Rendimiento RAID 0 en NVME PCIe 4.0 vs NVME PCIe 3.0 vs M.2 SATA

La tecnología RAID ya no solo forma parte del entorno empresarial y almacenamiento de ficheros masivo. Los fabricantes ponen a nuestra disposición funciones RAID implementadas en sus chipsets y placas de nueva generación, siendo cada vez más sencillo montarlo en un PC doméstico. De hecho muchos portátiles Gaming ya vienen de fábrica con un RAID 0 SSD NVMe.

Lo que vamos a hacer en este artículo es ver el rendimiento RAID 0 en PCIe 4.0 vs PCIe 3.0 vs SATA. Para ello hemos utilizado una placa AMD X570 y otra Intel con SSD SATA y de Gen4 para alternar configuraciones y ver cómo se montan en cada una de ellas. Windows también dispone de una función para crear RAID así que también la hemos utilizado.

Para qué utilizar un RAID

RAID significa “Redundant Array of Independent Disks” o dicho en español, matriz redundante de discos independientes. Se trata de crear un sistema o entorno capaz de guardar datos utilizando múltiples unidades de almacenamiento entre las que se distribuyen o replican estos.

Las configuraciones RAID siempre han estado ligadas al entorno empresarial y manejo de datos. Su principal función es la de multiplicar la capacidad de un solo disco duro varias veces para elevar su rendimiento de lectura y escritura. Así mismo se crearán configuraciones denominadas niveles que nos permitirán replicar datos para evitar su perdida por fallo de unidades.

En la actualidad no necesitamos un servidor para montar una de estas configuraciones, tan solo nos bastaremos con nuestra propia placa base y el sistema operativo. Si queremos algo más complejo o dedicado, lo mejor será adquirir un NAS, por aportar una gran cantidad de opciones extras de almacenamiento y recursos compartidos en red.

Los RAID que podemos montar en una placa actualmente serán los siguientes:

• RAID 0: función de este nivel es la de distribuir los datos que se almacenan entre los distintos discos duros para aumentar la velocidad de lectura/escritura sin replicación.
• RAID 1: también llamada mirroring por proporcionar redundancia a los datos. En ella se guardarán los mismos ficheros repetidos en tantos discos como utilicemos.
• RAID 10: es un RAID que combina dos niveles, dos RAID 0 unidos por un RAID 1 conformando 4 discos duros.
• RAID 5: se llama sistema distribuido por paridad, combinando alta velocidad de acceso con replicación de archivos a partir de 3 discos duros. La información se almacena dividida en bloques entre las tres unidades con un bloque de paridad para protegerlo frente a fallos.
• RAID 50: es la combinación de dos RAID 5 con un RAID 0. Anteriores chipset AMD X370, B350 y A320 permitían crear uno con AMD RAID Array Configuration. Actualmente con RAIDXpert2 no es posible

Con qué placas puedo hacer un RAID

Queda darle un repaso a las placas que nos brinda la posibilidad de hacer un RAID, que actualmente serán la gran mayoría del mercado. Tanto Intel como AMD ofrecen compatibilidad en sus chipsets actuales.

Para Intel tenemos las siguientes posibilidades:

• Z270
• Z370
• H370 y HM370
• Z390
• X299

Tan solo se excluyen los chipsets menos potentes como el B360 o el H310 de los más o menos actuales hacia atrás. Todos los chipsets que permitan overclocking, también son compatibles con RAID.

Hay que distinguir entre SATA y PCIe en estas placas. Si utilizamos unidades en los puertos SATA podremos crear RAID 0, 1, 5 y 10. Y si utilizamos las ranuras M.2 entonces podremos crear RAID 0, 1 y 5.

Y para las placas AMD tenemos:

• X399, TRX40
• X570, X470, X370
• B550, B450, B350
• A520, A320

Tanto los actuales como próximos chipsets implementan las mismas posibilidades, pudiendo crear RAID 0, 1 y 10 con RAIDXpert2. Soporta estos tipos tanto en SATA como en NVMe si hay ranuras M.2 suficientes o tarjetas de expansión. En chipsets anteriores como X370, B350 y A320 se utiliza la aplicación AMD RAID Array Configuration que exteniente la capacidad a RAID 5 y 50 en principio.

Rendimiento RAID 0 en PCIe 4.0 vs PCIe 3.0 vs SATA

Para esta prueba hemos utilizado la configuración mas sencilla, un RAID 0 que debería aportar la máxima capacidad de lectura y escritura combinada de dos unidades, es decir, rendir el doble que una sola unidad. El hardware que hemos utilizado será el siguiente:

• Asus Crosshair VIII Hero X570 + AMD Ryzen 3600: RAID 0 PCIe 4.0 y RAID 0 SATA
• Asus ROG Maximus XI Formula Z390 + Intel Core i9-9900K: RAID 0 PCIe 3.0
• Windows 10 x64 Pro: RAID 0 por software y sistema de pruebas
• 2x SSD Corsair MP600 Gen4 PCIe 4.0 2 TB
• 2x Western Digital WD RED SA500 SATA

Como vemos, el hardware no está nada mal, siendo placas flagships de Asus para ambas plataformas y unidades SSD de primer nivel para ambas interfaces. Los MP600 lo usaremos en PCIe 4.0 AMD y el PCIe 3.0 Intel.

Rendimiento RAID 0 NVMe PCIe 4.0

Empezamos con el más potente de todos que sin duda es la configuración RAID de los dos SSD PCIe 4.0 en la placa Asus X570. Esta cuenta con el nuevo estándar PCI, cuyas ranuras M.2 x4 pueden llegar de forma teórica a los 7.876 MB/s. Los SSD que utilizamos han demostrado en nuestra review entregar 4.777 MB/s en lectura.

Tras ver estos resultados y comprarlos con los del análisis, vemos que el RAID 0 funciona, y de qué manera. En todos los registros de CristalDiskMark tenemos aproximadamente el doble de rendimiento. Al cambiar de versión de benchmark tenemos unas pruebas algo distintas para hacer una comparación directa, pero estamos llegando casi a los 9.5000 MB/s en lectura secuencia y los 8.5000 MB/s en escritura, lo cual es sensacional.

Recordemos el límite teórico de una ranura M.2 4.0, demostrándose que efectivamente trabajan completamente en equipo y de forma paralela con la configuración de AMD. Cuando estos SSD evolucionen un poco más y lleguen cerca del máximo de la interfaz tendremos rendimientos de hasta 14.000 MB/s con solo dos unidades, algo que por ahora solo se puede conseguir con un RAID 0 de 4 SSD de este tipo.

Rendimiento RAID 0 NVMe PCIe 3.0

Con motivo de aportar variedad a la comparativa, hemos utilizado los MP600 en una placa Intel para la prueba bajo PCIe 3.0. De forma teórica estas ranuras llegarán hasta 3.937 MB/s aunque luego se quedaría en unos 3.500 MB/s de forma práctica.

Así que con estas unidades, llegar a los 7.000 MB/s bajo PCIe 3.0 debería ser posible, por simple lógica y números, pero vemos un escenario bastante diferente a lo esperado. En la prueba con el RAID 0 construido hemos llegado a los 3.552 MB/s y 3.407 MB/s en lectura y escritura secuencial. Estos son resultados de un solo SSD NVMe 3.0 como por ejemplo el Samsung 970 EVO.

Puede que CristalDiskMark no haya funcionamiento bien en un RAID bajo Intel, o bien el chipset no funciona todo lo fino que debería en este apartado con unidades NVMe. En cualquier caso, sí vemos un rendimiento muy importante en operaciones aleatorias con bloques 4K Q32T16, y Q1T1, por lo que al menos en este sentido sí que parece estar funcionando bien. Al menos los 4 TB de almacenamiento no necesitan controladores algunos tras realizar el RAID en la BIOS, siendo una ventaja respecto a AMD.

Rendimiento RAID 0 SATA M.2

Volvemos ahora a la placa de AMD por habernos dado mejores resultados para hacer el RAID con las dos modestas unidades M.2 WD RED SA500 orientadas a NAS. Utilizaremos de nueva las mismas ranuras trabajando bajo SATA, así que el rendimiento que deberíamos esperar estaría en torno a los 1100 MB/s. Ya que las unidades de forma individual entregaron 554 MB/s y 527 MB/s en lectura y escritura en la review.

Una vez más vemos que se cumplen las previsiones en esta plataforma AMD, con un rendimiento que aproximadamente duplica el de unidades individuales. De hecho con un económico RAID de este tipo tendremos muy buen rendimiento para sistema operativo y datos si tenemos un presupuesto limitado para los caros SSD PCIe.

Rendimiento RAID 0 SATA configurado en Windows 10

Y por últimos vamos a ver que tal se comporta esta configuración montada directamente en Windows 10 con la utilidad Administrador de espacios de almacenamiento. Volvemos a utilizar la placa de AMD y los SSD SATA de la prueba anterior. No dan el mismo rendimiento ¿Por qué?

Windows no decepciona y vemos que no solo da el rendimiento de una unidad individual, sino que incluso es peor que los resultados en configuración normal, rozando los 400 MB/s en lugar de los 450 MB/s que debería de dar en lectura.

La razón por que la tenemos estos datos casi idénticos a una unidad SSD individual, es porque Windows no hace un RAID 0, sino una configuración JBOD. Entonces, el sistema simplemente une dos unidades iguales o distintas sumando su almacenamiento. Eso es lo que hace un RAID 0, estamos de acuerdo, pero el funcionamiento interno es muy distinto. Mientras que JBOD va llenando de ficheros las unidades de forma individual, primero una y luego otra, RAID 0 reparte los ficheros entre las dos, duplicando la velocidad de lectura y escritura en el proceso.

Al menos sabemos que es posible crear el RAID y que este funciona correctamente en cuanto a reparto o replicación de datos por ejemplo para un RAID 5 o RAID 1.

Configurar RAID en BIOS UEFI Intel, AMD y Windows

Si os apetece hacer una de estas configuraciones en vuestro equipo, por ejemplo con dos unidades SATA de 2,5” o SSD PCIe,  tendréis todo el proceso explicado en estos dos tutoriales:

El proceso es similar en ambos casos, aunque en Intel es más sencillo. Su plataforma nos permite además montar RAID 5 muy útiles para evitar perdidas de archivos sin sacrificar velocidad. Además la instalación de Windows detectará automática el RAID sin necesidad de drivers.

Respecto a AMD, ha demostrado duplicar el rendimiento correctamente, algo que Intel no, y además cuanta con un software RAIDXpert2 para gestionar las unidades o crear más RAID en Windows 10. El único inconveniente es que son necesarios controladores a la hora de instalar el sistema, y la configuración de la BIOS no es tan directa como en Intel. Todo esto lo tendremos en cada uno de los tutoriales.

Conclusión acerca del rendimiento RAID 0 en PCIe 4.0 vs PCIe 3.0 vs SATA

Por un lado estamos muy satisfechos del rendimiento que nos han entregado las configuraciones realizadas en la plataforma AMD, tanto en PCIe 4.0 como en SATA, y suponemos que en PCIe 3.0 también. Siendo una garantía de éxito para aquellos usuarios que quieran experimentar.

Y por el otro esperábamos una evolución igual en la placa Intel, quizás se deba a algún factor que hayamos obviado, como la versión de la BIOS o los drivers del chipset de Intel en Windows 10. En tal caso podemos decir que la creación del RAID es sencilla cuando se saben sus pasos. Pero hay diversos factores que un usuario normal no conocerá a menos que revise las correspondientes guías de los fabricantes, ya que necesitamos hacer ciertas configuraciones en la BIOS y en el sistema para que todo funcione correctamente.

Si bien es cierto que no disponemos de demasiadas posibilidades en cuando a variedad de RAID, tenemos los más importantes de cara a un usuario normal, con 0, 1 y 10 en el caso de AMD y añadiendo RAID 5 en Intel. Estos deberían de cubrir necesidades normales, o incluso crearnos bajo Windows con menos rendimiento pero misma funcionalidad básica.

Os dejamos con algunos tutoriales y artículos de interés:

Si ha realizado algún RAID similar en tu placa, sería interesante que contaras tu experiencia y el rendimiento obtenido ¿Ves útil configurar un RAID en un PC de escritorio?