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Guida ai sistemi RAID 5

Sviluppata negli anni ottanta, la tecnologia RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks) risponde alle necessità di prestazioni migliori e di una maggiore protezione dei dati, nell’ambito dei supporti di storage.

A tal proposito, il RAID 5 garantisce ottimi livelli di sicurezza e performance e per poter funzionare necessita perlomeno di 3 hard disk. Un sistema quindi che prevede l’impiego di diversi dischi fissi, configurati però in maniera tale da poter operare come un’unità singola.

La principale finalità di un sistema simile è quella di contenere i rischi di guasti attraverso l’impiego di comuni hard disk presenti sul mercato. In altre parole, con RAID 5 più sicurezza a costi contenuti. Cos’è, come funziona e quali vantaggi realmente comporta il sistema RAID 5? Scopriamolo nei paragrafi seguenti.

Vedi anche: recupero dati da hard disk.

RAID 5: cos’è

Per concatenare più dischi rigidi in un RAID, ci sono diverse soluzioni tra le quali poter scegliere, il RAID 5 è tra i livelli impiegati più comuni.

Una tipologia di concatenazione fatta da almeno 3 hard disk e caratterizzata da un soddisfacente equilibrio tra l’implementazione delle performance, della sicurezza e le spese aggiuntive da sostenere.

Il concetto del sistema RAID 5 è dunque riconducibile alla concatenazione fatta da almeno 3 hard disk, che insieme fungono da unità logica, migliorando così le performance dei dispositivi singoli di archiviazione in termini di prevenzione nei casi di mancato funzionamento e di velocità di lettura.

Per operare in tale logica il sistema RAID 5 si avvale di due diversi processi: da una parte vengono ripartite le informazioni da archiviare nella stessa misura su ogni disco rigido coinvolto, mentre dall’altra parte il sistema calcola per ciascun dato utente archiviato le relative informazioni di parità, suddivise ugualmente tra i diversi dispositivi.

Per effetto di un connettivo XOR, i sistemi di archiviazione consentono la ricostruzione dei blocchi delle informazioni persi o danneggiati. L’utilizzo di una tecnologia del genere consente un incremento della velocità di scrittura e lettura e di ridurre i rischi di perdite di dati in seguito a guasti.

Come funziona un sistema RAID 5

Il funzionamento del sistema RAID si basa sul posizionamento dei dati su più dischi e permette alle operazioni di input/output la sovrapposizione in maniera equilibrata, ottimizzando così le prestazioni.

Visto che l’uso di più hard disk incrementa il tempo medio fra gli errori, il processo di archiviazione delle informazioni in maniera ridondante facilita anche la tolleranza agli stessi errori.

Parità e stripping sono fattori essenziali per la funzionalità del sistema RAID 5. La peculiarità di questo livello deriva infatti dalla loro combinazione e dalla duplicazione dei dati di parità su ogni disco rigido.

Anche la versione RAID 4 combina parità e stripping, con la netta differenza in questo caso dell’archiviazione dei blocchi di parità in uno specifico hard disk.

Il RAID 5 è un sistema distinto dagli altri RAID proprio per il fatto che i dati vengono ripartiti su almeno 3 unità di memoria, che possono diventare anche una quindicina.

In realtà teoricamente non c’è un limite al numero massimo di dischi da impiegare, ma è consuetudine utilizzare al massimo 14 dischi per le implementazioni con un blocco solo di parità per stripe.

Questo per la logica ragione secondo cui le possibilità che 2 dischi si rompano in successione aumenta con l’aumento dei dischi utilizzati.

Nel momento in cui aumenta il numero dei dischi in un sistema come il RAID 5, nel suo complesso il MTBF può addirittura diventare minore di quello di un disco singolo.

Nelle implementazioni con l’impiego di un numero superiore a 14 dischi fissi, oppure in circostanze che necessitano di una grossa ridondanza dei dati, spesso viene utilizzata un’implementazione RAID 5 con una doppia parità, particolarmente utile per la gestione contemporanea dei guasti di 2 dischi.

Fatta chiarezza, in linea generale, sul numero massimo di dischi da usare per un miglior funzionamento del RAID 5, un altro fattore a fare la differenza a favore di questo sistema è l’utilizzo dei parity bit.

Conosciuti anche quali codici di correzione, i parity bit vengono inseriti successivamente a una sequenza di informazioni salvate e divisi in maniera casuale su ogni disco fisso.

Codici di correzione che hanno la funzione di impedire, nei casi di guasti dei dischi, la perdita dei dati. Grazie ai codici di correzione, nei casi di guasti dei dischi, infatti i dati restano intatti.

In fase di lettura poi la divisione casuale dei parity bit su ogni disco permette una velocità vicina alla velocità di un RAID 0, al contrario però in scrittura il calcolo dei bit di parità comporta una riduzione delle performance.

In ogni caso, per effetto di tali prerogative, è possibile considerare il livello 5 un sistema RAID indicato per qualunque uso, perché raggruppa il vantaggio di migliori prestazioni con una maggiore sicurezza delle informazioni.

Data la grande opportunità di leggere e scrivere su più dischi contemporaneamente, con il RAID 5 le prestazioni crescono a seconda del numero di dischi fissi utilizzati.

I vantaggi effettivi di RAID 5

Il sistema RAID 5 si distingue sul mercato di riferimento per il soddisfacente rapporto tra costo e performance. Un buon rapporto originato, da una parte, soprattutto dall’efficienza con cui si genera la ridondanza in quanto, a differenza di altri sistemi, con il RAID 5 i file vengono resi ridondanti per merito dei blocchi di parità e non archiviati in diverse versioni.

In più, le concatenazioni di questo sistema conservano una grande porzione della capacità originale di archiviazione.

Dall’altra, la tipologia di concatenazioni del livello 5 costituisce una scelta economica per implementare la velocità di lettura.

Lo stripping dei dati dà la possibilità di accedere parallelamente su parti diverse di un unico blocco delle informazioni, in modo tale che i dispositivi coinvolti nella richiesta possano leggere le informazioni in tempi molto inferiori.

Al di là di questi indiscutibili benefit, l’impiego del sistema RAID 5 comporta altri vantaggi non meno rilevanti dei primi.

Con l’utilizzo di questo sistema, infatti, diminuiscono i rischi di mancato funzionamento perché, nel caso un hard disk dovesse andare fuori servizio per un qualsiasi difetto, o se le informazioni dovessero andare perse, l’operatività resta assicurata.

Tuttavia la procedura di ricostruzione delle informazioni per i dispositivi di archiviazione costituisce una “sfida”, in quanto per tutta la sua durata i rischi di crash crescono.

In estrema sintesi, con l’uso del sistema RAID 5 diminuiscono i rischi di crash per effetto della parità, a fronte di un buon rapporto qualità/prezzo rispetto alla ridondanza e al miglioramento della procedura di archiviazione.

Ciascuna configurazione RAID presenta determinate caratteristiche in risposta a specifiche necessità degli utenti, tuttavia il RAID 5 è molto diffuso per i vantaggi garantiti in fatto di affidabilità e prestazioni.

Gli impieghi per ottimizzare i vantaggi

Paragonato ai dispositivi singoli di archiviazione, come detto in precedenza il livello RAID 5 assicura un soddisfacente compromesso tra spese e miglioramento delle performance.

A motivare l’impiego di questa tipologia di concatenazione, basterebbe ribadire il concetto che il sistema RAID 5 mantiene i suoi punti di forza anche di fronte a rischi di guasti minori. Di contro, il limitato tasso di scrittura rende tale soluzione meno indicata per i database con tanti file di grosse dimensioni.

In parole ancora più semplici, per capitalizzare al massimo i vantaggi il sistema RAID 5, va utilizzato perlopiù per l’accesso a tanti blocchi di dati di dimensioni contenuti.

Tra i contesti tipici di impiego del RAID 5 si segnalano i server rivolti alle micro transazioni e quelli per database interessati da un numero alto di operazioni, ma dove le dimensioni massime dei file risultino comunque abbastanza ridotte

Dunque esclusivamente le informazioni di dimensioni piccole rimaste sugli hard disk restano disponibili. Se si interrompe la funzionalità di diversi dischi rigidi contemporaneamente, la maggioranza delle informazioni non è purtroppo più ripristinabile.

Ecco perché per ottimizzare l’impiego di un sistema come il RAID 5 è opportuno conoscerne le reali funzionalità. Si tratta di una buona regola per mettersi al riparo da sorprese e per capitalizzare al meglio i vantaggi offerti.