Sistemi RAID. Corso di Calcolatori Elettronici. Feragotto Elena

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1 Sistemi RAID Corso di Calcolatori Elettronici Feragotto Elena

2 Cos è RAID Nato all Università di Berkeley nel 1968, RAID significa: Redundant Array of Inexpensive Disk L idea era quella di sostituire un disco costoso di grosso formato con un array di dischi più economici puntando comunque a superare i limiti di prestazioni e sicurezza dei dischi convenzionali.

3 Quando usare i sistemi RAID Applicazioni che richiedono grande sicurezza (web e file server, server di rete ) Necessità di prestazioni, ed eliminazione dei colli di bottiglia creati dai dischi magnetici Necessità di grandi capacità di immagazzinamento Applicazioni che richiedono masse di dati che devono essere forniti con cadenza ben definita pena la perdita dei dati stessi (audio/video digitale)

4 Quali sono i contro? Occorrono dischi SCSI: un canale SCSI può supportare 7 unità (mentre IDE solamente due per canale) ed offre migliori prestazioni rispetto ai dischi normali (10000/15000 rpm) Occorre un sistema operativo adeguato: Windows NT, Novell Netware, Unix, MacOS X

5 RAID Software e Hardware SOFTWARE Scopo principale: sicurezza Non dà costi addizionali: solitamente è già presente nel sistema operativo Le prestazioni potrebbero peggiorare perché la CPU dovrà occuparsi anche degli algoritmi di gestione RAID HARDWARE Uso di controller dedicati Alte prestazioni (non penalizza il sistema) Costo maggiore

6 I livelli rappresentano diverse tipologie di utilizzo Alcuni livelli sono compresi nel documento ufficiale dell Università di Berkeley (da 0 a 6) mentre altri sono stati implementati direttamente dai costruttori (Adaptech, Mylex, ecc.) La numerazione crescente non indica il crescere delle prestazioni e/o della sicurezza

7 RAID 0 RAID 0 ha come finalità principale il miglioramento delle prestazioni con il metodo dello striping(suddivisione dei dati in strisce (strip), che vengono poi distribuite tra i dischi disponibili) : blocchi uniformi di dati da immagazzinare sono assegnati in sequenze regolari alle varie unità che costituiscono l'array. Il sistema richiede un minimo di due dischi e garantisce un sensibile incremento delle prestazioni nel trasferimento

8 RAID 0 UTILIZZO applicazioni che richiedono un intenso flusso di dati (video, grafica in movimento) applicazioni che richiedono un accesso intensivo ad un gran numero di dati in sequenze casuali (data base) SVANTAGGI non implementa sistemi per aumentare l'affidabilità dell array di dischi

9 RAID 1 La struttura richiede 2 dischi, un primario ed un mirror (specchio), che, come dice il nome, contiene una coppia speculare del disco primario. Il controller provvede alla gestione del flusso dei dati. La rottura di una delle due unità non pregiudica il funzionamento del sistema, che mantiene l'accesso ai dati sull'altra unità dell'array. L'impiego di un solo controller richiede che i dati siano scritti prima su una poi sull'altra unità, con una leggera riduzione delle prestazioni.

10 RAID 1 E possibile usare la tecnica del duplexing, cioè i due dischi sono posti su due canali o due controller diversi: c è quindi un ulteriore grado di sicurezza UTILIZZO applicazioni che richiedono un altissimo grado di sicurezza VANATGGI Aumentano sensibilmente le prestazioni durante i cicli di lettura

11 RAID 0+1 RAID 0+1 è esattamente quello che indica il suo nome, ovvero un misto tra le prestazioni di Level 0 e la sicurezza di Level 1. (Se il sistema di striping richiede più di un disco per essere efficace, il sistema di mirror richiede la duplicazione dei dischi.) Quindi, se sono valutati adatti due dischi per le prestazioni, ne saranno necessari altri due per la sicurezza, per un totale di almeno 4 unità.

12 RAID 3 RAID 3 è un array parallelo dove i dati sono divisi e distribuiti sui dischi dell'array (striping). Un disco è però dedicato unicamente all'immagazzinamento di parity check byte per ogni strip scritta. Se uno dei dischi si guasta i dati mancanti sono ricalcolati sfruttando le informazioni contenute nel disco di parità. Questo consente di non arrestare il sistema e sostituire le unità difettose durante il funzionamento (hot swap). Se il disco che si guasta è quello di parità, i dati non vanno persi, ma occorrerà sostituirlo per ripristinare la sicurezza del sistema.

13 RAID 5 RAID 5 combina la prestazione dei blocchi interlacciati con striping, tipica del RAID 0 con il sistema di ricostruzione a partire da un dato di parità tipico di RAID 3, senza richiedere il disco dedicato a questo. Come in RAID 3 viene generata una parità ridondante distribuita però sui vari dischi dell'array. I dati sono frazionati su più hard disk (con modalità striping) per ottenere alte prestazioni. Se uno dei dischi si guasta i dati mancanti sono ricalcolati sfruttando le informazioni della parità.

14 RAID 5 UTILIZZO lavora in modo ottimale nella situazione in cui i dati sono costituiti da una grande quantità di piccoli blocchi e si presta bene per sistemi operativi multitask e multiuser è adatto per sistemi di media o grande capacità, dove sono richieste prestazioni e sicurezza elevate VANTAGGI elimina il collo di bottiglia della gestione di parità consente accessi multipli concorrenti sia in scrittura che in lettura, consentendo prestazioni elevate.

15 Altri livelli RAID 2: divide i dati (stipes) in gruppi di dischi (2 o più) usando un codice Hamming (che rivela e corregge gli errori) per ogni strip di dati. RAID 4: funziona come RAID 3 ma i dati vengono distribuiti sui vari dischi un blocco per volta anzichè un bit alla volta. RAID 10, 30, 50, 53: si può creare un super gruppo con gruppi di dischi. Si possono formare 4 gruppi di 8 unità ciascuna, riuniti in un super gruppo di 32 unità. La gestione complessiva è un insieme delle modalità 0+1 e 0, 3 e 5. Il sistema complessivo permette di disporre di una elevata capacità, con prestazioni e sicurezza contemporaneamente. I dati e la parità ridondante sono divisi sui vari dischi del gruppo; se un disco si guasta, i dati possono essere ricostruiti sfruttando la ridondanza. JBOD-RAID 7: i dischi sono collegati al controller RAID senza sfruttare la gestione di alcun livello specifico. Non viene implementata alcuna sicurezza, ma si ottiene un miglioramento delle prestazioni.

16 I componenti del RAID Sitema minimo: Sistema operativo adatto (Windows NT, Unix ) Dischi SCSI Controller RAID dedicato (su bus PCI) Cavi e terminatori Eventualmente: Uno chassis dedicato ai dischi Cassetti removibili per estrarre e sostituire le unità

17 E in caso di guasto? Può avvenire in 3 modi: Cold Swap: è necessario spegnere il sistema e sostituire la parte guasta. Hot Swap: i dischi sono alloggiati in cassetti removibili ed è possibile sostituirli a caldo senza spegnere il sistema. Hot Spare: esistono delle riserve calde cioè dei dischi che tipicamente risiedono su un canale prioritario e che, una volta verificatosi un guasto, entrano subito in funzione.