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Qué NAS comprar y NO MORIR en el intento

En este articulo os ayudamos a resolver la eterna duda: qué NAS comprar y cuales son las características a tener en cuenta. Y es que cuando necesitamos que varios equipos en una red de área local (LAN o WLAN) puedan acceder a determinada información, las aplicaciones de conexión directa (DAS) pronto pasan a ser ineficientes desde el punto de vista económico.

Por ello se recurre a las arquitecturas de red, NAS y SAN, que facilitan la consulta de la información desde diferentes terminales. En el caso de los SAN (redes de área de almacenamiento), los sistemas suelen estar destinados a la acumulaciones de bloques de datos en bases de datos; es decir, datos estructurados.

Si se trabaja con archivos de audio, vídeo, texto, código o similares (datos no estructurados), entonces las aplicaciones de almacenamiento NAS resultan una alternativa de alta capacidad, fácil escalabilidad y sencillez de acceso.

El funcionamiento de los sistemas NAS no es complejo. Dentro la red LAN o WLAN podemos encontrar varios elementos bien diferenciados:

NAS head, NAS box o NAS gateway. Es el elemento de hardware que une el almacenamiento conectado en red con el conmutador de Ethernet, generalmente a través de una conexión de canal de fibra (FC) usando los protocolos NFS o CIFS, entre otros.
Conmutador de Ethernet y enrutador. El uso de uno de ellos excluye al otro. Se trata de aparatos que permiten conectar más dispositivos a la red de área local y facilitan la comunicación entre ellos.
Servidores. Proveedores remotos de datos conectados directamente al elemento de comunicación (conmutador o enrutador).
Clientes. Terminales de los usuarios que realizan las solicitudes I/O a la NAS head.

El almacenamiento conectado en red ofrece un marco de trabajo idóneo para equipos multidisciplinares, ya trabajen en una oficina local o desde diferentes ubicaciones. Su uso también es habitual en domótica e integración del internet de las cosas (IoT) en el espacio laboral, o incluso como hub multimedia en el hogar.

La creación de copias de seguridad y la puesta en marcha de planes de recuperación ante desastres son otras dos tareas que pueden verse profundamente beneficiadas gracias al uso de un NAS.

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Principales distinciones entre los NAS existentes en el mercado

¿Qué diferencia hay entre un NAS de 100 euros y uno que cueste diez veces más? En primer lugar, la gama a la que pertenecen.

Las necesidades de diferentes tipos de usuarios son tan variopintas que existen tres nichos de mercado bien diferenciados. Los productos que se destinan a cada uno de ellos cumplen con las expectativas de los compradores de dichos segmentos. Así se tiene:

Gama alta o profesional. NAS de gran capacidad, ancho de banda y escalabilidad externa, adecuados para dar servicio a un elevado número de clientes y realizar imágenes de máquinas virtuales o copias redundantes de enormes volúmenes de datos. Aportan además una gran robustez y fiabilidad en el almacenamiento (por ejemplo mediante fuentes de alimentación redundantes o sistemas de archivos y administradores de volúmenes superiores como el ZFS), así como compatibilidad con soluciones SAN, múltiples protocolos y procesos de replicación remota. El rango de precios se encuentra entre los 5000 y los 7500 euros.
Gama media. Difieren de los anteriores en la capacidad (siempre notablemente por debajo del petabyte) y en las posibilidades de expansión (no se da soporte a los clusters, pero sí se pueden crear silos de ficheros). Suelen contar con procesadores suficientemente rápidos como para dar servicio a unos diez usuarios, puertos Gigabit Ethernet duales que abren la posibilidad de emplear agregación de enlaces IEEE 802.3ad, iSCI (Internet Small Computer System Interface) y más. El precio de los modelos de esta categoría rara vez sobrepasa los 1000 euros.
Gama baja o nivel consumidor. Destinada a usuarios particulares y pequeñas empresas con necesidad de disponer de un almacenamiento compartido a nivel local dotado de prestaciones básicas (sincronización de archivos en tiempo real y memoria de almacenamiento moderada). Son opciones que demandan poca inversión y conocimientos. Esta categoría contiene abundantes modelos por debajo de los 500 euros.

Pero el punto de vista económico y funcional no es el único que permite una primera clasificación de los NAS disponibles. Dependiendo de cuál sea la filosofía de fabricación de los dispositivos de almacenamiento conectados en red, podemos catalogar los aparatos en otras tres divisiones:

NAS basados en ordenadores. Los podemos encontrar en los catálogos de marcas como Asustor, Thecus, Synology o QNAP, por poner algunos ejemplos; pero también entran dentro de esta distinción aquellos sistemas improvisados por amantes de la informática partiendo de torres comerciales o personalizadas. Para su creación se toma una máquina personal o servidor y se le instala el software pertinente (FTP, FTP/SSL, SMB, CIFS, AFP, iSCSI, WebDAV, etcétera). Se trata de los modelos más versátiles, pero requieren profundos conocimientos para aprovechar al máximo su rendimiento. Son ineficientes en el consumo de energía pero su escalabilidad permite limitar el gasto eléctrico con precisión. Por otro lado, también facilita el control de la velocidad de transferencia de información, que está vinculada a la CPU y memoria RAM instalada.
NAS basados en sistemas integrados. Los producen casas como Oxford, Marvell o Storlink. Para hacer funcionar el servidor NAS se emplean arquitecturas de procesadores basadas en ARM o MIPS, sistemas operativos integrados o sistemas operativos en tiempo real (RTOS). El empleo de este tipo de soluciones desecha la posibilidad de modificación; a cambio el usuario cuenta con un consumo eléctrico más eficiente, velocidades de transferencia de información entre 20 y 120 megabytes por segundo y funciones adecuadas para aplicaciones exigentes.
NAS basados en ASIC. Emplean un circuito integrado para aplicaciones específicas para implementar los protocolos TCP/IP y el sistema de archivos. Se trata del NAS más eficiente en cuanto a consumo energético se refiere, pero también es el menos versátil, al aceptar únicamente los protocolos de red SMB y FTP, y la velocidad de transferencia de datos es, como mucho, de 40 megabytes por segundo. El mercado de los NAS basados en ASIC es muy reducido.

Para aplicaciones generales, los NAS basados en ordenadores son los más deseables debido a sus cuantiosas posibilidades de configuración. Por suerte, las empresas fabricantes parecen haberse volcado con este tipo de hardware en vez de apostar por los NAS basados en sistemas integrados o los NAS basados en ASIC.

Especificaciones de los NAS y su impacto en las aplicaciones

A la hora de elegir el NAS adecuado para nuestras necesidades concretas es de vital importancia examinar de forma detenida cuáles son las especificaciones del aparato. En la ficha técnica podemos encontrar abundante información, mientras que otras características son evidentes con tan solo echar una ojeada al aspecto externo del hardware. Ahora analicemos los aspectos técnicos más determinantes:

Número de bahías de disco o unidad disponibles

En el mercado se pueden encontrar unidades NAS de entre una y 24 bahías actualmente. El número de bahías disponibles tiene un impacto directo sobre el máximo volumen de almacenamiento del aparato e influye sobre el tipo de escalabilidad a usar en el futuro.

Para comenzar, los sistemas de bahías únicas deberían descartarse cuando los datos sean de importancia crítica. Así, las únicas aplicaciones en las que este tipo de modelos es aceptable es como servidor multimedia en entornos domésticos.

Para cualquier otro uso en el que los datos sean vitales (aplicaciones laborales, por ejemplo) querremos disponer al menos de dos bahías. La existencia de dos espacios en el gabinete del NAS indica la posibilidad de establecer una matriz redundante de discos independientes. Los modelos con menor número de bahías suelen estar limitados al RAID 0 y al RAID 1. Así, resultan idóneos para aplicaciones en las que la seguridad de los datos no puede ser puesta en compromiso, pero los volúmenes de los mismos no son muy elevados (hay que tener en cuenta que estas configuraciones RAID reducen el espacio disponible en las unidades HDD y SSD a la mitad).

Cuando los requerimientos de almacenamiento son mayores, los NAS de cuatro o más bahías son indispensables. Estos vienen equipados con tarjetas RAID más completas que permiten el uso de RAID 5, RAID 6 y RAID 10, entre otros. Si se opta por un modelo de gama alta o profesional, las funciones de gestión de datos son más completas.

Por encima de las cuatro bahías, los únicos criterios que importan son los económicos, los de almacenamiento y los de escalabilidad.

En primera instancia hay que tener en cuenta que para alcanzar cierta capacidad de memoria puede ser más barato adquirir un modelo de NAS dotado de numerosas bahías y complementarlo con unidades de disco duro o estado sólido de menor capacidad. Sacar el máximo rendimiento a un NAS pequeño usando HDD y SSD de última generación puede salir muy caro.

Por otro lado, si los volúmenes de información a almacenar son muy grandes, no queda otra opción que recurrir a NAS de muchas bahías y, además, equipar las unidades de almacenamiento de conexión directa más grandes. Considerando la nueva generación de HDD de 16 terabytes y los NAS de 24 bahías, la máxima memoria alcanzable es de 384 terabytes.

Si la escalabilidad es importante debido a nuestras previsiones de crecimiento o por la tendencia inherente de la aplicación concreta a gestionar mayores volúmenes de datos según pasa el tiempo, deberemos tener en consideración las dos vías de escalabilidad existentes en los sistemas NAS:

Escalabilidad interna o NAS. Para aumentar la capacidad del sistema se usa un mayor número de unidades de disco duro o estado sólido (para lo cual deben quedar bahías libres), o se usan modelos con más capacidad de estos mismos elementos de hardware (para lo cual se sustituyen los dispositivos de almacenamiento de conexión directa antiguos).
Clustering o escalabilidad externa. Esta metodología se aplica cuando las opciones de escalabilidad interna ya han sido aprovechadas en su totalidad y el NAS no admite mayores volúmenes de datos. Se trata de la conexión de dos o más unidades NAS en cluster, para lo cual se usa un sistema de archivos distribuidos (DFS) que trabaja de forma concurrente en todos los dispositivos para facilitar el acceso a los ficheros existentes en el sistema, independientemente de cuál sea el nodo físico en el que estos datos existan.

Por otra parte, las bahías pueden estar libres (diskless) o tener unidades preinstaladas. Estos últimos modelos pueden venir configurados para usar determinado RAID. Hay dos razones legítimas para decantarse por uno u otro producto. En primer lugar los NAS con unidades preinstaladas resultan más sencillos para usuarios de nivel medio o bajo. Se evitan así errores al establecer las configuraciones o elegir HDD, SSD y SSHS compatibles para NAS. En segunda instancia, algunos fabricantes dan prioridad a los NAS completos ya que de esta manera aseguran la venta de sus artículos de almacenamiento. Para atraer la atención del comprador ofrecen un conjunto con un precio más atractivo que el que se conseguiría comprando el NAS y las unidades de almacenamiento DAS por separado.

Velocidad de transferencia de datos

A diferencia de las unidades de expansión DAS en la que los únicos elementos que limitan la velocidad de lectura y escritura de datos son las unidades de almacenamiento, los sistemas NAS pueden ver su rendimiento reducido por varios motivos.

Aunque es cierto que nunca se podrán alcanzar velocidades tan elevadas como en DAS, ello no es motivo para desistir de maximizar la velocidad de transferencia de datos. A la hora de elegir el modelo de NAS que mejor se adapta a nuestras necesidades debemos considerar los cuellos de botella que pueden aparecer en los siguientes elementos del sistema:

Red de área local. Se debe conocer el estándar concreto sobre el que se asienta la red LAN. El IEEE 802.11g, el IEEE 802.11n y el IEEE 802.11ax son los más comunes en WLAN, donde además hay que valorar el efecto de la sobrecarga en la red. Para Ethernet, Fast Eternet, Gigabit Ethernet (Gigae) y similares se usan otros estándares de la rama 802. La velocidad de transferencia nominal de estos estándares limita la velocidad de lectura y escritura en todo el sistema, por lo que no interesa adquirir NAS con velocidades superiores si no se prevé una mejora de la red dentro del periodo de vida útil del dispositivo de almacenamiento.
Tarjeta de red (NIC). Otro cuello de botella puede encontrarse en el adaptador de red. Para las velocidades más usuales actualmente en aplicaciones domésticas y profesionales, conviene contar con una tarjeta de red 10/100/1000 Gigabit PCI Express o superior. En algunos casos, y con el objetivo de mejorar el rendimiento, los sistemas NAS cuentan con dos NIC, una dedicada a la red LAN o WLAN, mientras que otra se destina al acceso a ficheros mediante NFS o CIFS.
Unidades de almacenamiento. En el caso de que se usen HDD de gama baja puede darse el caso de que estos impidan el funcionamiento a máxima velocidad del NAS. Cuando se selecciona un disco duro para el NAS hay que consultar cuál es su velocidad de rotación o velocidad de transferencia, y cerciorarse de que esta es compatible con un uso óptimo de nuestro sistema de almacenamiento conectado en red. En el caso de los SSD y SSHD este aspecto también puede llegar a ser relevante si el NAS es de gama media-alta o profesional.
Procesador. En los NAS basados en ordenadores se utilizan CPU de lo más diversas: Intel Atom (a evitarla familia C2000 con degradación temprana de la circuitería), generaciones tardías de Pentium y Celeron, Core i3 e i5; AMD Bulldozer, Llano, Trinity, Phenom y Athlon; Supermicro A2SDI … La CPU puede ser relevante en la velocidad de transferencia cuando se usa un NAS de gama baja, pero por lo general se pueden usar modelos añejos sin ningún inconveniente: no se requiere tecnología puntera dado que la gestión de archivos es una aplicación ligera. Los únicos casos en los que esta puede interesar es cuando se requiere para transcodificación de archivos pesados (multimedia), servidores Plex y optimización para múltiples usuarios; pero incluso así un Intel Core i3 basta.
Placa base a tener en cuenta. Se requiere una placa base especializada para aplicaciones de servidor. Puede ser segregada o integrada en la CPU. El número y tipo de puertos (PCI Express, SATA, M.2) debe ser suficiente para el uso concreto que se le quiera dar al sistema NAS, y ha de vigilarse la compatibilidad con la memoria RAM a emplear.
Memoria RAM. Para la mayoría de usos habituales, la cantidad de RAM necesaria es reducida (alrededor de un gigabyte). No obstante, si se quieren usar sistemas de archivos modernos como ZFS, disponer de una máquina virtual, transcodificar archivos, establecer un servidor Plex o utilizar aplicaciones pesadas, las exigencias pueden ser superiores. Una RAM insuficiente repercutirá en un mal aprovechamiento del NAS. En estos casos el rango de memoria debe estar entre uno y cuatro megabytes. Aún puede interesar duplicar o incluso cuadriplicar la RAM disponible para tareas especializadas como la creación de renders o dar servicio a cuantiosos clientes. Al seleccionar la RAM hay que elegir el DDR y DIMM adecuados (SO-DIMM, LONG-DIMM, DDR3, DDR3L y DDR4 son los más habituales). Finalmente, interesan frecuencias de funcionamiento altas, ya que estas definen la velocidad de comunicación.

Dimensionar adecuadamente cada uno de los elementos que interaccionan o forman parte del NAS permite evitar la contención I/O cuando múltiples clientes ejecutan solicitudes al NAS, sobrecargándolo; y al mismo tiempo sacará el máximo partido a las instalaciones de red que ya disfrutemos.

Conectividad, compatibilidad y software

Para garantizar que la conectividad del dispositivo NAS es óptima habrá que atender al número de puertos para Ethernet, su tipo y qué otras entradas tiene disponibles.

En lo que respecta a Ethernet, interesan puertos de Gigabit Ethernet duales que posibiliten la configuración de agregación de enlaces. Puertos adicionales derivan siempre en mejores prestaciones. Conviene disponer además de interfaces físicas RJ-45 duales, conexiones PCI Express 10/100/1000 Base-T (independientes o truncadas sobre series AIS 3000 o 6000), canal de fibra Gigabit para enlazado a SAN, USB (normal, 2.0 y superiores), adaptadores de red integrados (si se necesita), etc.

En cuanto a compatibilidad, se busca que los sistemas de archivos soportados incluyan CIFS y SMB para Microsoft Networks, NFS sobre TCP y UDP para Linux o UNIX, AFP para Apple, HTTP 1.1, HTTPS de uso web, FTP y otros como EXT3, XFS, FAT, FAT32…

También resulta de gran importancia los protocolos de red que estén disponibles, algunos de los más habituales son: TCP/IP, UDP/IP, iSCSI, AppleTalk, NFS v2, v3 y v4, NDMP v3, SNMP MiB II, SSH, DFS, SNTP, TFTP, FC, etcétera.

En cuanto al software, cada SKU es un mundo por lo que se requiere un análisis pormenorizado por parte del comprador, considerando en todo momento cuales son los requerimientos reales en la aplicación deseada. Algunos de los programas propietarios más habituales versan sobre seguridad, configuración RAID, manejo de máquinas virtuales, gestión de múltiples canales, recuperación de información, generación de imágenes, procedimientos de backup, interfaces de administración remota y mucho más.

Por lo general, cuanto mayor sea el número de bahías y más alta sea la gama del aparato comprado, mayores serán las prestaciones en conectividad, compatibilidad y software.

Aplicaciones más usuales y especificaciones prioritarias

Dependiendo de la utilización del NAS, serán necesarias unas especificaciones técnicas u otras. En la siguiente lista resumida se ilustran algunas de las tareas que se realizan más comúnmente con sistemas de almacenamiento conectados en red, y cuáles son los aspectos tecnológicos que más drásticamente afectan el rendimiento del hardware en dicha aplicación:

Creación, gestión y mantenimiento de copias de seguridad. Se trata de una aplicación muy ligera para los NAS, la cual puede ser ejecutada con plenas garantías por modelos de gama baja con pocas prestaciones. El precio del sistema, así como sus gastos derivados (consumo eléctrico y necesidad de periféricos de refrigeración) y la capacidad de almacenamiento son los principales puntos de interés al seleccionar una solución NAS en el mercado para este uso particular.
Servidor y reproductor multimedia. En este caso las necesidades de computación y memoria de trabajo son superiores a las habituales para los NAS. Se optará por modelos con CPU y RAM por encima de la norma, a ser posible con capacidad para hacer transcodificaciones H.264.
Virtualización de almacenamiento. En este caso la CPU aún debe ser superior en comparación al anterior punto. El procesador deberá tener varios núcleos y más memoria.
Uso en redes inalámbricas. La tarjeta de red cobra especial importancia. De no usar Gigabit Ethernet o superior (10GbE), la velocidad de transferencia del NAS se verá afectada negativamente.
Sistemas de bases de datos para escritura intensiva. En este caso merece la pena contar con un acelerador de la caché SSD para reducir los tiempos de respuesta en las unidades de almacenamiento del NAS en aplicaciones IOPS exigentes. Esta mejora puede incrementar el rendimiento de estas operaciones hasta 10 veces, a la par que se divide entre 3 la latencia por volúmenes de almacenamiento.
Host de virtualización. De nuevo la CPU y la memoria RAM cobran especial importancia. Por lo general, los NAS vendidos de serie no son adecuados para este tipo de servicio, la excepción pueden ser algunos SKU de gama profesional.