Soluzioni per l archiviazione di rete (NAS) con RAID hardware. Sicurezza dei dati e affidabilità elevate senza diminuzione delle performance.

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1 White Paper SOLUZIONI PER L ARCHIVIAZIONE DI RETE PER GLI AMMINISTRATORI IT, I DIRIGENTI E I PROPRIETARI DI MEDIE IMPRESE Soluzioni per l archiviazione di rete (NAS) con RAID hardware. Sicurezza dei dati e affidabilità elevate senza diminuzione delle performance. RAID hardware, RAID 6 e Windows Storage Server

2 Introduzione RAID è l acronimo di Redundant Array of Independent Disks e indica una tecnologia che consiste nel raggruppamento di diversi dischi rigidi in uno o più array per incrementare le performance, la capacità e la sicurezza dei dati. Le prime soluzioni RAID vennero implementate all inizio degli anni 90. Si basavano esclusivamente sull hardware. L archiviazione sui dischi rigidi collegati tra loro avveniva attraverso una scheda di controllo con processori di I/O ad alte prestazioni. A causa degli elevati costi dei controller RAID, questa soluzione venne adottata solo nei server delle imprese di alta fascia. Con l introduzione del RAID basato sul software, questa tecnologia di archiviazione è stata adottata anche nei server più economici, nell archiviazione di rete (NAS), nei dispositivi di memoria esterni fino ai computer desktop e agli endpoint. Ora è presente non solo nelle imprese, ma anche nel settore dei consumatori. Questo white paper illustra i vantaggi dell implementazione di un RAID hardware in un NAS e risponde alla domanda sul perché le imprese dovrebbero archiviare i loro dati in RAID 6. Nella seconda parte si osserverà più da vicino la nuova WSH TeraStation di Buffalo con Windows Storage Server 2012 R2 e RAID hardware. RAID software e RAID hardware RAID software del sistema operativo In un vero RAID software, la connessione dei dischi rigidi del NAS è controllata da un applicazione integrata nel sistema operativo. Questa applicazione viene fornita come servizio del sistema operativo e non richiede hardware aggiuntivo. Di conseguenza, il vantaggio principale del RAID software sta chiaramente nei costi contenuti. Eventuali costi aggiuntivi che l utente incontra sono legati all acquisto di una ulteriore archiviazione di massa per la ridondanza dei dati. RAID software OS SW RAID Storage CPU Apps RAID hardware OS Storage HW RAID Controller CPU Apps 2

3 Il RAID software presenta una serie di inconvenienti soprattutto in termini di prestazioni e sicurezza dei dati: Impatto negativo sulle prestazioni della soluzione di archiviazione: il carico massimo del sistema aumenta con la complessità del RAID. In un RAID 5, ad esempio, le prestazioni del NAS sono compromesse notevolmente. In questo caso si deve scegliere tra alte prestazioni, ma bassa sicurezza dei dati o prestazioni limitate, ma elevata sicurezza dei dati. Nessuna protezione in caso di avvio: durante l avvio del sistema, il RAID software non è attivo e non è in grado di gestire o proteggere i dati archiviati. Un disco rigido in errore o il danneggiamento dei dati al momento dell avvio rendono il RAID non più accessibile. Perdita di dati dovuta a un arresto anomalo o a un virus del sistema host. Confronto dell utilizzo della CPU RAID software RAID hardware 68 % Utilizzo della CPU elevato: l esecuzione di diverse applicazioni può causare l instabilità del sistema 32 % Utilizzo della CPU ridotto del 50%: il sistema è stabile anche durante l esecuzione di diverse applicazioni Confronto della velocità di scrittura Hardware RAID WSH5610DNS2 Normale funzionamento Funzionamento con ricompilazione RAID 100 % 100 % La velocità di scrittura rimane alta anche durante la ricompilazione RAID Software RAID WS5600DNS2 Normale funzionamento Funzionamento con ricompilazione RAID 62 % 100 % Riduzione delle prestazioni del 40% durante la ricompilazione RAID nel RAID S/W 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % 3

4 RAID hardware Con RAID hardware si intende il controllo dell array di dischi rigidi da parte di uno specifico controller. In questo modo la CPU principale viene alleggerita e può lavorare senza influire sui processi RAID. Con i RAID di livello complesso come il RAID 5 o 6 il sistema può mantenere elevate le prestazioni in maniera autonoma ed eseguire, allo stesso tempo, applicazioni complesse. Anche l utilizzo elevato di una ricompilazione RAID non determina un calo delle prestazioni. La separazione del controllo del RAID dal sistema operativo elimina l insorgenza di ulteriori svantaggi causati dal RAID software: Protezione all avvio del sistema: nel caso in cui l unità di avvio causasse errori in fase di accensione o non dovesse avviarsi, non inciderebbe sui dati archiviati nei RAID connessi. In caso di un arresto anomalo del sistema host, i dati rimangono intatti. Un arresto del sistema host dovuto a un virus non comprometterebbe né l array RAID né l integrità dei dati. Tuttavia, a causa dei costi elevati, il controller RAID hardware viene raramente implementato nelle soluzioni NAS. Nella maggior parte delle applicazioni è sufficiente un RAID software. Confronto della velocità e del tempo di backup La velocità del RAID hardware è due volte superiore Hardware RAID WS5610DNS2 RAID 6 (Default) Intel Celeron Quad Core WS5610DNS2 RAID 5 Intel Celeron Quad Core 49 MB/s 49 MB/s 5h 47min * Backup di 1 TB (19 GB x 52) Software RAID NAS della concorrenza RAID 5 Intel Dual Core 23 MB/s 12h 15min * Backup di 1 TB (19 GB x 52) 10 MB/s 20 MB/s 30 MB/s 40 MB/s 50 MB/s 60 MB/s 4

5 RAID 5 e RAID 6 A differenza del RAID 1, dove i dati subiscono un processo di mirroring uno a uno, nei RAID 5 e 6 vengono applicati processi più complicati di archiviazione e distribuzione dei dati sulle unità nell array. Per il RAID 5 sono necessarie almeno tre unità, mentre per il RAID 6 quattro. Tuttavia, il RAID 6 non è supportato da Windows e per questo motivo non costituisce un opzione per molti utenti. In entrambi i livelli RAID il controller RAID produce delle checksum scritte dal blocco di dati (la cosiddetta parità) e le scrive su un unità adiacente. I dati e le checksum vengono distribuiti in maniera uniforme in tutte le unità dopo un elaborazione speciale. Se un unità del set non funziona, i dati persi vengono recuperati dai blocchi di dati rimanenti e dai dati di parità e vengono scritti in una nuova unità. Questa ricostruzione può richiedere molte ore o addirittura giorni. Mentre nel RAID 5 solo un unità può essere in errore, gli utenti di RAID 6 non perderanno dati, anche con due (o più) unità in errore. Per questo motivo, anche durante la ricostruzione del RAID dopo un errore del disco, si avrà sempre una protezione dalla perdita di dati. Tuttavia, questa parità bidimensionale del RAID 6 aumenta ulteriormente il già elevato costo del RAID 5. Un altro rischio è rappresentato da un errore irreversibile di lettura. Questo rischio può verificarsi anche nei dischi rigidi o SSD moderni altamente affidabili. Quando si verifica un tale errore durante la ricostruzione del RAID, nel RAID 5 molto probabilmente si verificherà una perdita di dati. Nella maggior parte dei casi a causa di un errore di lettura, il RAID interrompe anche la ricompilazione. In questo caso, i dati del RAID danneggiato devono prima essere salvati e il RAID deve essere riconfigurato. Con il RAID 6 il rischio di perdita dei dati e il processo estremamente impegnativo di ricompilazione delle altre unità RAID collegate possono essere esclusi quasi del tutto. La seconda parità del RAID 6 può essere utilizzata per ricostruire i settori illeggibili sull altra unità. Un RAID di livello più alto può garantire la sicurezza dei dati con un maggiore sforzo computazionale. Nel caso di un RAID software, questo porta inevitabilmente al deterioramento delle prestazioni della CPU principale. Per gli utenti e le imprese con elevate esigenze di disponibilità dei dati la soluzione ideale sarebbe un NAS con RAID 6 e un RAID hardware. Rispetto ai server enterprise, il RAID hardware, in precedenza una rarità, risulta essere un archiviazione di rete estremamente economica. Confronto tra livelli RAID Caratteristiche RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 6 RAID 10 Numero minimo di dischi rigidi Sicurezza dei dati Nessuna protezione Guasto di un disco rigido qualsiasi Guasto di un disco rigido qualsiasi Guasto di due dischi rigidi qualsiasi Velocità di lettura Alta Alta Alta Alta Alta Velocità di scrittura Alta Media Media Bassa Media Velocità di lettura (RAID danneggiato)* Velocità di scrittura (RAID danneggiato)* N/A Media Bassa Bassa Alta N/A Alta Bassa Bassa Alta Utilizzo della capacità 100 % 50 % 67 % - 94 % 50 % - 88 % 50 % Tipici guasti delle applicazioni Workstation di fascia alta, acquisizione di dati, rendering in tempo reale, memorizzazione di dati temporanei Sistema operativo, database transazionali Immagazzinamento dei dati, web serving e archiviazione Archiviazione dei dati, backup su disco, soluzioni a disponibilità elevata, server con elevati requisiti di capacità Guasto di un disco rigido per sottoarray Database veloce, server applicazioni * Un RAID danneggiato è un RAID che, a causa di uno o più errori dei dischi, non è più ottimale (piena ridondanza), ma che non è ancora offline o che non ha restituito un errore (i dati non sono più disponibili). 5

6 Buffalo TeraStation WSH con Windows Storage Server 2012 R2 e RAID hardware Le imprese vogliono un archiviazione di rete dalle elevate prestazioni e affidabilità che possa essere facilmente integrata nella rete dell impresa. I NAS sono la soluzione ottimale esclusivamente per le reti con criteri Windows e/o per ambienti Windows completamente integrati con Windows Storage Server. Possono essere integrati senza problemi e possono essere facilmente utilizzati con organizzazioni di dominio grandi e complesse (tra cui sottodomini). Ulteriori vantaggi del sistema WSS NAS sono: La riduzione della complessità della rete e l aumento dell efficienza, delle prestazioni e della disponibilità Scalabilità e affidabilità maggiori grazie al file system ReFS (Resilient File System) Una facile amministrazione dei centri di calcolo e dei cloud privati, nonché una connessione agevole con i servizi cloud pubblici Collegamenti semplificati tra utenti e risorse IT La compatibilità delle applicazioni con Windows Server 2012, in quanto, siccome Buffalo Windows Storage Server 2012 R2 si basa sullo stesso codice dei dispositivi Windows Server 2012, non è necessario verificare la compatibilità delle singole applicazioni. Anche le applicazioni antivirus e di backup che funzionano con i sistemi operativi Windows Server 2012 possono essere utilizzate facilmente con Windows Storage Server 2012 R2. Un aspetto negativo del sistema operativo Windows Storage Server è il supporto limitato a livello di RAID: il RAID 6 e il RAID 10 non sono supportati. L implementazione di un controller RAID hardware può risolvere questo problema, ma fino a poco tempo fa, veniva utilizzato solo in soluzioni server Windows di fascia alta. La richiesta da parte dei clienti ha fatto sì che Buffalo progettasse di mettere sul mercato una soluzione NAS con RAID hardware e Windows Storage Server per le piccole e medie imprese: TeraStation WSH

7 TeraStation WSH5610 La TeraStation WSH5610DNS2 con Windows Storage Server è dotata di un controller RAID hardware di proprietà di Buffalo e un SSD separato per il sistema operativo. Questo aumenta l affidabilità, la stabilità nonché le prestazioni e la velocità del NAS. In questo modo l array di HDD può essere utilizzato esclusivamente per i dati utente. Windows Storage Server 2012 R2 Standard (numero illimitato di clienti) Processore Intel Celeron Quad Core con 2 GHz e 4 GB RAM DDR3 Perfetta integrazione nell ambiente Windows Server 2012 R2 Supporto di Active Directory iscsi Target 3.3 ottimizza le operazioni di archiviazione in ambienti di sviluppo e test e in ambienti di produzione di piccole e medie imprese o filiali RAID 0/10/5/6 Dotato di dischi rigidi WD Red (capacità totale di 12 o 24 TB) 2 x LAN, 1 x USB 3.0, 2 x USB 2.0, 1 x esata, 1 x HDMI, 1 x UPS Serial D-Sub 9 Unterstützung von DFS (Distributed File System) Supporto del software DFS (Distributed File System) preinstallato: RAID builder, notifica , Buffalo dashboard, replica e backup Buffalo (backup remoto possibile) 3 anni di garanzia limitata Conclusione Per gli utenti professionali e le imprese che necessitano di sicurezza e affidabilità dei dati del loro NAS, il RAID 6 è adeguato. Solo in questo modo il sistema è protetto dalla perdita di dati anche durante la ricompilazione RAID dopo l errore di un disco rigido. Dal momento che la ricompilazione di un RAID di grosse dimensioni può durare uno o due giorni, durante questo lasso di tempo il rischio di un secondo errore di un disco rigido o di errori irreversibili di lettura risulta essere troppo elevato per poter essere semplicemente ignorato. Tuttavia, finora, il software Windows non supporta RAID 6. Gli utenti che, a causa della facile integrazione e/o delle politiche dell impresa impostano Windows Storage Server nel loro NAS, possono ovviare a questo problema con la TeraStation WSH di Buffalo e il RAID hardware. Il RAID hardware fornisce inoltre ulteriori vantaggi, soprattutto in termini di prestazioni e stabilità, ed è ora alla portata di aziende con budget limitati. Maggiori informazioni sul WSH5610 TeraStation e tutto il portafoglio di soluzioni di storage di rete per aziende qui di Buffalo: 7