Principali caratteristiche delle tipologie di RAID in informatica

Tutte le tipologie di RAID in informatica

RAID 0

I sistemi RAID di livello 0 non sono in senso stretto dei sistemi RAID, in quanto non c’è nessuna duplicazione dei dati. In un RAID livello 0, il disco virtuale (ossia ciò che viene visto dal sistema operativo: un insieme di blocchi logici numerati consecutivamente) viene mappato dalla logica del RAID sui vari settori dei vari dischi di cui è composto il sistema suddividendo i blocchi logici del disco virtuale in strips (strisce) di k blocchi consecutivi ciascuna.
Questa tecnica è nota come striping, e in realtà era già adottata prima dell’introduzione del concetto di RAID.

I produttori di sistemi RAID in informatica offrono, tra le configurazioni possibili, anche il livello 0, nel caso in cui l’utilizzatore voglia solo massimizzare le prestazioni e la capacità del sistema.

Un RAID di livello 0 è tanto più efficiente quanto più le richieste coinvolgono l’accesso a molti blocchi consecutivi e quanto più è alto il numero di dischi su cui sono suddivisi i blocchi. Al contrario, operazioni su disco che richiedono l’accesso a pochi dati, ad esempio contenuti in un unico strip, non ottengono alcun miglioramento di prestazioni rispetto ad un normale hard disk.

RAID 1

Un RAID di livello 1 usa contemporaneamente striping e mirroring: tutti i dati sono suddivisi in strip (gestiti come nel livello 0) e duplicati su due dischi. Quando un disco si rompe, il sistema di controllo del RAID si rivolge al disco di mirror per l’accesso ai dati. Nel frattempo, il disco rotto può essere sostituito (anche con procedure automatiche se è disponibile un ulteriore spare disk, su cui verranno copiati i dati contenuti nel “gemello” del disco rotto).

Il livello 1 è la soluzione RAID più costosa, a parità di capacità di memorizzazione, perché richiede la duplicazione di tutti i dischi. Questa è la soluzione più affidabile rispetto ai guasti, e la più efficiente in lettura: anche la lettura di un blocco di dati che coinvolge 5 strip (nel nostro esempio), può essere eseguita con cinque letture in parallelo, usando anche i dischi di mirroring. Il RAID livello 1 viene usato dove l’affidabilità è fondamentale, ad esempio per memorizzare dati finanziari e bancari.

RAID 2

Il RAID di livello 2 non è usato nei sistemi commerciali, ed è definito sostanzialmente solo a livello teorico: la sua implementazione richiede infatti molto overhead computazionale e l’uso di molti dischi che devono sempre essere sincronizzati in rotazione e nella posizione delle testine di lettura/scrittura. Nel RAID livello 2 i dati vengono distribuiti tra i vari dischi addirittura al livello dei singoli bit che compongono una parola, insieme con un ECC (Error Correcting Code) per quei dati (ad esempio un codice di Hamming per correggere un bit errato nel gruppo).

RAID 3

Il RAID livello 3 è simile al RAID livello 2, ma lo striping avviene a livello dei byte di ciascuna parola, e viene calcolato il byte di parità per i byte memorizzati nella stessa posizione sui vari dischi. Questo livello RAID è disponibile nei sistemi commerciali, sebbene non sia usato molto spesso. La lettura sequenziale è molto efficiente anche in questo livello, che è particolarmente adatto per applicazioni (ad esempio in campo multimediale) che richiedono un accesso sequenziale veloce a file di grandi dimensioni, con anche un certo grado di affidabilità.

RAID 4

Il RAID livello 4 è simile al livello 3 (con cui molte volte viene confuso) ma usa la tecnica di striping a livello di blocchi, (come nei RAID livello 0 e 1), calcolandone la parità (come nel livello 3) per l’eventuale operazione di recovery. Un disco viene quindi usato per memorizzare la parità calcolata per gli strip che stanno nella stessa posizione negli altri dischi.

Il RAID livello 4 risparmia ovviamente dischi rispetto al RAID di livello 1, e garantisce lo stesso il mantenimento dei dati in caso di guasto di un disco, ma al costo di una maggiore inefficienza. Infatti, ogni qualvolta uno strip di un disco viene modificato, occorre leggere anche i corrispondenti strip di tutti gli altri dischi e ricalcolarne la parità. Oppure, si può leggere il vecchio strip, sottrarlo allo strip di parità, e ricalcolare lo strip di parità usando il nuovo strip che è vero anche per il RAID di livello 3.
Inoltre, il disco che ospita gli strip di parità è pesantemente coinvolto in ogni operazione di scrittura sul RAID, e può facilmente diventare un collo di bottiglia, il che vale anche per il RAID 3.

RAID 5

Il RAID livello 5 funziona sostanzialmente come il 4, ma per ridurre il carico sul disco di parità nelle operazioni di scrittura, il livello 5 distribuisce gli strip di parità fra i vari dischi. Il difetto di questo approccio è che, in caso di guasto di un disco, è più complessa la ricostruzione del suocontenuto, che è formato sia da strip di dati che da strip di parità. Questo livello fornisce comunque la migliore combinazione in
termini di prestazioni, affidabilità, e capacità di memorizzazione, ed è quindi di gran lunga il livello più usato per applicazioni generiche.

RAID 6

L’ultimo livello RAID è il livello 6, in grado di resistere anche al guasto di due dischi contemporaneamente, combinando due livelli di parità, distribuiti sui vari dischi come nel caso del livello 5. Per questo sistema è necessario un disco in più del livello 5 per memorizzare la stessa quantità di dati, e un maggiore overhead computazionale. L’affidabilità di questo livello è ovviamente superiore a quella dei precedenti, ma questa soluzione è raramente usata perché la rottura contemporanea di due dischi è un evento estremamente raro.

RAID 7

Oltre ai 6 livelli di RAID appena visti, esiste anche un RAID livello 7, che però non fa parte della definizione originale dello standard RAID, ed è in realtà è un nome registrato da una compagnia che produce sistemi di memorizzazione, la Storage Computer Corporation. Questo sistema RAID è una combinazione dei livelli 3 e 4 di RAID, e offre prestazioni (in termini di velocità di accesso e affidabilità) superiori agli altri livelli RAID, ma anche a costi decisamente superiori.