Guida al Raid

[lucagiordan]

Configurazione RAID

La parola “RAID” significa “Redundant Array of Independent Disks”
Il RAID nacque come brevetto dell'IBM nel 1978 ma solo nel 1987 si concretizzò nella mente geniale di 3 ricercatori di nome Garth A. Gibson,
David A. Patterson, e Randy H. Katz della Berkely University of California, i quali dopo varie ricerche, pubblicarono alla SIGMOD
Conference del 1988 i loro risultati in un articolo intitolato "A case for Redundant Array of Inexpensive Disks (RAID)".
Il loro fine era quello di inventare un modo per unire degli hd piccoli e di basso costo in una matrice logica unica (array), in modo da
contrastare le performance di un solo disco più capiente e veloce e quindi anche più costoso.
Inoltre la ridondanza permise di introdurre la fault tolerance, cioè l’array non veniva perso in caso di guasti, ma vieniva replicato.
In questo modo venivano risolti i 2 maggiori problemi che c'erano da affrontare, e coiè le prestazioni e la sicurezza dei dati.

I livelli RAID sono:
RAID 0
RAID 1
RAID 0+1
RAID 10
RAID 5
RAID 2
RAID 3
RAID 4
RAID 6
RAID 50 o 5+0
RAID JBOD

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RAID 0

Anche chiamato data striping si prefigge di configurare in modo identico due hd per leggere e scrivere dati in parallelo.
Questo velocizza la lettura e la scrittura dei dati perhé raddoppia la velocità di trasferimento dato che due hard disk lavorano come se fossero
uno solo. In questo caso però, non è garantita una tolleranza ai guasti, la R di RAID (Redundant) non è garantita, in quanto se si danneggia un hd si ha inevitabilmente perdita di informazioni.
I dati sono divisi in pezzetti di uguale lunghezza prestabilita (che è causa di molte discussioni) e scritti su tutti i dischi, attraverso un
algoritmo roun robin: la lunghezza del pezzettino si chiama unità di striping.
Dato che non c'è ridondanza, e i dati sono condivisi tra tutti dischi, gli hd non possono ovviamente essere sostituiti.
Servono neccessariamente un minimo di 2 hd, e il sistema vedrà l'intera capienza.

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RAID 1

Chiamato anche data mirroring. Questo sistema serve per creare un’immagine identica dei dati di un hd. Ciò fornisce la protezione dei
dati ma offre prestazioni ridotte inquanto i dati devono essere scritti 2 volte.
Servono neccessariamente un minimo di 2 hd ma il sistema vedrà la meta della capienza totale.
In caso di guasto l’altro hd funzionerà senza problemi, fino a quando non verrà ripristinato il mirror.

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RAID 0+1

E' un tipico livello RAID annidato: cioè si ha un livello RAID, che ne usa un altro come base.
Questo sistema unisce i vantaggi del RAID 0 e del RAID 1 unendo le performance alla sicurezza.
Le singole coppie di hd sono connesse tra di loro in modalità striping separatamente (RAID 0), mentre le due coppie ne formano uno mirror (RAID 1).
Attualmente si sta sostituendo con il RAID 10.
Servono neccessariamente un minimo di 4 hd

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RAID 10

In questo sistema si ha che le singole coppie di hd sono unite in un mirror (RAID 1), mentre le due coppie sono unite in modalità striping
(RAID 0).
Anche questo è un livello RAID annidato.
Servono neccessariamente un minimo di 4 hd

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RAID 5

Chiamato anche Stripe set con parità distribuita.
Si deve per forza introdurre il concetto di parità (parity).
Nel RAID tradizionale ci si assicura il backup dei dati attraverso il mirroring.
C'è anche un'altro sistema, che è quello del parity: l'operazione è solo simile al mirror, inquanto in caso di rottura di un hd la rigenerazione
dei dati avviene attraverso operazioni logico-matematiche che, in base a particolari algoritmi, permattono di recuperare i dati perduti.
In questo caso non è neccessario un disco apposito per il backup, e ciò lo rende migliore del mirroring, ma è neccessaria solo una partizione di
hd per ogni disco della catena; dall'altro, il livello di tolleranza agli errori non è alto quanto nel mirroring! inoltre il ripristino dei dati
risulta molto più lento.
La partizione dedicata alla parità non viene mai letta quando si leggono i dati da disco, ma solo ed esclusicamente quando la lettura di un
settore da un errore. Il blocco di parità più i blocchi rimanenti negli altri hd ripristinano il file danneggiato.
Come nota aggiungo che, la tolleranza ai guasti, può essere ottenuta anche attraverso il duplexing (duplicazione), il quale si avvale di 2
controller uguali, ognuno dei quali gestisce un disco solo. E' uno dei più alti gradi di protezione che si può ottenere, in quanto si ha una
protezione anche verso una possibile rottura del controller.

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RAID 2

Questo livello si prefigge di garantire i dati attraverso l'algoritmo di Hamming che permette di correggere gli errori e quindi il decupero dei dati.
I dati vengono memorizzati su hd diversi, e con essi le informazioni di parità, causando però richieste di spazio molto ampie.
Infatti ogni 2 hd se serve un'altro sul quale devono essere memorizzato il codice di parità.
Questo è l'unico livello di RAID originario che attualmente non è più in uso.

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RAID 3

E' simile al RAID 2 tranne per il fatto che in questo livello si ha un hd dedicato per i dati di parità: ciò comporta lo stesso svantaggio
similmente visto per il RAID 2.
In generale, in tutti i livelli RAID in cui è richiesto che i dischi girino sempre all'unisono per l'accesso ai dati, il controller RAID della
scheda madre sarà molto stessato, quindi dovrà essere molto performante e inevitabilmente anche costoso.
Inoltre, sempre in ambito generale, se si dovesse rompere l'hd in un sistema in cui si utilizza un disco dedicato per i dati di parità, non si
avrebbe nessuna garanzia per i dati dentro gli altri hd.

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RAID 4

Chiamato anche stripe set con parità perchè la divisione (striping) avviene a livello di blocchi con un disco dedicato alla parità esterno
allo stripe set.
Non deve essere confuso però con la modalita RAID 3 in cui i dati non sono divisi a livello di blocchi ma a livello di byte.
In caso di guasto il sistema recupera i dati persi leggendo la parità!
Necessita di un minimo di 3 hd: più hd ci sono più il sistema sarà affaticato, ma proporzionalmente sarà minore lo spazio dedicato alla
ridondanza che però potrebbe diventare un collo di bottiglia per il sistema.
Non è più usato perché superato dal RAID 5.

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RAID 6

Questo tipo di livello non era presente tra i RAID originali della Barkeley University.
Il RAID 6 usa una divisione a livello blocchi in cui i dati di parità sono scritti due volte (su due stripe) in tutti i dischi.
E' praticamente come un RAID 5 in cui si raddoppia il livello di parità, ottenendo un notevole incremento della sicurezza (si possono rompere fino
a 2 dischi), ma anche una diminuzione delle prestazioni, specialmente se il numero di dischi è limitato.
Occorre un controller specifico e un minimo di 4 hd.