Capire il RAID e come eseguire il backup dei dati RAID

Con l'avanzamento della tecnologia dell'informazione e l'aumento della richiesta di archiviazione, la tecnologia RAID ha raggiunto un'applicazione diffusa negli ambienti di calcolo moderni. Offre vantaggi come la protezione dei dati, il miglioramento delle prestazioni, l'estensione della capacità e la gestione flessibile, rendendola uno strumento fondamentale per numerose organizzazioni e aziende nella costruzione di soluzioni di archiviazione affidabili.

Cos'è RAID?

Nel 1988, l'Università della California a Berkeley ha proposto per la prima volta e definito il concetto di RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks). L'idea base è quella di combinare in modo organico più dischi di minore capacità e relativamente economici per raggiungere una capacità, prestazioni e affidabilità comparabili a quelle dei costosi dischi ad alta capacità, ma a un costo inferiore.

Con il continuo calo dei costi e dei prezzi dei dischi, il termine "economico" è diventato privo di significato poiché RAID poteva utilizzare la maggior parte dei dischi. Pertanto, la RAID Advisory Board (RAB) ha deciso di sostituire "economico" con "indipendente", e RAID è diventato Redundant Array of Independent Disks, indicando un array composto da dischi indipendenti con capacità di ridondanza.

La tecnologia RAID combina più dispositivi disco in un array di dischi più grande e sicuro. Divide i dati in segmenti e li memorizza su diversi dispositivi disco fisici. Utilizzando tecniche di lettura e scrittura distribuite, migliora le prestazioni complessive dell'array di dischi. Inoltre, sincronizza copie multiple dei dati importanti su diversi dispositivi disco fisici, offrendo un'eccellente ridondanza e backup dei dati.

RAID utilizza tre tecniche principali - striping dei dati, mirroring e parità dei dati - per raggiungere alta prestazione, affidabilità, tolleranza a guasti e scalabilità. A seconda delle strategie e delle architetture basate su queste tre tecniche, RAID può essere classificato in diversi livelli per soddisfare i requisiti di varie applicazioni di dati.

Attualmente, sono disponibili almeno una dozzina di soluzioni di array RAID. Considerando costi e aspetti tecnici, è generalmente necessario bilanciare la affidabilità dei dati e le prestazioni di lettura/scrittura in base a diverse esigenze e sviluppare soluzioni differenti per soddisfare requisiti specifici. Di seguito vengono presentate alcune introduzioni a diversi schemi RAID comunemente utilizzati.

Schema RAID comunemente utilizzati

RAID 0: RAID 0, noto anche come Stripe o Striping, rappresenta la massima prestazione di archiviazione tra tutti i livelli RAID. Il principio che sta dietro al miglioramento delle prestazioni di archiviazione in RAID 0 è quello di distribuire dati consecutivi su più dischi per l'accesso. In questo modo, quando il sistema riceve richieste di dati, possono essere eseguite in parallelo da più dischi, con ciascun disco che gestisce la propria parte delle richieste di dati. Questa operazione parallela sui dati utilizza appieno la larghezza di banda del bus, migliorando significativamente le prestazioni complessive di accesso ai dischi.

I vantaggi di RAID 0 includono un costo basso, miglioramenti sulle prestazioni e il throughput dell'intero array di dischi, velocità di lettura/scrittura migliorate e nessuna perdita della capacità totale del disco. Si distingue per la gestione rapida di file grandi. Tuttavia, il lato negativo è che se qualunque disco nell'array dovesse fallire, tutti i dati diventano irrecuperabili.

RAID 1: RAID 1, noto anche come mirroring del disco, funziona duplicando i dati da un disco all'altro. In altre parole, quando i dati vengono scritti su un disco, una copia speculare viene generata contemporaneamente su un altro disco inattivo. Questo metodo massimizza la affidabilità e la recuperabilità del sistema senza compromettere le prestazioni. Finché almeno un disco di ogni coppia speculare rimane funzionante, il sistema può operare normalmente, anche se metà dei dischi presenta problemi.

I vantaggi di RAID 1 includono un miglioramento della prestazione di lettura, fornendo ridondanza dei dati. Se un disco fallisce e i dati vengono persi, possono essere ripristinati dall'altro disco. Tuttavia, i lati negativi sono un utilizzo basso dei dischi, costo più elevato e aumento del carico sul controller del disco.

RAID 5: RAID 5 non crea backup dei dati archiviati. Invece, memorizza i dati e le informazioni di parità corrispondenti su tutti i dischi che compongono RAID 5, specialmente su dischi diversi. Quando i dati su un disco in RAID 5 risultano danneggiati, vengono utilizzati i dati rimanenti e le informazioni di parità corrispondenti per recuperare i dati corrotti.

I vantaggi di RAID 5 includono un accesso collettivo efficiente ai dati in modo a blocchi, la presenza di un meccanismo di checksum e un alto utilizzo dello spazio. Tuttavia, i lati negativi sono che più ci sono dischi coinvolti in RAID 5, più la sicurezza è bassa, rendendolo più suscettibile alla perdita di dati. Se due dischi consecutivi falliscono, i dati non possono essere recuperati. Inoltre, RAID 5 mostra un'efficienza elevata nella lettura ma un'efficienza media nella scrittura.

RAID 10: Noto anche come RAID 1 + RAID 0, è una configurazione "mirror-stripe", il che significa che i dati sono suddivisi tra due matrici specchiate. Lo striping avviene tra le matrici, mentre lo specchiamento ha luogo all'interno della stessa matrice. La combinazione di queste due tecniche accelera il processo di ricostruzione. Il numero di dischi in un array RAID 10 deve essere un multiplo di quattro.

I vantaggi di RAID 10 includono alta velocità e bassa tolleranza ai guasti. Tuttavia, ha i disadvantage di un alto costo e una scalabilità limitata.

Vantaggi del RAID

Miglioramento della velocità di trasferimento dei dati: RAID migliora significativamente la throughput di dati di un sistema di archiviazione salvando e accedendo ai dati contemporaneamente su più dischi. Nel RAID, più unità disco possono trasmettere dati contemporaneamente, apparire come un'unica unità logica. Di conseguenza, RAID può raggiungere velocità diverse volte, o persino centinaia di volte più veloci rispetto a un singolo disco.

Tolleranza ai guasti tramite validazione dei dati: I dischi rigidi tradizionali non dispongono di una tolleranza ai guasti incorporata, ad eccezione dei codici CRC (Cyclic Redundancy Check) scritti sul disco. La tolleranza ai guasti di RAID si basa sulla tolleranza ai guasti hardware di ciascun disco, offrendo un livello di sicurezza superiore. Molte modalità RAID includono misure comprehensive per la convalida reciproca e il recupero, tra cui i backup speculari diretti. Questo migliora notevolmente la tolleranza ai guasti dei sistemi RAID, migliorando la stabilità e la ridondanza del sistema.

RAID non è un backup

RAID e backup sono concetti significativamente differenti, o si potrebbe dire che non sono nemmeno lo stesso concetto. RAID può essere considerato una forma di tolleranza a difetti. Backup e tolleranza a difetti sono concetti distinti. Il backup ti permette di recuperare i dati dopo che si è verificato un disastro, mentre la tolleranza a difetti riduce la probabilità che un disastro accada.

Puoi pensare alla tolleranza ai guasti come erigere una ringhiera al bordo di un dirupo, mentre il backup è come stabilire un ospedale in fondo al dirupo. Sia la ringhiera che l'ospedale sono desiderabili, ma sono applicazioni completamente separate.

Sebbene il RAID scriva i dati su due dischi simultaneamente, non è un backup. Se il tuo sistema operativo o un software (escludendo il guasto del disco) elimina i tuoi dati, l'operazione di cancellazione verrà inviata a entrambi i dischi e cancellerà simultaneamente i dati da entrambe le unità. Per esempio, in uno scenario semplice, se qualcuno esegue un'operazione "drop tables" su un database, nessun modo RAID può proteggere efficacemente i tuoi dati. Tuttavia, il backup prevede la creazione di una copia dei dati, archiviandola in un'altra posizione e separandola dagli originali sia nello spazio che nel tempo. A meno che i tuoi dati di backup non vengano eliminati intenzionalmente, non verranno danneggiati. In breve, anche se utilizzi RAID, devi comunque utilizzare un software di backup efficace per proteggere i tuoi dati da danni.

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Conclusione

RAID è una tecnologia utilizzata per migliorare le prestazioni di archiviazione dei dati o la affidabilità dei dati su disco. Garantisce la sicurezza dei dati in caso di guasto del disco. A causa del diminuire del costo dei dischi, è consigliabile installare un RAID per ambienti critici o dati importanti. Tuttavia, ricorda che RAID non può sostituire il backup, quindi si raccomanda qualsiasi soluzione di backup per i tuoi dati critici.

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