RAID 6: la concatenazione degli hard disk più sicura contro i guasti

Concatenare più di un disco rigido in una singola unità logica ha ormai una tradizione decennale. Col passare degli anni il successo ottenuto da diversi setup ha fatto sì che venissero standardizzati come livelli RAID (Redundant Arrays of Independent Disks). Seppure si tratti di un principio poco diffuso, il RAID 6 risulta assolutamente rilevante grazie alla protezione che offre dai guasti. Scoprite cosa rende speciale questo principio RAID, quali sono i suoi punti di forza e di debolezza e per quali scenari d’impiego risulta particolarmente adatto.

Che cos’è il RAID 6?

Il RAID 6 è un principio di archiviazione formato da un minimo di quattro dischi rigidi concatenati assieme. In questo modo aumentano sia la velocità di lettura che la protezione dai malfunzionamenti, rispetto a quanto avvenga con gli hard disk singoli. A questo proposito è fondamentale la combinazione tra striping e parità, già impiegati nel RAID 5 e che non a caso serve da base per questo livello. Infatti, il RAID 6 viene considerato un’espansione del RAID 5.

I sistemi RAID 6 implementano il principio dello striping (dall’inglese stripe, “striscia”) nel modo classico: tutti i dati vengono suddivisi in blocchi e ripartiti tra tutti gli hard disk concatenati. Ciò offre agli utenti la possibilità di accedere contemporaneamente a diversi dischi rigidi e leggere parallelamente i blocchi parziali di una striscia di dati.

Per quel che riguarda la parità, il RAID 6 differisce dagli altri livelli: il sistema archivia sempre due set di informazioni di parità che, nel caso di crash di uno o due hard disk, permettano la ricostruzione dei dati concatenati. Opzionalmente un sistema RAID 6 punta a questo scopo sulla logica XOR o su una combinazione di logica XOR e correzione degli errori tramite codice Reed-Solomon. Quest’ultimo meccanismo di comunicazione viene richiesto anche dalle norme della DVB per la trasmissione dei segnali televisivi, dove serve a migliorare il bit error ratio (ossia il rapporto tra bit inviati e ricevuti correttamente) del segnale ricevente.

N.B.

XOR sta per or esclusivo. I connettivi XOR congiungono due ingressi attraverso il connettivo logico “aut aut”. Per i dati di un RAID 6 questo significa che durante il processo di scrittura, tutti gli elementi di una striscia di dati vengono collegati alle relative informazioni di parità per logica XOR. Perciò, grazie ai rispettivi blocchi di parità, i dati andati perduti possono essere ricostruiti.

La capacità di archiviazione totale di un RAID 6 diminuisce significativamente rispetto alle prestazioni di archiviazione dei singoli dispositivi. Lo spazio per i dati utente può facilmente essere calcolato con la seguente formula:

(Numero dei dischi rigidi - 2) x capacità di archiviazione del disco rigido con minore spazio a disposizione 

Di un sistema formato da quattro hard disk con ciascuno un gigabyte di capacità, soltanto il 50 percento del potenziale di archiviazione è a disposizione per i dati utente. Con un numero maggiore di dischi rigidi migliora il rapporto tra capacità allocata per i dati utente e le informazioni di parità.

Definizione

Un RAID (Redundant Array of Independent Disks) è una concatenazione di un minimo di due dispositivi di archiviazione in una singola unità logica di grandi dimensioni. L’effettiva funzione dipende dalla configurazione dei dischi rigidi, definita in livelli, come, ad esempio, il RAID 6. Tra gli aspetti principali rientra la sicurezza e il miglior tasso di trasmissione dei dati.

Il funzionamento del RAID 6 illustrato

I sistemi RAID 6 suddividono tutti i dati utente e le informazioni di parità in egual misura tra i dischi rigidi concatenati. Questo fa sì che su ogni dispositivo siano archiviati in parte i blocchi di dati utente (qui: A1, A2, ecc.) e in parte i blocchi di parità (qui: Ap1, Ap2, ecc.) di una striscia di dati. Il seguente schema serve a chiarire il funzionamento del RAID 6, in questo caso formato da una concatenazione di cinque dischi rigidi.

Vantaggi e svantaggi di una concatenazione RAID 6

Rispetto al RAID 5, l’espansione RAID 6 offre una differenza decisiva: le informazioni di parità utili a ricostruire i dati andati perduti vengono doppiamente archiviate. Questa differenza rappresenta sia il principale punto di forza di questo metodo di archiviazione, in quanto i dati di parità archiviati in doppia versione non solo sono un metodo particolarmente efficace per generare la ridondanza, ma garantiscono anche un’elevata protezione contro i crash. In un sistema RAID 6 possono infatti verificarsi dei malfunzionamenti fino a due dischi rigidi contemporaneamente senza che l’operatività del sistema venga compromessa.

N.B.

L’elevata protezione contro i guasti di un RAID 6 non è comparabile alla sicurezza offerta da un backup, in quanto una concatenazione di questo tipo non rappresenta un’alternativa, ma soltanto un’integrazione a una soluzione di backup!

Anche altri sono però i benefici del RAID 6 legati ai punti di forza del RAID 5: la possibilità di accessi paralleli consente un migliore tasso di trasmissione durante la lettura dei dati. A causa della duplicazione delle informazioni di parità, questo vantaggio risulta però più debole rispetto a quanto non avvenga nei sistemi RAID livello 5. Anche il rapporto tra capacità disponibile per l’archiviazione dei dati utente e lo spazio necessario per la parità risulta minore.

Tuttavia, un RAID 6 composto da almeno cinque dischi rigidi offre un miglior utilizzo delle risorse rispetto ai RAID che puntano su un rispecchiamento completo dei dati. Più aumenta il numero degli hard disk, migliore è l’utilizzo.

Rispetto ai singoli dispositivi di archiviazione, la chiara diminuzione del potenziale di archiviazione risulta uno svantaggio, soprattutto nel caso di setup con il numero minimo di dischi rigidi (solo 50 percento delle prestazioni di archiviazione). Anche le prestazioni di scrittura sono uno degli svantaggi decisivi di una concatenazione RAID 6: se si archiviano dati sugli hard disk concatenati bisogna considerare ogni volta un doppio calcolo e conseguente ripartizione delle informazioni di parità.

Il tasso di scrittura ridotto incide in modo particolare anche sul rebuild del sistema, ovvero nel caso in cui si debbano collegare nuove componenti hardware in sostituzione di quelle difettose.

Vantaggi Svantaggi
Elevata protezione contro i crash grazie alla doppia parità Velocità di scrittura notevolmente ridotta rispetto ai singoli dispositivi di archiviazione.
Tasso di trasmissione leggermente migliore durante la lettura rispetto ai singoli dispositivi di archiviazione Capacità di archiviazione dei singoli dischi rigidi fortemente limitata, in modo particolare nel caso di concatenazioni più piccole

Dove viene impiegato il RAID 6?

Grazie alla capacità di supportare il guasto di due hard disk contemporaneamente, i RAID 6 offrono il potenziale per archiviare grandi quantità di dati su lunghi periodi mettendole al sicuro contro i crash. I sistemi server sui quali vengono archiviati i dati rappresentano perciò uno scenario d’impiego ideale. Anche i server di database o di transazioni, scenari classici dei RAID 5, possono trarre vantaggio dalla struttura di archiviazione RAID 6, ammesso che si voglia dare priorità alla sicurezza dei dati, a discapito della velocità di scrittura.

Consiglio

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Quali altri livelli RAID comuni esistono?

Il RAID 6 è l’alternativa ancora più sicura contro i crash rispetto al ben più diffuso RAID 5. Tuttavia, generare la ridondanza per mezzo della parità non è l’unico modo per farlo. Altri standard come il RAID 1 e il RAID 10 archiviano i dati tramite mirroring, ovvero duplicandoli. Quest’ultimo principio unisce assieme due livelli RAID, che non comprende solamente la tecnologia di replica del RAID 1, bensì suddivide i dati su tutti i dischi rigidi concatenati secondo il livello RAID 0.

Potete approfondire le similarità e le differenze dei vari principi nel nostro articolo sui livelli RAID a confronto.


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