Che cos’è la ri­don­dan­za in­for­ma­ti­ca?

Quando si ge­sti­sco­no sistemi in­for­ma­ti­ci di una certa im­por­tan­za e record di dati complessi, è buona prassi integrare la ri­don­dan­za in modo voluto nel sistema di pre­ven­zio­ne dei rischi e di pro­te­zio­ne dei dati. Un sistema si definisce ri­don­dan­te quando de­ter­mi­na­ti com­po­nen­ti tecnici e record di dati sono di­spo­ni­bi­li più volte in parallelo, pro­teg­gen­do da perdite e in­ter­ru­zio­ni. Tuttavia, in termini di capacità di memoria e di at­trez­za­tu­ra in­for­ma­ti­ca, la ri­don­dan­za non presenta solo vantaggi.

Il so­stan­ti­vo “ri­don­dan­za” e l’aggettivo “ri­don­dan­te” derivano dal latino “redundare”. Composti dal prefisso “re” (indietro) e dalla radice “unda” (onda), indicano ciò che è superfluo, ma anche qualcosa che esiste più volte e in so­pran­nu­me­ro. Sebbene “ri­don­dan­te” non sia una parola molto frequente nell’uso comune, la ri­don­dan­za è invece un concetto fon­da­men­ta­le nell’in­for­ma­ti­ca.

Quando in in­for­ma­ti­ca si parla di ri­don­dan­za, si intendono la sicurezza del data center e la di­spo­ni­bi­li­tà del sistema, ovvero dati e com­po­nen­ti di sistema replicati, paralleli, doppi o con mirroring e pertanto superflui. A seconda del contesto, in in­for­ma­ti­ca questo termine può avere un’accezione positiva o negativa. La ri­don­dan­za in senso positivo indica record di dati fon­da­men­ta­li per il fun­zio­na­men­to del sistema, presenti più volte o di­stri­bui­ti su più server. Nella sua accezione negativa, per ri­don­dan­za s’intendono duplicati di file non voluti che occupano spazio in memoria.

Pertanto, è bene di­stin­gue­re fra ri­don­dan­za voluta e non voluta:

La ri­don­dan­za ac­ci­den­ta­le o non voluta nei sistemi o data center di un’or­ga­niz­za­zio­ne consiste in record di dati salvati più volte in uno o più luoghi. La presenza di dati replicati complica la ma­nu­ten­zio­ne dei record e porta ad anomalie dei dati. Il risultato sono in­con­gruen­ze dovute alla con­fu­sio­ne che si viene a creare in relazione ai dati a cui il sistema deve accedere o all’attualità dei record. Inoltre, la ri­don­dan­za non voluta occupa spazio nella memoria e consuma energia in eccesso. La nor­ma­liz­za­zio­ne dei database è un modo per prevenire questa pro­ble­ma­ti­ca.

La ri­don­dan­za voluta è l’as­se­gna­zio­ne multipla pia­ni­fi­ca­ta di com­po­nen­ti tecnici per rendere sicuro il server, raf­for­za­re i processi e pro­teg­ge­re i file fon­da­men­ta­li per il fun­zio­na­men­to del sistema e dell’azienda. A tal proposito è possibile di­stin­gue­re fra vari tipi di ri­don­dan­za:

• Ri­don­dan­za fun­zio­na­le: com­po­nen­ti tecnici di sistema multipli o paralleli, esistenti per lo più all’interno di un sistema.
• Ri­don­dan­za geo­gra­fi­ca: data center e record di dati multipli, ma presenti in luoghi diversi.
• Ri­don­dan­za di dati: record di dati salvati in più copie, con mirroring o paralleli.

La ri­don­dan­za è utile per pro­teg­ge­re le aziende dalla perdita di dati e dall’in­ter­ru­zio­ne di processi critici per l’azienda in caso di danni all’hardware, in­ter­ru­zio­ni del sistema o attacchi in­for­ma­ti­ci. Si creano diverse copie dei dati, che vengono con­ser­va­te vo­lu­ta­men­te in luoghi diversi, mentre com­po­nen­ti im­por­tan­ti come le vie di ap­prov­vi­gio­na­men­to per l’energia e la cli­ma­tiz­za­zio­ne devono essere almeno doppi.

A seconda dei com­po­nen­ti in­stal­la­ti è possibile di­stin­gue­re fra:

• Ri­don­dan­za omogenea: più com­po­nen­ti identici dello stesso pro­dut­to­re. Lo svan­tag­gio in questo caso è la maggiore pro­ba­bi­li­tà di un guasto totale a causa di errori si­ste­ma­ti­ci (ad esempio errori di pro­get­ta­zio­ne) o di attacchi rivolti al pro­dut­to­re.
• Ri­don­dan­za diversa: più com­po­nen­ti di diversi pro­dut­to­ri, tipi e principi fun­zio­na­li di­mi­nui­sco­no la pro­ba­bi­li­tà che si ve­ri­fi­chi­no errori generali di sistema, usura uniforme e guasti legati al pro­dut­to­re.

La ri­don­dan­za quale criterio per mi­glio­ra­re le proprietà e la sicurezza del sistema esiste nelle seguenti forme:

• Com­po­nen­ti tecnici ri­don­dan­ti: quei com­po­nen­ti di computer e reti come cli­ma­tiz­za­zio­ne, linee di ali­men­ta­zio­ne e server che, in caso di guasto dei sistemi e dei com­po­nen­ti con­ti­nua­no a svolgerne le funzioni oppure fungono da backup; questo vale sia per singoli com­po­nen­ti tecnici all’interno del sistema sia per interi data center di­spo­ni­bi­li più volte in luoghi diversi a causa di una ri­don­dan­za geo­gra­fi­ca.
• In­for­ma­zio­ni ri­don­dan­ti: record di dati superflui, non necessari, obsoleti o doppi che non sono fon­da­men­ta­li per il sistema e che spesso occupano spazio non voluto in memoria.
• Dati ri­don­dan­ti: record di dati esistenti in più copie, replicati o di­stri­bui­ti su più siti e server che, grazie a funzioni RAID, backup, vir­tua­liz­za­zio­ne o mirroring, pre­ven­go­no la perdita completa dei dati in caso di guasto o dan­neg­gia­men­to, servendo da backup, come disaster recovery o con­sen­ten­do un accesso a distanza più rapido.
• Bit ri­don­dan­ti: bit ag­giun­ti­vi che vengono calcolati durante la tra­smis­sio­ne dei dati per evitarne la perdita ed eventuali errori.

Se per un’azienda è fon­da­men­ta­le poter disporre di un accesso con­ti­nua­to ai server, in questo caso si crea un’unità di computer collegati fra loro, co­sti­tui­ta da cluster con server ri­don­dan­ti or­ga­niz­za­ti in più nodi. In un cluster, ciascun computer associato può leggere allo stesso modo i database esistenti e, in caso di emergenza, è in grado di accedere ai dati e alle ap­pli­ca­zio­ni critiche dei server non fun­zio­nan­ti. In tal modo è possibile as­si­cu­ra­re il costante fun­zio­na­men­to dei server in modo pressoché completo. Capacità di calcolo di­stri­bui­te con­sen­to­no anche la ma­nu­ten­zio­ne operativa, la messa in funzione senza dischi rigidi fisici mediante il network attached storage e la so­sti­tu­zio­ne dei server difettosi senza dover in­ter­rom­pe­re i processi aziendali.

A seconda della con­fi­gu­ra­zio­ne, esistono due tipologie di server ri­don­dan­ti:

• Cluster attivo/attivo (sim­me­tri­co): nel contesto di un cluster attivo/attivo, i server operano in modalità live come nodi del cluster in cui diversi computer lavorano in parallelo, con potenza di­stri­bui­ta o in modo in­di­pen­den­te l’uno dall’altro. In caso di guasto, la capacità di calcolo si suddivide su altri server del cluster.
• Cluster attivo/passivo (asim­me­tri­co): i cluster attivi/passivi si de­fi­ni­sco­no anche cluster di failover e sono ca­rat­te­riz­za­ti dalla presenza di server o di servizi di rete ri­don­dan­ti. Questi fungono da sistema di backup e si trovano in modalità stand by, rilevando le funzioni del sistema prin­ci­pa­le in caso di guasti uni­la­te­ra­li mediante uno switch-over. Questa ope­ra­zio­ne avviene in modo au­to­ma­ti­co mediante un software per la gestione dei cluster o per il bi­lan­cia­men­to del carico. Questo consente anche la ma­nu­ten­zio­ne degli impianti senza di­mi­nu­zio­ne delle pre­sta­zio­ni.

Esistono diverse modalità e strutture per im­ple­men­ta­re la ri­don­dan­za nei sistemi di rete e in­for­ma­ti­ci:

RAID è l’acronimo di “Redundant Array of In­de­pen­dent Disks” e indica unità di memoria fisiche di diverse di­men­sio­ni (RAID array) che vengono unite in un’unica par­ti­zio­ne. Questa con­fi­gu­ra­zio­ne favorisce la coerenza e l’integrità dei record di dati anche in caso di errori e consente la so­sti­tu­zio­ne di com­po­nen­ti senza perdita di in­for­ma­zio­ni. Ciò avviene, tra l’altro, mediante il mirroring dei dischi rigidi o l’uso della parità con dati di­stri­bui­ti nell’array. Tuttavia, i sistemi RAID devono essere usati sempre in presenza di un backup in­di­pen­den­te di tutti i dati critici.

Come già evi­den­zia­to nel caso dei cluster attivi/attivi o attivi/passivi, as­si­cu­ran­do l’eli­mi­na­zio­ne dei Single Points of Failure e la con­ti­nui­tà delle ope­ra­zio­ni, una rete di computer concepita come cluster ad alta di­spo­ni­bi­li­tà o di bi­lan­cia­men­to del carico offre una di­spo­ni­bi­li­tà dei dati, di­stri­bu­zio­ne del carico e pro­te­zio­ne dai guasti migliori.

La ri­don­dan­za geo­gra­fi­ca è un concetto molto comune nel clu­ste­ring di sistemi in­for­ma­ti­ci. Viene uti­liz­za­ta qualora sia ne­ces­sa­rio pro­teg­ge­re sistemi es­sen­zia­li da in­ter­ru­zio­ni. Si tratta in questo caso di costruire sistemi in­for­ma­ti­ci identici ma separati a livello locale e me­mo­riz­za­re i dati in luoghi geo­gra­fi­ca­men­te in­di­pen­den­ti. Qualora un data center subisca un guasto, quello ri­don­dan­te può rilevare e svolgere tutte le funzioni e compiti necessari fino al completo ri­pri­sti­no dei dati in­te­res­sa­ti dal guasto. Si parla di ri­don­dan­za geo­gra­fi­ca ottimale quando esistono più copie dei dati me­mo­riz­za­te in diversi sistemi.

Gli snapshot sono immagini virtuali o istan­ta­nee dei dischi rigidi e con­sen­to­no di eseguire il backup dei dati e dei livelli di sistema su altri data center, creando così una ri­don­dan­za. Qualora in una delle sedi si verifichi una perdita dei dati, è comunque possibile ef­fet­tua­re il ri­pri­sti­no dei dati. Gli snapshot ri­chie­do­no capacità di me­mo­riz­za­zio­ne si­gni­fi­ca­ti­va­men­te inferiori rispetto alle copie di dati poiché si tratta di semplici marcatori di ri­fe­ri­men­to della posizione dei dati e non di copie vere e proprie.

A dif­fe­ren­za degli snapshot, i backup ri­chie­do­no una capacità di memoria superiore, poiché i dati vengono replicati e poi me­mo­riz­za­ti in modo ri­don­dan­te sotto forma di copia di sicurezza. Grazie alla ri­don­dan­za è possibile ri­pri­sti­na­re la banca dati in modo completo. Anche nel caso di una ri­don­dan­za formata da computer collegati fra loro si consiglia di rea­liz­za­re un ulteriore backup.

La pro­te­zio­ne continua dei dati (CPD) consiste nel me­mo­riz­za­re i dati in modo continuo e in­cre­men­ta­le, nel mo­ni­to­ra­re le modifiche ed eseguire il backup in modo au­to­ma­ti­co. È quindi una ri­don­dan­za dei dati che consiste nel me­mo­riz­za­re dati critici in tempo reale, pro­teg­gen­do da perdite di in­for­ma­zio­ni.

I vantaggi della ri­don­dan­za voluta sono evidenti: i sistemi e le reti i cui com­po­nen­ti tecnici e le unità di memoria sono di­spo­ni­bi­li in so­pran­nu­me­ro offrono una maggiore stabilità, la pos­si­bi­li­tà di accedere ai dati in modo più rapido e una migliore ope­ra­ti­vi­tà, poiché as­si­cu­ra­no il ri­pri­sti­no dei dati e la con­ti­nui­tà delle ope­ra­zio­ni, anche in caso di guasti gravi. Lo svan­tag­gio dei sistemi ri­don­dan­ti, invece, consiste in costi re­la­ti­va­men­te alti dovuti al numero elevato di com­po­nen­ti, alla capacità di memoria ne­ces­sa­ria e al costante ag­gior­na­men­to delle copie di dati.

Tuttavia, la ri­don­dan­za sta ac­qui­stan­do sempre maggiore im­por­tan­za nei data center alla luce delle nuove minacce in­for­ma­ti­che, dell’ob­so­le­scen­za delle tec­no­lo­gie di sistema e delle re­stri­zio­ni severe legate alla pro­te­zio­ne dei dati. Sia l’utente finale sia i gestori dei data center do­vreb­be­ro dedicare par­ti­co­la­re at­ten­zio­ne alla sicurezza dei sistemi e alla pro­te­zio­ne dai guasti non solo mediante strutture ri­don­dan­ti, ma anche sfrut­tan­do i diversi livelli di qualità dei data center per creare un vantaggio com­pe­ti­ti­vo e una unique selling pro­po­si­tion.