventajas de rendimiento en escenarios que requieren velocidades de transferencia de datos y capacidades muy altas, especialmente cuando se utilizan interfaces más antiguas o con aplicaciones específicas optimizadas para el acceso paralelo a los datos.

Consejo: ¿qué es un disco duro RAID?

Por qué RAID 0 era antes más rápido que un SSD único

Cómo mejora el rendimiento RAID 0

Mecánica del striping:

• RAID 0 utiliza un proceso denominado striping, que divide y escribe datos en varias unidades simultáneamente. Este enfoque mejora el rendimiento al permitir operaciones de lectura y escritura simultáneas en todas las unidades.

Agregación secuencial del ancho de banda:

• Al agregar el ancho de banda de varias unidades, RAID 0 aumenta el ancho de banda total disponible para las transferencias de datos, lo que aumenta de manera efectiva las velocidades de lectura y escritura secuenciales. Esto permitió que las configuraciones RAID 0 manejaran cargas de datos más grandes de manera más eficiente que las unidades individuales.

Por qué era importante en la era de los discos duros y los primeros SSD

Cuellos de botella SATA:

• Durante la era de los discos duros y los primeros SSD, la interfaz SATA suponía un importante cuello de botella. Las configuraciones RAID 0 podían eludir algunas de estas limitaciones distribuyendo los datos entre varias unidades, lo que aumentaba el rendimiento más allá de lo que podía alcanzar una sola unidad.

Limitaciones del controlador:

• Los primeros SSD estaban limitados por la tecnología de los controladores, lo que restringía su rendimiento. RAID 0 proporcionaba una forma de superar estas limitaciones aprovechando las capacidades combinadas de varias unidades, lo que se traducía en una mejora del acceso a los datos y de las velocidades de transferencia para aplicaciones exigentes.

Rendimiento de RAID 0 frente a SSD SATA

Comparación de velocidad secuencial

Las configuraciones RAID 0 son conocidas por su capacidad para aumentar las velocidades de lectura y escritura secuenciales mediante una técnica denominada striping, en la que los datos se dividen entre varias unidades. Esto significa que RAID 0 puede alcanzar velocidades de transferencia de datos más altas que las que puede gestionar una sola unidad por sí sola, ya que varios cabezales de disco trabajan simultáneamente para leer y escribir datos.

En una configuración RAID 0 con discos duros tradicionales o incluso SSD más antiguos que utilizan la interfaz SATA, esto puede dar lugar a notables mejoras en la velocidad secuencial. Sin embargo, con la llegada de SSD más avanzados, especialmente los que aprovechan el protocolo NVMe sobre PCIe, la ventaja de RAID 0 se vuelve menos evidente. Los SSD NVMe modernos ofrecen velocidades que superan con creces las posibilidades de las unidades basadas en SATA, lo que reduce significativamente la necesidad de RAID 0 para aumentar el rendimiento en tareas secuenciales.

Rendimiento de lectura/escritura aleatoria

En lo que respecta a las tareas de lectura y escritura aleatorias, que implican el acceso a bits de datos dispersos en el almacenamiento, las unidades SSD SATA superan claramente a las matrices RAID 0 de las unidades HDD tradicionales. Esto se debe a que las unidades SSD, que no tienen piezas móviles, pueden acceder a cualquier ubicación de la unidad con una latencia mínima, a diferencia de las unidades HDD, que dependen de piezas mecánicas móviles para localizar los datos.

Incluso cuando se aplica RAID 0 a discos duros o unidades SSD SATA más antiguas, la mejora en el rendimiento de E/S aleatorio se ve limitada por la latencia inherente de los componentes mecánicos o las limitaciones de la interfaz de las unidades SSD más antiguas. Las unidades SSD modernas proporcionan un rendimiento de E/S aleatorio mucho más rápido, lo cual es fundamental para tareas como el acceso a bases de datos, las funciones del sistema operativo y la ejecución de aplicaciones que implican transacciones frecuentes de datos de pequeño tamaño.

Cargas de trabajo del mundo real: sistema operativo, aplicaciones, juegos

En tareas informáticas prácticas que implican sistemas operativos, aplicaciones y juegos, las ventajas de las unidades SSD sobre las configuraciones RAID 0 se hacen especialmente evidentes. Las unidades SSD ofrecen velocidades de acceso instantáneas, lo que se traduce en tiempos de arranque más rápidos para los sistemas operativos y tiempos de carga más rápidos para las aplicaciones y los juegos.

La latencia reducida de las unidades SSD garantiza que las aplicaciones respondan más rápidamente a las entradas de los usuarios y a las solicitudes del sistema, lo que proporciona una experiencia de usuario más fluida y eficiente. Los jugadores, en particular, se benefician de la reducción de los tiempos de carga y de una transmisión más rápida de los recursos del juego, lo que mejora la fluidez del juego.

RAID 0 frente a SSD PCIe 4.0

Ancho de banda PCIe 4.0 frente a límites del controlador RAID

Los SSD PCIe 4.0 ofrecen un ancho de banda significativamente mayor en comparación con las tecnologías de interfaz más antiguas. Estos SSD pueden alcanzar impresionantes velocidades de transferencia de datos gracias a su conexión directa a la CPU a través del bus PCIe, lo que permite un rápido movimiento de datos. Por el contrario, las limitaciones de los controladores RAID, especialmente en los sistemas más antiguos, pueden limitar las ventajas potenciales de velocidad que podría ofrecer RAID 0, ya que estos controladores pueden no gestionar el ancho de banda agregado de varias unidades con la misma eficiencia que un solo SSD moderno.

Por qué un solo SSD PCIe 4.0 suele ganar

Una sola unidad SSD PCIe 4.0 supera a las configuraciones RAID 0 en muchos escenarios debido a su ancho de banda superior y su menor latencia. Las unidades SSD PCIe 4.0 modernas tienen la ventaja de contar con controladores y tecnología NAND de última generación, lo que les permite ofrecer velocidades y capacidad de respuesta excepcionales tanto para cargas de trabajo secuenciales como aleatorias. Además, la simplicidad y fiabilidad de una sola unidad reducen la complejidad y los posibles puntos de fallo en comparación con una matriz RAID 0, en la que el fallo de una unidad puede provocar la pérdida de datos en toda la configuración.

Casos extremos en los que RAID 0 sigue siendo escalable

• Grandes transferencias secuenciales: en situaciones específicas en las que la carga de trabajo implica transferencias de datos grandes y contiguas, como la transferencia de archivos de vídeo masivos o grandes conjuntos de datos, RAID 0 todavía puede ofrecer ventajas de rendimiento al distribuir los datos entre varias unidades, lo que aumenta el rendimiento.
• Discos de trabajo multimedia: los profesionales multimedia que trabajan con vídeo de alta resolución o archivos de imagen de gran tamaño suelen emplear matrices RAID 0 como discos de trabajo. Estas configuraciones pueden manejar el alto rendimiento de datos necesario para tareas como la renderización de vídeo o el procesamiento por lotes, en las que la velocidad de procesamiento de archivos de gran tamaño es más importante que la latencia o la velocidad de acceso aleatorio.

RAID 0 frente a SSD PCIe 5.0

Rendimiento PCIe 5.0: realidad frente a teoría

PCIe 5.0 representa un importante avance en las capacidades de transferencia de datos, ya que, en teoría, duplica la capacidad de ancho de banda de PCIe 4.0. Esto se traduce en un potencial máximo de aproximadamente 32 GB/s por carril.

En la práctica, las unidades SSD PCIe 5.0 aprovechan este ancho de banda mejorado para ofrecer un aumento sustancial de la velocidad en aplicaciones del mundo real. Las unidades SSD modernas que aprovechan PCIe 5.0 pueden alcanzar cifras de rendimiento extraordinarias, a menudo llegando a varios gigabytes por segundo tanto en operaciones de lectura como de escritura secuenciales. Esto las hace ideales para aplicaciones informáticas de alto rendimiento, incluidas tareas que requieren un uso intensivo de datos, como el aprendizaje automático, las simulaciones a gran escala y la edición de vídeo 8K. La avanzada tecnología NAND y los diseños mejorados de los controladores inherentes a las unidades SSD PCIe 5.0 garantizan que estas velocidades teóricas no sean solo promesas de marketing, sino que se puedan alcanzar con las configuraciones de sistema adecuadas.

Por qué RAID 0 rara vez supera a las unidades SSD PCIe 5.0

Al comparar las configuraciones RAID 0 con las unidades SSD PCIe 5.0, hay varios factores que contribuyen al rendimiento superior de estas últimas. En primer lugar, la ventaja de velocidad inherente a las unidades SSD PCIe 5.0 minimiza la necesidad de la agregación de ancho de banda que proporciona RAID 0, especialmente en tareas secuenciales.

RAID 0 puede aumentar la velocidad al aprovechar varias unidades para compartir la carga de datos. Sin embargo, la complejidad de las configuraciones RAID 0 conlleva un riesgo añadido: si una unidad falla, se pierden todos los datos de la matriz. Esta vulnerabilidad basada en la redundancia pone de relieve un inconveniente significativo en escenarios en los que la integridad de los datos y el tiempo de actividad son primordiales.

Además, la ventaja de latencia de las unidades SSD PCIe 5.0, gracias a su conexión directa a la CPU y a la ausencia de controladores RAID intermedios, se traduce en tiempos de acceso y respuesta más rápidos. Estos factores hacen que las unidades SSD PCIe 5.0 sean especialmente adecuadas para gestionar cargas de trabajo aleatorias y secuenciales con una eficiencia y fiabilidad notables, lo que garantiza un rendimiento máximo en diversas tareas sin necesidad de la complejidad de RAID 0.

Limitaciones de la plataforma: carriles de CPU, rutas de chipset

Las limitaciones de la plataforma pueden influir en gran medida en el rendimiento y la viabilidad de RAID 0 en comparación con las unidades SSD PCIe 5.0. Un aspecto crítico es la disponibilidad de carriles de CPU y cómo se distribuyen entre los dispositivos de un sistema.

Las CPU y las placas base modernas admiten numerosos carriles PCIe, pero estos suelen dividirse entre varios componentes, como tarjetas gráficas, tarjetas de red y dispositivos de almacenamiento. Cada SSD PCIe 5.0 puede ocupar varios carriles para alcanzar su máximo potencial de rendimiento. Cuando varios dispositivos compiten por los carriles, es posible que una configuración RAID 0 no aproveche plenamente su potencial, ya que podría verse limitada por los carriles y el ancho de banda disponibles.

Además, las rutas del chipset, es decir, las rutas por las que los datos viajan a través del sistema, pueden convertirse en un cuello de botella. Por el contrario, las unidades SSD PCIe 5.0 pueden maximizar la utilización de los carriles y el rendimiento al conectarse directamente con la CPU, a menudo evitando algunas de las limitaciones impuestas por las rutas compartidas o indirectas inherentes a las configuraciones RAID.

Por qué las comparaciones entre RAID 0 y SSD son engañosas

Cargas de trabajo sintéticas frente a cargas de trabajo reales

Los benchmarks se utilizan a menudo para medir el rendimiento de soluciones de almacenamiento como las matrices RAID 0 y los SSD. Sin embargo, estas pruebas suelen basarse en cargas de trabajo sintéticas que no reflejan con precisión el uso diario. Los benchmarks sintéticos tienden a medir el rendimiento máximo y los escenarios óptimos, y a menudo no logran replicar la naturaleza diversa e impredecible de las tareas del mundo real. Estas pruebas pueden mostrar que las soluciones RAID 0 tienen un rendimiento superior debido a sus altas velocidades de lectura/escritura secuencial, pero esto no se traduce necesariamente en beneficios tangibles para los casos de uso típicos.

Efectos de la profundidad de la cola

La profundidad de la cola, es decir, el número de operaciones de E/S de datos que el dispositivo de almacenamiento puede procesar a la vez, puede influir considerablemente en los resultados de las pruebas de rendimiento. Las matrices RAID 0 pueden funcionar muy bien con profundidades de cola más altas, ya que la configuración puede gestionar de manera eficiente flujos de datos extensos. Sin embargo, las tareas cotidianas, como abrir aplicaciones y realizar tareas informáticas ocasionales, suelen funcionar con profundidades de cola más bajas. Las unidades SSD tienden a superar a RAID 0 en estos escenarios debido a su menor latencia y a su mejor gestión de las operaciones de E/S aleatorias. Por lo tanto, la profundidad de cola utilizada en las pruebas de rendimiento puede sesgar considerablemente la percepción de la eficacia en el mundo real.

Por qué los juegos y las tareas de escritorio muestran poca diferencia

En los juegos y las tareas generales de escritorio, la diferencia entre RAID 0 y un SSD de alto rendimiento suele ser insignificante. Estas tareas no suelen requerir las enormes ventajas de rendimiento que ofrece RAID 0, ya que dependen más de tiempos de acceso rápidos y de un manejo eficiente de archivos de datos pequeños y dispersos. Los SSD destacan en estas áreas debido a su baja latencia y su capacidad para manejar diversas operaciones de datos sin problemas. Por lo tanto, en los juegos y en la informática cotidiana, los usuarios suelen experimentar poca o ninguna diferencia de rendimiento entre las configuraciones RAID 0 y SSD, lo que hace que los SSD sean la opción más práctica debido a su simplicidad y fiabilidad.

Fiabilidad y riesgo: el coste oculto de la velocidad de RAID 0

RAID 0 tiene redundancia cero

Las configuraciones RAID 0 están diseñadas exclusivamente para el rendimiento, aprovechando la distribución de discos para aumentar el rendimiento de los datos. Sin embargo, no ofrecen redundancia. Esto significa que si falla una sola unidad de la matriz, se pierden todos los datos de toda la configuración. Esta falta de redundancia supone un riesgo importante para el almacenamiento de datos críticos, lo que hace que RAID 0 no sea adecuado para situaciones en las que la seguridad y la fiabilidad de los datos son primordiales.

La probabilidad de fallo aumenta con el número de unidades

La fiabilidad de una configuración RAID 0 disminuye a medida que se añaden más unidades a la matriz. Esto se debe a que la probabilidad de fallo aumenta con el número de unidades; cada unidad adicional introduce otro punto potencial de fallo. Como resultado, la probabilidad de sufrir una pérdida total de datos aumenta con cada unidad adicional en la configuración RAID 0. Este riesgo inherente hace que sea crucial emplear estrategias de copia de seguridad robustas si se opta por RAID 0 para salvaguardar la integridad de los datos.

Por qué es más difícil predecir los fallos de los SSD

A diferencia de los discos duros tradicionales, que a menudo dan señales de advertencia como ruidos extraños o un aumento de la tasa de errores antes de fallar, los SSD pueden fallar de forma más repentina debido a la ausencia de piezas móviles. Aunque los SSD suelen ofrecer una mayor fiabilidad y una vida útil más larga que los discos duros, sus fallos pueden ser más impredecibles. Hay varios factores que contribuyen al fallo de los SSD, como los problemas de nivelación del desgaste, las subidas de tensión o los errores de firmware. Como resultado, predecir cuándo puede fallar un SSD puede ser difícil, por lo que es esencial realizar copias de seguridad periódicas, independientemente de la solución de almacenamiento que se utilice.

Consideraciones sobre la recuperación de datos RAID 0

Por qué la RAID Recovery es compleja

• Detección del tamaño de la banda: en una configuración RAID 0, los datos se dividen en bloques y se distribuyen entre varias unidades, lo que se denomina «striping» (distribución en bandas). Para recuperar los datos, es necesario detectar con precisión el tamaño de la banda utilizado en la configuración original. Una detección incorrecta puede complicar la reconstrucción de los datos, ya que afecta directamente a la forma en que se vuelven a ensamblar los bloques de datos.
• Reconstrucción del orden de las unidades: El orden en que se configuran las unidades en una matriz RAID 0 es crucial para la recuperación de datos. Incluso un pequeño error al recrear el orden de las unidades puede dar lugar a datos dañados o completamente ilegibles. Identificar la secuencia correcta es un paso fundamental cuando se intenta recuperar datos de una matriz RAID 0 averiada.
• Escenarios de fallo parcial del disco: RAID 0 no proporciona redundancia, por lo que incluso un fallo parcial de un disco de la matriz puede provocar la pérdida de datos. En tales casos, reconstruir archivos completos se convierte en un reto, ya que los bloques que faltan de las secciones fallidas pueden hacer que partes de los archivos sean inutilizables. Estos escenarios requieren técnicas de recuperación avanzadas para intentar salvar los archivos.

Recuperación basada en software antes de la reparación del hardware

Antes de considerar las reparaciones de hardware, que pueden ser costosas y llevar mucho tiempo, normalmente se exploran las opciones de recuperación basada en software. Las herramientas diseñadas para la RAID Recovery pueden reconstruir matrices virtuales e intentar extraer los datos accesibles. Estas soluciones de software ofrecen un intento inicial de recuperación no invasivo, que a veces puede restaurar con éxito los datos perdidos sin necesidad de manipular el hardware.

Ejemplo: DiskInternals RAID Recovery

• Reconstrucción virtual de RAID: el software DiskInternals RAID Recovery está equipado para reconstruir virtualmente matrices RAID simulando la configuración RAID original. Este proceso implica determinar el tamaño correcto de la banda, el orden de las unidades y otros parámetros para permitir una recuperación precisa de los datos.
• Compatibilidad con RAID 0: el software ofrece compatibilidad integrada con matrices RAID 0, lo que te permite gestionar los complejos patrones de franjas de datos inherentes a esta configuración. Al emular el entorno RAID, el software puede proceder a la recuperación de datos respetando la estructura lógica que presenta RAID 0.
• Recuperación a nivel de archivo de matrices fallidas: Incluso si ciertas partes de la matriz RAID fallan, DiskInternals RAID Recovery a menudo puede realizar una recuperación a nivel de archivo. El software escanea la configuración RAID simulada, identifica los archivos intactos e intenta recuperarlos individualmente, lo que brinda la oportunidad de rescatar datos críticos de matrices comprometidas.

Cuando RAID 0 todavía tiene sentido

Flujos de trabajo multimedia de alto rendimiento

Las configuraciones RAID 0 siguen siendo valiosas para flujos de trabajo multimedia de alto rendimiento, como la edición de vídeo y el renderizado 3D, donde se necesita un acceso rápido a enormes flujos de datos. La técnica de striping de RAID 0 permite mejoras significativas en las velocidades de lectura y escritura secuenciales, lo que garantiza que se pueda acceder rápidamente a los archivos de gran tamaño y manipularlos con facilidad. Esta configuración beneficia a los profesionales multimedia que necesitan una interacción de datos de alta velocidad sin las limitaciones de cuello de botella de las configuraciones de una sola unidad.

Almacenamiento temporal

Para el almacenamiento temporal, donde el acceso rápido a los datos y las operaciones de escritura veloz son cruciales, RAID 0 es una solución práctica. Estos entornos suelen implicar archivos intermedios de gran tamaño que no requieren almacenamiento permanente. Dado que los datos de los discos temporales se sobrescriben con frecuencia y no están destinados a su conservación a largo plazo, la falta de redundancia en RAID 0 es menos preocupante, y la atención se centra principalmente en lograr un rendimiento superior para manejar cargas de trabajo exigentes de manera eficiente.

Entornos controlados con copias de seguridad completas

En entornos controlados en los que se dispone de sistemas de copia de seguridad completos, RAID 0 se puede utilizar para mejorar el rendimiento sin preocuparse tanto por la pérdida de datos. En estos casos, se puede aprovechar el aumento de velocidad que ofrece RAID 0 con la tranquilidad de saber que las copias de seguridad protegen los datos críticos. Este doble enfoque proporciona una forma estratégica de aprovechar las ventajas de velocidad de RAID 0 y mitigar sus riesgos inherentes mediante una estrategia de copia de seguridad fiable, lo que garantiza la integridad y la continuidad de los datos.

Veredicto final: RAID 0 frente a la velocidad de los SSD

En conclusión, las SSD modernas suelen superar a las configuraciones RAID 0 en la mayoría de las cargas de trabajo del mundo real. La tecnología avanzada de las SSD contemporáneas, que incluye un mayor ancho de banda, una menor latencia y unas capacidades de E/S aleatorias superiores, las convierte en la opción preferida para una amplia gama de aplicaciones. Esto incluye todo, desde sistemas operativos y aplicaciones generales hasta juegos y tareas de estaciones de trabajo personales, donde la velocidad y la fiabilidad son primordiales.

Aunque RAID 0 puede ofrecer ventajas específicas de rendimiento en escenarios concretos y específicos de la carga de trabajo, como flujos de trabajo multimedia de alto rendimiento o almacenamiento temporal, la complejidad y el riesgo añadidos debido a su falta de redundancia suelen superar estas ventajas. Las ventajas de rendimiento limitadas se restringen a situaciones en las que el acceso secuencial a los datos es crucial y una estrategia de copia de seguridad robusta mitiga el riesgo de pérdida de datos.

En última instancia, confiar únicamente en la velocidad no justifica el mayor riesgo de fallo inherente a las configuraciones RAID 0. Para la mayoría de los usuarios, las unidades SSD ofrecen una solución más práctica, eficiente y fiable, que hace hincapié en el equilibrio entre la velocidad, la facilidad de mantenimiento y la integridad de los datos, sin los posibles inconvenientes de la falta de redundancia de RAID 0.