3. Architetture RAID
Il Berkely paper definisce cinque tipologie di implementazione RAID a cui si aggiunge una tecnica di striping non ridondante detta RAID 0.
Striping: i dischi vengono uniti logicamente in un'unica unità.
RAID 0. Si tratta di un'array ma non ridondante, quindi la denominazione RAID sarebbe scorretta ma universalmente accettata. Si tratta in realtà di dischi concatenati in striping: invece che in sequenza, le capacità di dati di ogni singolo disco vengono partizionate in piccole unità funzionali dette stripes e unite tra loro in una complessiva unità logica che comprende tutti i dischi in stripig. Il processo di interfoliazione (passatemi il termine preso dal mondo delle memorie) avviene grazie ad una tecnica definita ROUND-ROBIN. La dimensione degli stripes è variabile e configurabile. RAID 0 non offre fault tolerance ma incrementa notevolmente le prestazioni dato che le operazioni di lettura e scrittura possono avvenire simultaneamente su tutti i dischi. Il numero minimo di dischi necessari per implementare RAID 0 è due.
Raid 0: i dischi uniti round-robin migliorano il transfer dato che più operazioni di I/O avvengono simultaneamente, soddisfatte da tutti i dischi dell'array.
RAID 1: disk mirroring. Due dischi vengono configurati uno come la copia dell'altro e quindi registrano entrambi gli stessi dati. La ridondanza è assicuratadal fatto che, in caso di guasto di uno, l'altro disco può continuare a funzionare garantendo l'accesso ai dati. Le performance migliorano in lettura dato che le richieste vengono soddisfatte simultaneamente da tutti i dischi dell'array, mentre in scrittura restano uguali, dovendo scrivere su entrambi i dischi. l numero minimo di dischi necessari per implementare RAID 1 è due.
Raid 1: entrambi i dischi registrano gli stessi dati: è concessa una scrittura alla volta ma più letture simultaneamente, soddisfatte da tutti i dischi dell'array.
RAID 2. In questa vecchia configurazione di almeno tre dischi, due sono in striping e uno contiene informazioni ECC di fault tolerance. Dato che ormai ogni disco contiene un proprio codice di correzione degli errori questa implementazione è stata abbandonata. Inoltre i dati vengono disposti (cioè distribuiti con un procedimento di spanning) tra tutti i dischi e le operazioni di lettura e scrittura devono quindi continuamente accedere a dati disposti in posizioni diverse, muovendosi da un disco all'altro e rallentando il flusso di troughput.
Raid 2: ogni operazione (lettura e scrittura) si distribuisce tra tutti i dischi. Il disco ECC registra informazioni di fault tolerance.
RAID 3. E' simile al RAID 2, solo che invece di avere più unità che gestiscono informazioni ECC, troviamo un solo drive che registra bit di parità. Se un disco si guasta gli stripe mancanti possono essere ripristinati calcolando lo XOR (informazioni di parità) di stripes posizionati in modo uguale sugli altri dischi, ripristinando il dato perduto.Per poter ottenere questa funzionalità è necessario che i dati registrati si smistino tra tutti i dischi nell'array in modo da avere un transfer di parti di ciascun record in parallelo, massimizzando la velocità. Comunque dato che la dimensione degli stripes deve essere piccola, più piccola di un record tipico, dovrebbero essere potenziate le richieste di lunghi dati sequenziali se non fosse che il continuo accesso parallelo ai dischi rallenti le operazioni; inoltre RAID 3 permette solo un'operazione di I/O ala volta, limitante per ambiente Workgroups con molti utenti.
Esempio di parità
disco 1 disco 2 disco 3 parità
1 + 3 + 6 = 10
2 + 1 + 7 = 10
3 + 2 + x = 10
parità - disco1 - disco 2 = x
X=5 (dato ripristinato)
Raid 3: ogni operazione si distribuisce tra tutti i dischi.
RAID 4. In questa implementazione di 3 drive minimo troviamo le stesse caratteristiche del RAID 3, solo che gli stripe sono più grandi di un record tipico, permettendo a quest'ultimo di risiedere interamente in un unico drive dell'array. Questa divisione dei record permette più operazioni di lettura simultaneamente, quindi un maggior flusso di dati. Tuttavia ogni scrittura deve aggiornare la parità sul drive specifico per cui non ne può avvenire più di una per volta.
Raid 4: ogni scrittura aggiorna la parità. Più I/O simultaneamente.
RAID 5. Con una tecnica definita parità distribuita, il RAID 5 supera le limitazioni imposte al RAID 4 dal singolo drive destinato alla parità, dedicandone in ogni disco dei settori. Il totale dello spazio distribuito tra i dischi dedicato alla parità è uguale a quello di un singolo drive intero, permettendo che molteplici operazioni di scrittura avvengano simultaneamente, così come le letture. Un leggero delay risulta dall'update della parità. Inoltre gli stripes possono essere definiti in dimensione,adattando l'array all'ambiente di lavoro.
Raid 5: parità distribuita. Più I/O simultaneamente.