RAID 5: tutto quello che c’è da sapere su questo livello RAID

Chi vuole con­ca­te­na­re diversi dischi rigidi in un RAID (Redundant Array of In­de­pen­dent Disks) ha diverse pos­si­bi­li­tà tra cui scegliere. Uno dei livelli più co­mu­ne­men­te adottati, come vengono definiti i vari setup RAID, è il RAID 5. Questo tipo di con­ca­te­na­zio­ne formato da tre o più dischi rigidi si ca­rat­te­riz­za per il buon equi­li­brio tra l’aumento delle pre­sta­zio­ni e della sicurezza e dei costi ag­giun­ti­vi che queste com­por­ta­no. Ma quali sono i fattori che con­tri­bui­sco­no a creare questo buon rapporto qualità-prezzo e come funziona esat­ta­men­te un RAID 5?

Con RAID 5 si definisce una con­ca­te­na­zio­ne composta da un minimo di tre dischi rigidi che assieme fungono da unità logica e mi­glio­ra­no le pre­sta­zio­ni dei singoli di­spo­si­ti­vi di ar­chi­via­zio­ne, riguardo la velocità di lettura e la pre­ven­zio­ne contro il mancato fun­zio­na­men­to. Per poter offrire questi due vantaggi, i sistemi RAID 5 puntano su due distinti processi.

Da un lato ri­par­ti­sco­no i dati da ar­chi­via­re in egual misura su tutti i dischi rigidi coinvolti (striping). Dall’altro calcolano per tutti i dati utente ar­chi­via­ti le ri­spet­ti­ve in­for­ma­zio­ni di parità, ugual­men­te suddivise tra i vari di­spo­si­ti­vi. Grazie a un con­net­ti­vo XOR il sistema di ar­chi­via­zio­ne permette di ri­co­strui­re i blocchi di dati dan­neg­gia­ti o andati perduti.

La capacità di ar­chi­via­zio­ne totale di cui può disporre un sistema RAID 5 viene calcolata con la seguente formula:

Se, ad esempio, con­si­de­ria­mo tre hard disk ciascuno con una capacità d 1 terabyte (TB), questo significa che la capacità di ar­chi­via­zio­ne com­ples­si­va equivale a 2 terabyte. Il terabyte rimanente è riservato alle in­for­ma­zio­ni di parità. In­di­pen­den­te­men­te dalle di­men­sio­ni totali dello spazio di ar­chi­via­zio­ne, un sistema RAID 5 è con­si­de­ra­to a rischio soltanto se si verifica il crash di due dischi rigidi con­tem­po­ra­nea­men­te. So­li­ta­men­te questa con­fi­gu­ra­zio­ne prevede un numero dispari di supporti di ar­chi­via­zio­ne: tre, cinque, sette e così via.

Come già men­zio­na­to all’inizio, il RAID 5 si con­trad­di­stin­gue per il buon rapporto tra prezzo e pre­sta­zio­ne. Questo dipende da un lato dall’ef­fi­cien­za con la quale viene generata la ri­don­dan­za: di­ver­sa­men­te da altri sistemi, i file non sono ar­chi­via­ti in mol­te­pli­ci versioni, bensì resi ri­don­dan­ti grazie ai blocchi di parità. Inoltre, sebbene rispetto alle unità singole si perda in termini di capacità di ar­chi­via­zio­ne, le con­ca­te­na­zio­ni RAID 5 man­ten­go­no una porzione com­pa­ra­bil­men­te grande della capacità di ar­chi­via­zio­ne originale.

Dall’altro, questo tipo di con­ca­te­na­zio­ni rap­pre­sen­ta una soluzione economica per aumentare la velocità di lettura: lo striping dei dati permette l’accesso parallelo su più parti di uno stesso blocco di dati, così che i di­spo­si­ti­vi che hanno avviato la richiesta possano leggere i dati in un tempo net­ta­men­te più breve.

Un altro punto di forza del RAID 5 è il minor rischio di mancato fun­zio­na­men­to del sistema. Se uno dei dischi rigidi va fuori servizio a causa di un difetto o se i dati di uno di questi dovessero andare perduti per un qualche motivo, l’ope­ra­ti­vi­tà rimane comunque garantita. Tuttavia, poiché il processo di ri­co­stru­zio­ne dei dati mette a dura prova i di­spo­si­ti­vi di ar­chi­via­zio­ne, per la sua intera durata il rischio di crash aumenta si­gni­fi­ca­ti­va­men­te.

Il principio su cui si basa il RAID 5 non è privo di svantaggi: ogni ope­ra­zio­ne di scrittura sul cluster dei dischi rigidi è collegato a un’ope­ra­zio­ne di lettura ag­giun­ti­va, ne­ces­sa­ria per ve­ri­fi­ca­re e ri­cal­co­la­re le in­for­ma­zio­ni di parità presenti. Inoltre, risulta ne­ces­sa­rio un ulteriore passaggio per dividere i dati paritari relativi ai nuovi dati utente. A confronto con i singoli hard disk e altri livelli RAID come il RAID 0, la velocità di scrittura dei di­spo­si­ti­vi ap­par­te­nen­ti a un sistema RAID 5 risulta no­te­vol­men­te minore.

Il livello RAID 5 offre un buon com­pro­mes­so tra costi e ot­ti­miz­za­zio­ne delle pre­sta­zio­ni se pa­ra­go­na­to ai singoli di­spo­si­ti­vi di ar­chi­via­zio­ne. Una con­ca­te­na­zio­ne di questo tipo ha i suoi punti di forza anche in presenza di un rischio di guasti minore, ragione di per sé già suf­fi­cien­te a motivarne l’impiego. Il tasso di scrittura si­gni­fi­ca­ti­va­men­te limitato fa sì che questa soluzione di ar­chi­via­zio­ne risulta però poco in­te­res­san­te per i database con molti file di grandi di­men­sio­ni.

In altre parole: il RAID 5 può sfruttare al meglio i propri punti di forza soltanto quando usato per accedere a tanti blocchi di dati di piccole di­men­sio­ni. Tra gli scenari di impiego tipici del RAID 5 si an­no­ve­ra­no i server destinati alle mi­cro­tran­sa­zio­ni e i server per database in­te­res­sa­ti da un elevato numero di ope­ra­zio­ni, ma dove la di­men­sio­ne massima dei file risulti piuttosto contenuta.

L’ef­fi­cien­te principio che ga­ran­ti­sce parità e ri­don­dan­za dei dati non riguarda soltanto il RAID 5: anche il RAID 6 punta su questo stesso principio, sud­di­vi­den­do ad­di­rit­tu­ra le in­for­ma­zio­ni di parità in doppia versione sui di­spo­si­ti­vi di ar­chi­via­zio­ne. Un modo com­ple­ta­men­te diverso lo offrono invece i livelli RAID 1 e RAID 10, in quanto usano un mec­ca­ni­smo di replica (mirroring) completo dei dati, ottenendo una ri­don­dan­za del cento per cento. Il RAID 0 punta invece esclu­si­va­men­te sull’aumento della velocità at­tra­ver­so lo striping, senza offrire alcuna ri­don­dan­za.

Nel nostro articolo trovate un confronto det­ta­glia­to dei vari sistemi sui livelli RAID a confronto.