RAID 0 (Striping)
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Il sistema RAID 0 divide i dati equamente tra due o più dischi con nessuna informazione di parità o ridondanza (operazione detta di
striping). Bisogna notare che il RAID-0 non era presente tra i livelli RAID originari, e che non è ridondante. RAID-0 è usato generalmente per aumentare le prestazioni di un sistema, anche se è molto utile per creare un piccolo numero di grandi dischi virtuali da un grande numero di piccoli dischi fisici. Sebbene il RAID-0 non sia indicato tra i livelli RAID originari, in un sistema ideale di tipo RAID-0 le operazioni di I/O si dividerebbero in blocchi di dimensioni uguali e si applicherebbero equamente su tutti i dischi. Le implementazioni di sistemi RAID-0 su più di due dischi sono possibili, ma l'affidabilità di un dato sistema RAID-0 è uguale all'affidabilità media dei dischi diviso per il numero di dischi presenti. Quindi l'affidabilità, misurata come
tempo medio tra due guasti (MTBF) è inversamente proporzionale al numero degli elementi; cioè un sistema di due dischi è affidabile la metà di un disco solo. La ragione per la quale questo succede è che il
file system è diviso tra tutti i dischi. Quando un drive si guasta, il file system non può gestire una perdita di dati così grande visto che i dati sono divisi tra tutti i dischi. I dati possono essere spesso recuperati con qualche strumento, anche se saranno sicuramente incompleti e danneggiati.
RAID-0 è molto utile per creare grandi server
NFS in una sola posizione, nei casi nei quali montare molti dischi è dispendioso o impossibile e la ridondanza è irrilevante. Si usa anche quando il numero di dischi sia limitato dal sistema operativo. In
Microsoft Windows, il numero delle lettere dei dischi è limitato a 24, così il RAID-0 è un modo molto diffuso per usare un numero maggiore di dischi. Comunque, siccome non c'è ridondanza, i dati sono condivisi tra i dischi e i dischi non possono essere sostituiti visto che sono tutti dipendenti tra di loro.
Questo tipo di progettazione non è in realtà un vero e proprio RAID, in quanto non c'è alcuna ridondanza (Architettura Dei Calcolatori - Tanenbaum).
- Vantaggi: costo economico di implementazione basso, alte prestazione in scrittura e lettura (grazie al parallelismo delle operazioni I/O dei dischi concatenati).
- Svantaggi: Impossibile montare dischi hot-spare, affidabilità minore di un disco singolo (perché il suo MTTF è dato dal MTTF dei singoli dischi impiegati per la sua implementazione), non è fault tolerant.
RAID 1 (Mirroring)
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Sistema RAID-1. A1, A2, ecc. sono replicati tra i due dischi, aumentando l'affidabilita e la velocità in lettura
Il sistema RAID 1 crea una copia esatta (
mirror) di tutti i dati su due o più dischi. È utile nei casi in cui la
ridondanza è più importante che usare tutti i dischi alla loro massima capacità: infatti il sistema può avere una capacità massima pari a quella del disco più piccolo. In un sistema ideale, formato da due dischi, l'affidabilità aumenta di un fattore due rispetto al sistema a disco singolo, ma è possibile avere più di una copia dei dischi. Poiché ogni disco può essere gestito autonomamente nel caso l'altro si guasti, l'affidabilità aumenta linearmente al numero di dischi presenti. RAID-1 aumenta anche le prestazioni in lettura, visto che molte implementazioni possono leggere da un disco mentre l'altro è occupato.
Una pratica comune è di creare un mirror extra di un disco (detto anche
Business Continuance Volume o BCV) che può essere diviso dal sistema RAID originario ed essere usato in maniera indipendente. In alcune implementazioni, questi mirror aggiuntivi possono essere divisi e aggiunti in maniera incrementale, invece di richiedere una ricostruzione completa del RAID.
- Vantaggi: affidabilità che aumenta linearmente con i mirror implementati, fault tolerant, lettura legata al disco più veloce della struttura RAID.
- Svantaggi: overhead legato al mirror, bassa scalabilità, alto costo (vengono utilizzati più dischi ma se ne sfrutta esclusivamente uno), scrittura legata al disco più lento della struttura RAID.
RAID 2 [modifica]
Un sistema RAID 2 divide i dati al livello di
bit (invece che di blocco) e usa un
codice di Hamming per la
correzione d'errore che permette di correggere errori su singoli bit e di rilevare errori doppi. Il RAID 2 è sostanzialmente un RAID 0 maggiormente affidabile. Questi dischi sono sincronizzati dal controllore, in modo tale che la testina di ciascun disco sia nella stessa posizione in ogni disco. Questo sistema si rivela molto efficiente in ambienti in cui si verificano numerosi errori di lettura o scrittura ma in ambienti più prestanti, data l'elevata affidabilità dei dischi, il RAID2 non viene utilizzato.
RAID 3 [modifica]
A1, B1, ecc. rappresentano ognuno un byte.
Un sistema RAID 3 usa una divisione al livello di
byte con un disco dedicato alla parità. Il RAID-3 è estremamente raro nella pratica. Uno degli effetti collaterali del RAID-3 è che non può eseguire richieste multiple simultaneamente. Questo perché ogni singolo blocco di dati ha la propria definizione diffusa tra tutti i dischi del RAID e risiederà nella stessa locazione, così ogni operazione di I/O richiede di usare tutti i dischi.
Nell'esempio accanto, una richiesta per il blocco A richiederà di cercare attraverso tutti di dischi. Una richiesta simultanea per il blocco B rimarrà invece in attesa.
RAID 4
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A1, B1, ecc. rappresentano ognuno un blocco di dati
Il sistema RAID 4 usa una divisione a livello di blocchi con un disco dedicato alla parità. Il RAID-4 assomiglia molto al RAID-3 con l'eccezione che divide i dati al livello di blocchi invece che al livello di byte. Questo permette ad ogni disco appartenente al sistema di operare in maniera indipendente quando è richiesto un singolo blocco. Se il controllore del disco lo permette, un sistema RAID-4 può servire diverse richieste di lettura contemporaneamente.In lettura la capacità di trasferimento è paragonabile al RAID 0, la scrittura è penalizzata(read-modify-write).
Nell'esempio accanto, una richiesta al blocco A1 potrebbe essere evasa dal disco 1. Una richiesta simultanea al blocco B1 dovrebbe aspettare, ma una richiesta al blocco B2 potrebbe essere servita allo stesso momento.
- Vantaggi: Fault tolerant, read veloci a causa del parallelismo della struttura, possibilità di inserire dischi hot-spare.
- Svantaggi: Il disco utilizzato per la parità può costituire il collo di bottiglia del sistema, scrittura lenta a causa della modifica e del calcolo della parità (4 accessi a disco per ogni operazione I/O).
