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 Discos duros: disposición, configuración, incluyendo RAID, y mantenimiento

Iniciado por ramon.cutanda, 31 de Enero de 2012, 13:50:11

Tema anterior - Siguiente tema

ramon.cutanda

Este artículo se publicó en enero de 2012

0. Introducción
A la hora de comprar o configurar un equipo solemos darle mucha importancia al tipo y velocidad de procesador, memoria y tarjeta gráfica. Sin embargo, del disco duro sólo nos solemos fijar en un dato: el tamaño. Algunos usuarios saben que un buen disco duro debe tener una velocidad de rotación de 7.200 revoluciones por minuto (rpm) o, preferiblemente, de 10.000 rpm. Y ahí termina su preocupación al respecto. Sin embargo, el rendimiento de nuestro sistema dependerá en gran medida de la configuración de nuestros discos duros (sí, he dicho discos, en plural), especialmente en ediciones complejas con varias capas de vídeo.


1. Los discos, cuanto más vacíos, mejor
Lo primero que deberíamos saber es que la velocidad de acceso al disco varía notablemente en función de la zona en la que se encuentren los datos. Piensa en el radio de una bicicleta. La velocidad de giro es siempre la misma en cualquier parte del radio, puesto que todas las partes tardan el mismo tiempo en dar una vuelta completa. Sin embargo, la parte más cercana al neumático debe recorrer una distancia mucho mayor en ese mismo tiempo que la parte interna; luego su velocidad lineal será también mayor.

En un disco duro sucede lo mismo. Los datos ubicados en la parte externa del disco se desplazan a una velocidad mucho mayor, y por eso los discos comienzan a escribirse por la parte externa. Cuanto más llenamos el disco con contenidos más nos acercamos a la parte interna y, por tanto, más decrece la velocidad de acceso. El rendimiento de un disco puede llegar a caer un 50% una vez superado el 80% de su capacidad. Teniendo en cuenta esta característica de los discos es fácil adivinar que los datos de más rápido acceso serán los del sistema operativo, puesto que es lo primero que escribimos en cualquier disco. O dicho de otro modo, que si almacenamos archivos de vídeo en un disco de sistema no podremos acceder a ellos con una velocidad óptima.

[caption align=alignnone,586] Relación entre el uso de un disco duro y su rendimiento[/caption]


Figura 1 - La línea azul representa la tasa de transferencia y los puntos amarillos los tiempos medios de acceso.



2. La dichosa fragmentación


Otra característica que influye de manera determinante en el rendimiento del sistema es la fragmentación. Cuando empezamos a escribir en un disco duro todos los datos se escriben de forma secuencial, como si fuera una espiral continua. Pero, cuando borramos datos, el sistema operativo reutiliza los huecos que han quedado para ubicar allí archivos nuevos. El problema de este comportamiento es que si el archivo nuevo ocupa más espacio que el hueco disponible el sistema lo divide, lo fragmenta, de modo que, en el mejor de los casos, el archivo se queda dividido en dos partes y, en el peor de los casos, un único archivo puede estar fragmentado en decenas de partes. Esto supone que al tiempo de lectura o escritura hay que añadirle los tiempos de búsqueda de los fragmentos o partes de ese archivo que pueden estar repartidos por todo el disco.


[caption align=alignnone,1288] Visualización del uso de un disco duro de fuera adentro[/caption]


3. De uno en uno, por favor
Si usamos un solo disco duro al problema de la fragmentación se le une el de acceso en paralelo. En una edición de vídeo es habitual acceder, de forma simultánea, a varios archivos de vídeo, foto y/o audio. Pero esos archivos estarán ubicados en lugares diferentes del disco, de modo que el cabezal del disco debe saltar de un lado a otro del disco buscando los archivos empleados en la línea de tiempo. Pero si separamos archivos de vídeo en un disco y fotos y audio en otro, el sistema podrá acceder a todos esos datos de forma paralela y el cabezal no dará saltos en el disco duro dedicado al vídeo, sino que  hará una lectura continua. Los archivos de fotos y audio, al tener un tamaño mucho mayor, su lectura es mucho más rápida y por eso los saltos que tenga que dar el cabezal no afectarán el rendimiento o lo hará muy levemente.

Queda claro, por tanto, que hay que evitar usar un disco de sistema para almacenar archivos de vídeo y, si es posible, lo ideal sería contar con un tercer disco duro para material adicional como fotografías o archivos de audio. Si no es posible tener un tercer disco podemos mejorar el rendimiento dividiendo el disco de sistema en dos particiones, una para el sistema operativo y otra para contenidos adicionales y archivos de proyectos. Los archivos que ubicaremos en esa partición, proyectos, fotos y audio, no son tan exigentes como el vídeo y, normalmente, su velocidad de acceso no supondrá un problema aunque estén situados más cerca del interior del disco.

Por otra parte, podemos minimizar los efectos de la fragmentación usando un disco para cada tipo de contenido. Un sistema operativo fragmentado, por ejemplo, tardará más en arrancar y también habrá que esperar más para que carguen las aplicaciones. Pero esa fragmentación no tendrá una incidencia negativa en el rendimiento; siempre y cuando, eso sí, contemos con una cantidad generosa de RAM que evite tener que recurrir a archivos de memoria temporal. Si eso sucede, la solución no es defragmentar el disco del sistema, sino ampliar la memoria del equipo. Por otro lado, la fragmentación de un disco dedicado exclusivamente a vídeo no tiene grandes efectos negativos porque los archivos de vídeo suelen ocupar mucho espacio, de modo que la fragmentación, y por tanto los saltos del cabezal, son menores que cuando se trabaja con archivos más pequeños.

[caption align=alignnone,604] Imagen de un cabezal en la parte interna de un disco duro.[/caption]


4. Defragmentación en Mac OS
Hay una "leyenda urbana" que dice que sólo los usuarios de Windows necesitan defragmentar el sistema. Y es cierta. Mac OS realiza una agrupación y distribución óptima en el disco duro de los archivos del sistema y evita fragmentar archivos cuyo tamaño sea inferior a 20 Mbytes. Aunque hay herramientas para ello, normalmente defragmentar un sistema Mac OS no solo no suele aportar grandes ventajas sino que puede resultar incluso perjudicial. El único caso en el que la defrafmentación de un disco Mac OS podría ser de utilidad es en el caso de un disco duro dedicado al vídeo que esté prácticamente lleno. Pero eso, como ya hemos analizado, no es nada conveniente porque independientemente de su grado de fragmentación un disco usado a más del 80% de su capacidad nos ofrece un rendimiento muy inferior.

En Windows, en cambio, no sólo defragmentar resulta muy beneficioso sino que además conviene hacerlo con herramientas especializadas como O&O Defrag.


5. Unidades SSD
Los unidades de estado sólido, o SSD, a fecha enero de 2012, son el futuro. Pero no el presente. Son más rápidas que los discos duros tradicionales, los datos almacenados no se fragmentan, la velocidad de acceso es constante independientemente del lugar de la unidad en la que se sitúen los datos, consumen mucha menos energía y, por tanto, casi no generan calor, son silenciosos, pesan menos, son más resistentes a golpes... Sólo tienen dos inconvenientes: escasa capacidad de almacenamiento y precio mucho mayor que el de los discos tradicionales, de modo que, por el momento, no son una solución viable para su uso en vídeo profesional.


6. RAID: superando los límites del disco
Cuando la velocidad de acceso a nuestros archivos de vídeo sea especialmente crítica como sucede en flujos 3D, con varias pistas HD o con archivos sin compresión, necesitamos ir un paso más allá en nuestra configuración. Llega la hora deusar un sistema de discos RAID. En un sistema RAID los datos se reparten entre varios discos. De esa forma se multiplican las tasas de lectura y escritura. Es decir, si tenemos una secuencia de datos ABCDEF y contamos con un RAID de dos discos, numerados 1 y 2, el dato A iría al disco 1, el B al 2, el C al 1 y así sucesivamente. El inconveniente de esta configuración de RAID, llamada RAID 0, es que si un disco falla, perdemos el acceso a todos los datos, estén en el disco que estén. Si queremos aunar la velocidad de un RAID 0 y añadir a la vez la seguridad de poder acceder a nuestros datos aún en el caso de que uno de los discos falle necesitaremos realizar una configuración RAID 5. El inconveniente de un RAID 5 es que necesitaremos para ello 4 discos duros, mientras que para un RAID 0 basta con dos. Hay que tener en cuenta que no hay límite máximo teórico para el número de discos duros que configuren un sistema RAID. El límite físico estará en el rack; es decir, en encontrar a un fabricante que tenga en su catálogo un sistema RAID del número de discos que deseemos. No obstante, las configuraciones RAID más habituales en vídeo son RAID 0 de dos discos y RAID 5 de 4.

Un detalle de gran importancia en las configuraciones RAID es que, aunque no es estrictamente necesario, es más que recomendable usar discos duros idénticos. De otro modo el sistema quedará limitado por el "eslabón más débil"

Otra cuestión a tener en cuenta en configuraciones RAID y, en general, cuando se usen varios discos duros, es el calor que éstos generan. Especialmente en sesiones intensas de trabajo. El calor no sólo afecta al rendimiento del equipo sino que, además, acorta de forma más que acusada la vida útil de todos los componentes del equipo; muy especialmente el de los propios discos duros. Una correcta ventilación en una torre con varios discos duros es ESENCIAL.

[caption align=alignnone,640] Reparto de datos en un sistema RAID 5[/caption]


6.1. RAID externos
A la hora de usar un RAID, la mejor opción sea, probablemente, uno externo puesto que tendremos dos ventajas: si usamos un sistema RAID de una marca de prestigio como Promise, Glyph o G-Tech nos aseguraremos de contar con una buena ventilación para nuestros discos duros y, además, al tener a los discos fuera, mejoraremos la ventilación del resto de componentes de la torre como memoria, procesador y tarjeta gráfica. El calor no solo disminuye el rendimiento del equipo sino que además acorta, muy notablemente, la vida de todos los componentes y los hace más inestables. No lo dudes. Cuanto más "fresquita" esté tu torre, mejor, y en la edición de vídeo es muy habitual estresar todos los componentes y hacerlos funcionar a sus temperaturas máximas. Tener varios discos duros generando calor adicional no es la mejor de las ideas.

La otra ventaja es inherente a cualquier sistema externo: la portabilidad. Usando un RAID externo tendremos la oportunidad de trabajar un mismo proyecto desde varios equipos.

Hay un último punto más, también de gran importancia, a la hora de elegir un RAID externo como almacenamiento de archivos de vídeo. Debemos asegurarnos de que cuente con conexión eSATA de 3Gbit/s o, preferiblemente, de 6 Gbits/s y, si es posible, también con una de las nuevas conexiones Thunderbolt que ofrecen hasta 10 Gbit/s. Hay que tener en cuenta que en un RAID las velocidades de los discos duros se suman, de modo que aunque un solo disco no pueda usar todo ese ancho de banda la combinación de varios de ellos sí, y si hacemos una importante inversión en un RAID de discos lo último que querremos será tener un cuello de botella en la conexión.

No olvidemos tampoco que no solo el chasis externo debe contar con conexión eSATA. También nuestro propio equipo. Lamentablemente los RAID externos son una opción poco habitual en equipos domésticos de modo que casi con toda seguridad deberemos comprar una tarjeta PCIe que nos ofrezca conectividad eSATA para poder hacer uso de ella. Y en el caso de Thunderbolt el problema es que es una tecnología muy reciente (a fecha enero 2012) que solo incorporan los Mac de última generación. Ni siquiera está disponible para los Mac Pro. Además, los sistemas RAIDs externos con conexión Thunderbolt disponibles en este momento se cuentan también con los dedos de la mano.

Por último, aunque el USB 3.0 ofrece unos teóricos 5 Gbits por segundo que lo pondrían a la par de una conexión eSATA en la práctica se pierde mucha velocidad debido al protocolo USB de conversión y, además, durante las transferencia se pierden algunos ciclos de CPU por lo que no solo baja el rendimiento de la transferencia, sino también el del propio equipo. Es más, el ancho de banda total disponible se reparte entre todos los dispositivos conectados al bus USB. Por todo ello, los 5 Gbit/s teóricos se ven muy reducidos en la práctica y su rendimiento real será similar al de una conexión eSATA 3Gbit/s. Mencionar también que aunque el Firewire 800 puede ser la solución "menos mala" en caso de no poder usar una configuración eSATA, Thunderbolt o USB 3. Quedan descartadas, sin ningún tipo de duda, las conexiones Firewire estándar y, en ningún caso, recurras a una conexión USB 2.0.

[caption align=alignnone,798] Chasis RAID 0 de G-Tech para dos discos duros[/caption]

[caption align=alignnone,597] Configuraciones para 4 y 6 discos y conexión thunderbolt de la marca Pegasus[/caption]

[caption align=alignnone,899] Tarjeta Tempo sATA E4P 3 Gb/s de la empressa Sonnet, una de las más utilizadas[/caption]

Autor
Ramón Cutanda (videoed)

Si quieres dar tu opinión sobre este análisis, por favor, usa este hilo:
http://www.videoedicion.org/foro/index.php?topic=79128.0

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