Nei laboratori PrinceLAB si effettuano sia il Recupero Dati che il totale ripristino della struttura RAID dei vostri Server
Come si archiviano in sicurezza i dati?
Il Data Storage, ovvero l’archiviazione dei dati, può avvenire in varie modalità, cioè su device diversi per capienza, per numero e per livello di sicurezza.
I supporti di “Archiviazione di massa” possono essere di capacità e sicurezza ridotti nei dispositivi per l’utenza privata, di media grandezza per studi e piccole realtà, fino ad arrivare alle grandi strutture di archiviazione: apparecchiature di grande capacità e alta sicurezza; spesso tanti dispositivi in rete fra di loro.
Esistono device relativamente piccoli, di solito usati da studi professionali e piccoli uffici, ma anche per uso privato e domestico, atti allo stoccaggio dei dati in sicurezza e alla condivisione in rete: sono i NAS, che è l’acronimo di Network Attached Storage.
Esistono poi le SAN: è l’acronimo di Storage Area Network, ovvero una struttura organizzata costituita da vari dispositivi di memoria di massa collegati tra di loro, atta all’archiviazione di grandissime quantità di dati.
Ci sono poi i Server (dall’inglese “to serve” cioè “servire”): sono le apparecchiature principali e centrali presenti nelle reti, che elargiscono vari servizi ai devices collegati, tipicamente chiamati “Client”.
Un Server è di fatto un computer potenziato nell’hardware e con software ad hoc per fornire vari servizi alla rete dei client, riconoscendo i client che vi si collegano e dando così accessi personalizzati attraverso policy di sicurezza e autorizzazioni precedentemente configurate.
Qualsiasi sia la struttura di archiviazione dati e qualsiasi sia il suo utilizzo o il numero di utenti che vi accedono, il RAID è il sistema con cui i dati non sono solo archiviati in devices o strutture esterne al pc in cui si lavora, dedicate e in luoghi sicuri. Il Raid è la modalità con cui i dati sono archiviati in modo ridondante, tale da creare molteplici “salvagenti” in caso di danno o rottura dei dispositivi stessi.
In cosa consiste il RAID?
La sicurezza dei files archiviati è data dal sistema RAID (acronimo di “Redundant Array of Independent Disks”), ovvero una ridondanza di dati: attraverso sistemi software ed hardware adeguatamente settati, i dati vengono gestiti su più hard disk. In caso di rottura o malfunzionamento, il sistema interviene dinamicamente -a seconda della tipologia di Raid- per sopperire al danno ed evitare la perdita dati.
Esistono varie tipologie di Raid, con il risultato che il livello di sicurezza dei dati varia esponenzialmente.
RAID 0:
I dati vengono divisi in 2 o più dischi, ma non in forma ridonante. Il livello di sicurezza è perciò quello più basso.
Ha il vantaggio di poter usare molti dischi, anche di piccole dimensioni, per creare una notevole capacità totale, con il plus di velocizzare notevolmente l’accesso ai dati.
La mancanza, però, di ridondanza, rende la struttura non affidabile. Anzi, più dischi ci sono, più vi è la possibilità di rottura, con il rischio di perdere non solo i dati contenuti nel singolo disco, ma anche tutti i dati condivisi con gli altri dischi.
Proprio per la mancanza di ridondanza e quindi di sicurezza in caso di perdita di dati, è improprio annoverare questa sorta di concatenamento di hard disks fra le strutture di archiviazione sicure.
Eppure è un sistema molto utilizzato: il vantaggio è che si possono unire tanti dispositivi di massa di contenute dimensioni per farli risultare come fossero un’unica unità logica di grandi dimensioni.
RAID 1:
Il Raid 1 è il primo vero livello di gestione dell’archiviazione in sicurezza. La struttura è infatti formata da 2 dischi, in cui uno è la replica in tempo reale dell’altro. Proprio perché si tratta di una perfetta specularità, questa forma viene chiamata “mirroring”, da “mirror” cioè specchio.
Chiaro che in questo tipo si struttura si potrà contare esattamente sul 50% dello spazio totale delle capacità dei dischi sommate tra loro, in quanto tutti i files sono duplicati quindi occupano il doppio dello spazio. Ma è la prima basilare forma di ridondanza speculare che preserva i dati da danni ai supporti.
Nel Raid 1, infatti, può avvenire la rottura di uno dei due dischi, senza che vi sia perdita di dati in quanto potremo recuperarli dalla copia speculare.
Con una struttura in Raid 1 si avrà una miglioria della lettura dei dati, in quanto si punta al disco più veloce; mentre ovviamente si ha un leggero calo in scrittura, in quanto sarà effettuata anche la sua replica.
Suggerimento banale (ma non troppo): per creare un Raid 1, usate dischi che siano della medesima capienza, altrimenti le dimensioni massime si adegueranno all’hard disk meno capiente, perdendo di fatto lo spazio in più dell’altro.
⇒ Suggerimento da nostra esperienza: qualsiasi sia il livello di Raid che state configurando, utilizzate hard disk delle medesime dimensioni ed anche del medesimo modello, il Raid sarà più stabile.
RAID 2:
Sulla carta, è l’evoluzione del Raid 1: ogni singolo bit viene controllato e corretto in caso di errori sulla base del Codice di Hamming (un codice correttore lineare).
Nella realtà non è un metodo molto utilizzato, in quanto trovava la sua utilità con devices a bassa affidabilità. Ma i supporti di oggi sono molto affidabili e prestanti e non presentano errori in lettura/scrittura; perciò il Raid 2 non trova applicazione.
Se si ha necessità di una sicurezza maggiore rispetto al Raid 1, si opta direttamente per il Raid 5.
RAID 3:
In questo livello di Raid, i dati sono sezionati (la tecnica si chiama “striping” in inglese) nei vari dischi a livello di byte. La sicurezza è invece resa da una ridondanza, cioè attraverso l’aggiunta per ogni dato scritto di una cosiddetta “parità”.
Semplificando, vi è una doppia scrittura, in cui la seconda è di sicurezza.
Questa ridondanza sarà creata in un disco a parte dedicato (“Dedicated Parity Disk”), a cui si potrà fare riferimento per ricostruire la catena in caso di rotture e guasti, ridimensionando così notevolmente il rischio di perdita dati.
La ridondanza dei dati certo permette di ricreare il dato perso, ma questa forma di Raid ha il suo più grosso difetto nella lentezza. Ogni singola richiesta al sistema, infatti, dovrà interrogare uno alla volta tutti i dischi: ciò non solo rallenta le operazioni, ma non prevede contemporaneità di interrogazione. Ne consegue che le richieste saranno soddisfatte una alla volta.
Si calcola che nella sua forma minima (2 dischi + 1 di parità), si utilizzi all’incirca il 67% della capacità totale dei dischi.
Tollera il guasto di 1 disco nella sua configurazione minima, ma nella pratica non è un Raid molto diffuso.
RAID 4:
Lavora con lo stesso principio del Raid 3, ma con una suddivisione dei dati a blocchi invece che per byte.
Esiste ovviamente anche qui la ridondanza sul “Disco di parità”.
A differenza del Raid 3, le richieste su blocchi appartenenti a dischi diversi potranno avvenire in contemporanea. Solo le richieste a blocchi appartenenti allo stesso disco si metteranno in coda e saranno soddisfatte una alla volta. Ne consegue la possibilità che vi siano accessi al sistema simultanei, cioè una richiesta per ciascun disco. Il miglioramento delle prestazioni in lettura rispetto al Raid 3 è significativo.
La scrittura rimane il tallone d’Achille di questo sistema, perché dovrà calcolare la parità e perché le richieste di scrittura su ciascuno dei dischi faranno riferimento sempre e tutte all’unico disco di parità.
Si calcola che nella sua forma minima (2 dischi + 1 di parità), si utilizzi all’incirca il 67% della capacità totale dei dischi.
Tollera il guasto di 1 disco nella sua configurazione base.
RAID 5:
Stiamo ora parlando sicuramente della struttura di backup a ridondanza più popolare in assoluto.
Anche questo sistema lavora per distribuzione dei blocchi (“Striping”) come per il Raid 4, e permette la contemporaneità dell’azione se la richiesta avviene su blocchi contenuti in dischi diversi.
Com’è gestita la ridondanza, e quindi la sicurezza dei dati in questa modalità? In cosa il Raid 5 si differenzia dal Raid 4 e ne è l’evoluzione?
Ogni volta che un blocco dati viene scritto, il relativo “blocco di parità” non viene copiato in un disco dedicato, bensì distribuito sugli altri supporti. Semplificando, ogni dato ha una sua copia di sicurezza altrove nel sistema, secondo uno schema preciso (ed ovviamente non nel disco originario del dato). Ne consegue che tutti i dischi fungono sia da contenitori dei dati che da contenitori dei dati di parità.
Nel Raid 5 si ha perciò una notevole velocizzazione dei tempi di scrittura, dal momento che ogni blocco scritto non deve fare riferimento all’unico disco di parità a disposizione. Avere un disco di parità dedicato ed unico, come avviene nei livelli inferiori di Raid, è un collo di bottiglia per le prestazioni dell’intero sistema.
In caso di rottura, i blocchi dati “di sicurezza” (“di parità”) verranno utilizzati al posto di quelli che hanno restituito un errore. Ciò avviene in maniera dinamica: blocchi sani e blocchi “di parità” si uniscono per ricostruire comunque la catena dati corretta. Il tutto in tempo reale, tanto che un ipotetico client, che dovesse farne richiesta, non si accorgerebbe del danno, tutt’al più potrebbe notare un rallentamento.
Si calcola che nella sua forma minima (2 dischi + 1 di parità), si utilizzi all’incirca il 67% della capacità totale dei dischi.
In un sistema siffatto con un solo disco di parità, la rottura di un secondo disco causerebbe la perdita di dati. Ecco perché, nei sistemi che contemplano molti dischi, dato che l’aumento del numero di dischi fa aumentare anche la possibilità di rotture, si tende a passare al Raid 6.
RAID 6:
È l’evoluzione del Raid 5, con doppia parità.
È il sistema di ridondanza con più alto grado di sicurezza: con la tecnica striping e la doppia parità, può accadere la contemporanea rottura di ben 2 dischi del Sistema senza incorrere in perdita di dati.
Fra l’altro, essendo questo un sistema di sicurezza dei dati applicato in realtà ad alta criticità e/o con mole di dati importante, è presumibile (oltreché auspicabile) un monitoraggio quotidiano della struttura, il che eviterà di giungere alla tripla rottura senza accorgersene. Gli addetti al Sistema coglieranno i messaggi di allarme sin dalla prima rottura ed avranno tutta la sicurezza dell’eventuale subentro anche del secondo disco per sostituire il supporto guasto e rimettere in piedi correttamente il Raid.
I due difetti del Raid 6 sono la lentezza in scrittura (data la doppia parità) e la ridotta capacità utilizzabile totale.
Si calcola che nella sua forma minima (2 dischi + 2 di parità), si utilizzi all’incirca il 50% della capacità totale dei dischi.
Lo annoveriamo tra i difetti, anche se è una questione matematica ed è ovvia la soluzione: con un numero ridotto di dischi, la sicurezza dati non è maggiore rispetto al Raid 5. La doppia parità, infatti, trova la sua applicazione ottimale quando può espandersi su più dischi, perché doppia ridondanza su un numero limitato di dischi abbatte il livello di sicurezza auspicabile. Stiamo parlando, di conseguenza, di una struttura Raid piuttosto onerosa da costruire.
Il grandissimo pregio, però, è l’alta “fault tolerance”, letteralmente la tolleranza al guasto, grazie alla doppia parità che permette una doppia rottura senza perdita dati.
RAID “ANNIDATI”:
Si definiscono così le Strutture complesse in cui gruppi di device in Raid di un certo livello sono annidate in Strutture Raid di altro livello.
RAID 0+1: si tratta di un sistema Raid 0 unito ad un altro Raid 0 attraverso una configurazione Raid 1.
RAID 1+0: si tratta di due Raid 1 uniti tra di loro in Raid 0. In questo caso, si parla anche di “Raid 10”.
In ambo i casi, nella configurazione minima, cioè 4 dischi (incrementabile di 2 in 2), la capacità utilizzabile è il 50% della reale totale.
CURIOSITÀ
Una curiosità storica: originariamente (si parla della fine degli anni ’80), l’acronimo RAID pare significasse “Redundant Array of Inexpensive Disks”, ovvero un “apparato ridondante di dischi economici”.
Perché “economici”?
Perché -il Raid 0 insegna- l’idea iniziale era quella di concatenare più dischi fisici, anche di ridotte dimensioni e/o obsoleti, e farli diventare un’unica grande unità logica di archiviazione, migliorando dimensioni e velocità generali.
Cosa viene effettuato nei laboratori PrinceLAB per il Recupero Dati di un RAID?
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