RAID

In informatica il RAID, acronimo di "Redundant Array of Independent Disks" ovvero insieme ridondante di dischi indipendenti, (originariamente "Redundant Array of Inexpensive Disks", insieme ridondante di dischi economici), è una tecnica di installazione raggruppata di diversi dischi rigidi in un computer (o collegati ad esso) che fa sì che gli stessi nel sistema appaiano e siano utilizzabili come se fossero un unico volume di memorizzazione.

Scopi del RAID sono: aumentare le performance, rendere il sistema resiliente alla perdita di uno o più dischi e poterli rimpiazzare senza interrompere il servizio. Il RAID sfrutta, con modalità differenti a seconda del tipo di realizzazione, i principi di ridondanza dei dati e di parallelismo nel loro accesso per garantire, rispetto ad un disco singolo, incrementi di prestazioni, aumenti nella capacità di memorizzazione disponibile, miglioramenti nella tolleranza ai guasti e quindi maggiore affidabilità. Le modalità più diffuse sono RAID 0, 1, 5 e 10. La 3 e la 4 sono state praticamente soppiantate dalla 5. Alcuni sistemi usano modalità nidificate come la 10 o altre modalità proprietarie.

Il RAID può essere implementato anche nei PC normali: sono disponibili, infatti, schede RAID a basso costo quando questo non sia già presente sulle schede madri più sofisticate: Tuttavia è una tecnica storicamente impiegata nei server o nelle workstation dove sono richiesti grandi volumi o elevate prestazioni di immagazzinamento di dati: ad esempio per ospitare una base di dati o una postazione di montaggio di audio o video digitali. Il RAID si trova comunemente anche nei NAS e, sempre, nei sistemi di storage per architetture blade.

Storia

Il termine RAID è stato introdotto nel 1988 da David A. Patterson, Garth A. Gibson e Randy H. Katz nell'articolo A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID) pubblicato negli atti della SIGMOD Conference (pagg. 109–116). Gli autori presentano in maniera sistematica alcune delle tecnologie introdotte nel decennio precedente, aggregandole sotto l'acronimo di Redundant Array of Inexpensive Disks, in italiano insieme ridondante di dischi economici, e identificandole con i numeri da 1 a 5 che oggi sono noti come "livelli" RAID. Il primo brevetto fu depositato nel 1977 da Norman Ken Ouchi di IBM presentando quello che ora è noto come livello 4. Il significato della lettera "I" nel titolo è dovuto al fatto che negli anni '80, a differenza di oggi, il fattore chiave di tale tecnologia era l'abilità di combinare parecchi dischi a basso costo ed obsoleti per rendere il sistema complessivamente migliore di un disco di ultima generazione per capacità, affidabilità e velocità.

Sezionamento dei dati

I dati vengono suddivisi in sezioni (in inglese "stripes") di uguale lunghezza, dette "unità del sezionamento", e scritti su dischi differenti solitamente secondo un algoritmo di distribuzione di tipo round robin.

Quando si richiede una lettura di dimensione superiore all'unità di sezionamento, diverse implementazioni di diversi sistemi RAID distribuiscono l'operazione su più dischi in parallelo, aumentando le prestazioni. Ad esempio, se abbiamo sezioni da 1 bit e un array di D dischi, le sequenze di dati lunghe almeno D bit sfruttano tutti i dischi.

Economico o indipendente

Sebbene la "I" di RAID oggi generalmente significhi independent (indipendente) invece di inexpensive (economico), uno dei vantaggi originali del RAID era l'uso di apparecchiature poco costose e rimane vero in molte situazioni, soprattutto dove vengono usati dischi IDE/ATA o SATA.

Più comunemente, invece, vengono usati dischi SCSI indipendenti (e più costosi), anche se il costo di tali dischi è molto minore del sistema che il RAID in genere sostituisce.

Hardware o software

Il RAID può essere implementato sia con hardware dedicato sia con software specifico su hardware di uso comune.

Con una implementazione software, il sistema operativo gestisce l'insieme di dischi attraverso un normale controller (ATA, SCSI, Fibre Channel o altro). Questa opzione può essere più lenta di un RAID hardware, ma non richiede componenti extra (anche questi, in ogni caso, soggetti a possibili guasti).

Una implementazione hardware del RAID richiede (almeno) un controllore RAID ad hoc. Nei computer desktop, questo può essere una scheda di espansione PCI o può essere usato il controller presente nella scheda madre. Nei RAID più grandi, il controller e i dischi sono sistemati in un alloggiamento esterno. Questi dischi possono essere ATA, SATA, SCSI, o Fibre Channel mentre il controllore collega il computer ospite con uno o più collegamenti ad alta velocità SCSI, Fibre Channel o connessioni iSCSI, sia direttamente sia come NAS. Questo controllore gestisce i dischi e compie i controlli di parità (di cui molti livelli RAID hanno necessità).

Questa opzione tende a dare le migliori prestazioni e a rendere la gestione nel sistema operativo molto più semplice. Le implementazioni hardware in genere supportano lo scambio a caldo (hot swapping), permettendo di sostituire un disco mentre il sistema rimane in esecuzione.

Sia i sistemi hardware che software supportano l'uso degli Hot-spare, dischi preinstallati che vengono usati immediatamente (e quasi automaticamente) quando un altro disco si rompe.

Livelli RAID standard

Tabella riassuntiva dei più comuni livelli RAID