RAID 10: una combinazione di mirroring e striping

Sebbene l’idea originale legata all’economicità sia passata in secondo piano, se non addirittura diventata del tutto irrilevante, i RAID trovano ancora oggi impiego, specialmente nell’ambito dei server. Il focus dei vari standard definiti come livelli RAID riguarda principalmente l’ottimizzazione della sicurezza dati e delle prestazioni. I livelli possono essere combinati per sfruttare al meglio i vantaggi dei singoli approcci, esattamente come accade con il RAID 10.

Ma a quale standard corrisponde la combinazione RAID 10? Quali vantaggi e svantaggi porta con sé un sistema complesso di questo tipo? E come funziona esattamente una concatenazione RAID 10?

Che cos’è il RAID 10?

Un RAID 10 è una combinazione dei livelli RAID 1 e 0 dove diversi sistemi RAID 1 formano un sistema RAID 0. Per questo motivo capita piuttosto spesso di trovare anche la denominazione “1+0” per le concatenazioni di questo tipo, composte da un minimo di quattro dischi rigidi.

Il principio alla base del RAID 1 serve a rendere possibile la replica (mirroring) dei file all’interno della concatenazione RAID 10. Tutti i file sono archiviati in duplice versione così da garantire piena ridondanza.

A questo si aggiunge anche lo striping dei dati: i blocchi di dati vengono scomposti in singole strisce (stripe) e archiviati sui supporti concatenati nel RAID 10. Gli hard disk che formano uno dei RAID 1 che compongono il sistema dispongono perciò sempre dello stesso set di dati, diverso però da quello degli altri cluster RAID 1. Ogni concatenazione gestisce porzioni di informazioni separate, senza che le applicazioni che accedono al set di dati ne siano al corrente.

N.B.

I processi possono anche essere invertiti: prima vengono generate le strisce e poi i dati replicati, ovvero un RAID 1 composto da diverse istanze RAID 0, invece del contrario. Quando questo accade si parla solitamente di RAID 0+1 o RAID 01. Da un punto di vista teorico però, la replica delle strisce già ripartite tra i blocchi di dati risulta più soggetto a errori rispetto allo striping di una struttura di dati rispecchiata.

Il guasto di uno dei dischi rigidi può essere compensato in un RAID 10 per ogni sottoarray, ossia ogni RAID 1, in quanto in ogni momento può contare su una versione replicata contenente lo stesso set di dati. Questo significa però anche che al massimo la capacità di archiviazione per i dati utente può corrispondere soltanto alla metà di quella dei singoli dischi rigidi. L’equa suddivisione dei dati serve però anche a offrire agli utenti una velocità di lettura maggiore.

Definizione

Un RAID (Redundant Array of Independent Disks) è una concatenazione di almeno due dispositivi di archiviazione in un’unica grande unità logica. La configurazione dipende dal livello RAID scelto. I livelli possono però anche essere combinati tra di loro come nel caso del RAID 10 (1+0). Tra gli obiettivi principali rientrano la maggiore affidabilità e l’aumento delle prestazioni dei singoli dischi rigidi.

Il funzionamento dei RAID 10 illustrato

In una concatenazione di hard disk di livello RAID 10 tutti i dati sono archiviati due volte. Per questo motivo, per ogni gigabyte per i dati utente, un altro gigabyte è destinato alla replica degli stessi dati. Solitamente il numero minimo di dischi rigidi è quattro, concatenati a coppie secondo il principio del RAID 1, che a loro volta formano un unico sistema RAID 0.

Per rendere più facilmente comprensibile il funzionamento di questo livello RAID, il seguente grafico mostra la struttura e l’archiviazione dati di un sistema RAID 10 composta da quattro dischi rigidi.

Panoramica dei vantaggi e svantaggi di un RAID 10

Il RAID 10 archivia tutti i dati in duplice versione. Fin tanto che almeno un disco di ciascuna coppia continua a funzionare le informazioni archiviate sono al sicuro anche nel caso di guasto dell’altro hard disk. I dati vanno perduti soltanto se tutti i supporti di archiviazione di uno dei RAID 1 del sistema smettono di funzionare a causa di un guasto.

A questo si deve uno dei principali vantaggi dei RAID 1+0 rispetto al sistema alternativo RAID 0+1, il quale risulta compromesso nel caso di guasto a uno dei dischi rigidi dei sottosistemi RAID 0. La ricostruzione dei dati in un sistema RAID 10 risulta molto meno complicata e rapida.

Un grande punto di forza dei RAID 10 sta nella loro velocità di trasferimento dei dati in uscita: grazie allo striping dei dati, le porzioni dei blocchi sono disponibili in parallelo. Un’applicazione che accede al sistema ha la possibilità di leggere contemporaneamente da due o più dischi rigidi e ottenere immediatamente più dati di una stessa striscia. Come singola unità i dischi rigidi concatenati non offrono questa opzione, motivo per il quale un’ottimizzazione della velocità di lettura sia riscontrabile in praticamente tutti i sistemi RAID 10.

N.B.

Teoricamente un RAID 10 offre anche una maggiore velocità di scrittura, grazie alla possibilità di scrivere i nuovi dati in parallelo sui dischi rigidi. Ma poiché ogni volta il sistema deve creare una copia esatta di questi dati, il miglioramento della velocità di trasmissione dati in entrata risulta di fatto relativa.

La piuttosto costosa combinazione di striping e replica dei dati non comporta però soltanto vantaggi. Ci sono due principali svantaggi da tenere a mente: da un lato questo approccio limita fortemente la capacità di archiviazione massima, in quanto per ogni gigabyte di dati utente bisogna calcolare anche un gigabyte per la copia degli stessi dati.

Dall’altro, il RAID 10 comporta il rischio di perdita di dati diretta, nel caso in cui entrambi i supporti di una stessa coppia concatenata in un RAID 1 smettano di funzionare contemporaneamente. In questo caso lo striping non è in grado di compensare il guasto di due dischi rigidi. Diverso è il discorso se il guasto riguarda due hard disk di due coppie diverse.

Vantaggi Svantaggi
Velocità di lettura maggiore rispetto ai singoli supporti Forte limitazione della capacità di archiviazione massima disponibile
Maggiore affidabilità dei dischi rigidi concatenati Il malfunzionamento di due hard disk di un sottoarray causa il crash dell’intero sistema

Quali sono gli impieghi tipici del RAID 10?

Sicurezza e velocità: sono questi i due principali punti di forza delle concatenazioni del RAID di livello 10. Il fattore costi comparabilmente elevato costringe però a riflettere bene sull’impiego di un sistema di questo tipo. Se disponete del budget necessario, un RAID 10 rappresenta sempre una valida soluzione per l’archiviazione dati che:

  • permetta un accesso regolare;
  • debba essere leggibile rapidamente;
  • offra la massima sicurezza.

Ambiti di impiego tipici del RAID 10 sono perciò i server di database e server di applicazioni che devono poter contare su un’affidabilità elevata e una buona velocità in uscita.

N.B.

Le concatenazioni RAID come il RAID 10 offrono un’elevata sicurezza contro i crash, ma non rappresentano un’alternativa a una strategia di backup. I backup archiviano i dati spazialmente e temporalmente separati dai dati originali. Un metodo di sicurezza utile a ripristinare i dati in un secondo momento che non trova però applicazione nei RAID.

Quali sono gli altri livelli RAID più diffusi?

Presi singolarmente, i due livelli RAID alternativi 0 (striping) e 1 (mirroring) offrono le caratteristiche del RAID 10. Da un lato le prestazioni ottimizzate e dall’altro un’elevata protezione contro i crash. Con il RAID 5 e il RAID 6 potete invece contare su approcci che non consistono di una combinazione di più livelli, ma che offrono comunque un aumento di ridondanza e prestazioni. Potete trovare informazioni più dettagliate sui vari metodi di concatenazione nella nostra guida sui vari livelli RAID a confronto.

Consiglio

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