RAID è l'acronimo di Redundant Array of Independent Disks, ovvero un insieme di dischi indipendenti che lavorano in modo ridondante per garantire sicurezza e prestazioni elevate. Nei precedenti articoli abbiamo approfondito l'argomento da diverse prospettive, analizzando i vari livelli e gli scenari di recupero. Gli argomenti trattati riguardavano la tecnologia in generale senza distinzione tra le varianti che nel tempo si sono distinte sia per i tipi di configurazione che per le soluzioni tecniche.
Il concetto di RAID nasce nel 1988 da una ricerca dell'Università della California a Berkeley, che propone di usare i dischi rigidi dei PC, economici e capienti, al posto di quelli dei mainframe, costosi e limitati. In seguito, la tecnologia si è evoluta, adattandosi alle esigenze sia delle applicazioni server che degli utenti singoli. Tra le tappe significative c'è l'introduzione del RAID Ibrido, una variante che ottimizza lo spazio di archiviazione tra i vari dischi suddividendoli in blocchi piccoli, e la comparsa del RAID Software.
Il RAID Software ha lo stesso funzionamento di quello Hardware ma non usa il controller. Questa soluzione è diventata popolare per diversi motivi, come la crescente potenza dei processori, la facilità di installazione e la convenienza economica. Inoltre, è molto flessibile e si adatta bene a vari scenari d'uso.
In questo articolo confronteremo quest'ultima soluzione con quella tradizionale. L’obiettivo è chiarire le caratteristiche e capire la differenza di recupero dati tra RAID Software e Hardware. Per una spiegazione dei termini tecnici, consigliamo di leggere questo articolo dove trovate un utile glossario. Ora entriamo nel vivo del confronto iniziando a spiegare i tratti distintivi di entrambe le tecnologie.
RAID Hardware
Il RAID Hardware è costituito da due tipi di componenti: i dischi e il controller. I dischi sono hard disk tradizionali, SSD o una combinazione di entrambi. Non è necessario che siano uguali in termini di capacità, ma alcune configurazioni richiedono una certa uniformità per ottimizzare lo spazio. Un RAID 0, ad esempio, distribuisce i dati su più dischi senza ridondanza, quindi non necessita strettamente di dispositivi uguali. Diversamente, un RAID 1 duplica i dati per ottenere ridondanza, perciò funziona al meglio con supporti dello stesso tipo e capacità.
Il numero minimo di dischi in un sistema di base è 2, ma è variabile a seconda del livello scelto. Per livelli semplici come RAID 0 e RAID 1 ne bastano 2, mentre per livelli annidati come RAID 50 e RAID 60 ne servono almeno 6 e 8.
Per quanto riguarda l'alloggiamento, i dischi sono montati in dispositivi di storage, utilizzati sia nei RAID Software e Hardware. Oltre ai dispositivi che si collegano direttamente al computer, destinati agli utenti domestici, i più comuni sono quelli che si installano in rete, come i NAS e i SAN. Mentre i NAS (Network Attached Storage) hanno un case cubico capace di contenere dai 4 agli 8 dischi, i SAN ( Storage Area Network) sono installazioni modulari dove ogni modulo ha uno sviluppo orizzontale, con 12 o più dischi in serie.
I SAN sono installazioni di livello avanzato, progettati per ambienti aziendali che richiedono prestazioni elevate e una gestione centralizzata. Per aumentare le prestazioni, utilizzano connessioni ad alta velocità come Fibre Channel o iSCSI. Vengono montati di solito in rack, strutture componibili da 19 pollici di larghezza, in cui possono essere alloggiati altri componenti del sistema, come i server, i controller e le ventole di raffreddamento. I rack permettono la connessione di array complessi e sono impiegati in ambienti in cui è richiesta uno storage su larga scala, come i data center e i server enterprise.
Il controller
Il secondo componente di un RAID Hardware è il controller, ossia l’interfaccia di comunicazione tra il computer e i dischi. Si presenta come una scheda dotata di connettori ATA, SATA, SCSI o SAS, sia per i dischi che per la scheda madre. Al suo interno sono presenti anche una CPU e una memoria cache. La CPU elabora la scrittura/lettura sui dischi utilizzando un algoritmo che varia a seconda del livello RAID. Ad esempio, se l’array è configurato in striping, la CPU scrive o legge i dati in parallelo. Se invece è configurato in mirroring, copia i dati su coppie di dischi.
Mentre il processore gestisce la scrittura/lettura, la memoria cache trattiene parte dei dati per diminuire il lavoro sui dischi e velocizzare l’accesso. Dal punto di vista dell’installazione, il controller è integrato nella scheda madre oppure è montato come una scheda a parte in uno slot PCi o PCie. La tipologia di controller varia in base al livello RAID. I tipi comuni sono il RAID 0, il RAID 1, il RAID 5 e il RAID 10. La differenza tra i vari livelli risiede nel tipo di scrittura dei dati, come il mirroring, lo striping o la parità.
Scenari d’uso
Anche se RAID Software e Hardware condividono molti scenari d’uso, i RAID Hardware, grazie alle ottime prestazioni e alla grande capacità di archiviazione, si adattano a diverse categorie di utenti come l’utente singolo, gli uffici di piccole dimensioni, le aziende medio-grandi e i servizi di livello globale.
Ad esempio, l’utente singolo può utilizzare un RAID 0 o RAID 1 con solo 2 dischi per velocizzare i processi o proteggersi dai guasti. Il RAID 0 offre velocità elevate grazie allo striping , mentre il RAID 1 offre ridondanza con la duplicazione dei dati. Un array da 2 dischi occupa poco spazio ed è installabile in un dispositivo di storage di dimensioni contenute. Un RAID hardware così composto include il costo dei supporti di memoria, dello storage e del controller, una somma ragionevole considerati i vantaggi in termini di prestazioni e affidabilità sul lungo periodo.
I piccoli uffici, che hanno moderate esigenze di ridondanza e di spazio, potrebbero adottare un RAID 5 o RAID 10 con almeno 4 dischi. Soluzioni di questo tipo occupano poco spazio e, grazie allo striping e alla ridondanza, garantiscono sia velocità che sicurezza. L’investimento totale dipende dal numero di dischi e dal tipo di controller.
Le aziende di dimensioni medio-grandi, considerato il numero di utenti, hanno bisogno di elevata velocità di accesso e di tolleranza ai guasti. I livelli consigliati sono i RAID 6, RAID 50 o RAID 60, con 8 o più dischi. Soluzioni di questa entità generano costi maggiori, non solo per i componenti, ma anche per la manutenzione, la sicurezza e il backup.
Le aziende di dimensioni globali, come i servizi cloud o i provider di hosting, hanno la priorità di proteggersi contro guasti multipli perché non possono permettersi un’interruzione dei servizi. Di conseguenza, utilizzano array complessi come RAID 50 o RAID 60 con centinaia di dischi, che consentono di creare grandi pool di storage alloggiati in rack e ambienti dedicati. Anche in questo caso i costi dipendono dal numero e dalla qualità dei componenti, dal monitoraggio delle prestazioni e dalla sicurezza.
Installazione e configurazione
Mentre l'installazione di un sistema RAID Hardware di piccole dimensioni è eseguibile da utenti esperti, l’installazione di un sistema esteso richiede l'assistenza di un professionista. In entrambi i casi, il procedimento varia a seconda del tipo di array e richiede i materiali e le competenze necessarie per configurare il controller e il sistema operativo senza causare errori o perdita di dati.
I materiali includono il controller, i dischi, i cavi ed i driver. L'installazione richiede una chiara comprensione dei componenti, familiarità con il BIOS/UEFI e una conoscenza dei vari livelli (RAID 0, RAID 1, ecc.). La procedura inizia con l’inserimento del controller e il collegamento dei dischi. In seguito, si configura il controller nel BIOS/UEFI scegliendo l'ordine di avvio dei dischi. Dopo aver installato il sistema operativo e caricato eventuali driver, si utilizza un'interfaccia software per configurare l’array.
Costi
I costi di un RAID Hardware dipendono da una combinazione di fattori, tra cui il livello, il controller, il tipo di dischi, la capacità totale e la marca. Un livello di base come il RAID 0 è generalmente meno costoso rispetto a un RAID 5 o RAID 6, sia per il numero di dischi necessari sia per la complessità. Il controller è l'elemento di differenza principale tra i costi di RAID Software e Hardware. Il prezzo di questo componente varia in base alla marca, al tipo e ad eventuali funzioni aggiuntive.
Dal punto di vista dei dischi, scegliere gli SSD è costoso rispetto agli HDD tradizionali, così come utilizzare dispositivi con velocità di rotazione elevate. Inoltre, i dischi con fattori di forma piccoli, come quelli utilizzati nei rack, hanno un prezzo alto rispetto a quelli destinati a configurazioni desktop. Un altro costo tipico, soprattutto negli array di grandi dimensioni è il servizio di consulenza professionale, che include l'installazione, il controllo, la sicurezza e la risoluzione dei guasti.
RAID Software
Il RAID Software, non avendo un controller, è composto esclusivamente da un tipo di componente fisico, ovvero i dischi. La CPU del computer, il sistema operativo e il software, svolgono insieme il ruolo del controller, coordinando le operazioni di scrittura e lettura. La scelta dei dischi non presenta grosse differenze, sia per il numero che per il tipo. L'unica differenza è la flessibilità nella scelta dei modelli.
Se alcuni controller potrebbero avere restrizioni riguardo alla combinazione, il software è più flessibile nel caso l'utente voglia utilizzare diversi modelli e marche, anche se è consigliabile garantire una certa uniformità. Per quanto riguarda le soluzioni di storage, che siano in locale o in rete, non ci sono differenze tra RAID Software e Hardware.
Il software
Essendo i dischi gli unici componenti fisici, il ruolo del controller è sostituito dal software, che gestisce l’archiviazione dei dati tramite le stesse modalità di scrittura, come striping, mirroring o parità. Un esempio è Intel VROC (Virtual RAID on CPU), che si trova nei sistemi basati su processori Intel Xeon Scalable e alcuni processori Intel Core serie X. Intel VROC permette di creare e gestire array utilizzando gli slot PCIe per la connessione dei dischi. Questa soluzione è comune in server e workstation che richiedono alte prestazioni e una gestione flessibile.
Intel realizza anche soluzioni per desktop e laptop come l’Intel Rapid Storage Technology. Questo software gestisce le unità RAID, offre il caching SSD ed utilizza una tecnologia specifica (Intel Optane Memory) per migliorare le prestazioni. Inoltre, supporta diversi livelli RAID, tra cui RAID 0, RAID 1, RAID 5 e RAID 10, offrendo un’ampia gamma di opzioni anche per gli utenti di base.
Sempre in ambiente Windows, AMD mette a disposizione AMD RAID Utility, con caratteristiche analoghe alle soluzioni Intel. In ambiente Linux, esiste il comando MDADM che tuttavia richiede una certa familiarità con i comandi testuali, mentre gli utenti MacOS possono usare il RAID Assistant all’interno del pannello Disk Utility.
Scenari d’uso
Gli scenari d'uso tra RAID Software e Hardware presentando delle differenze, poiché i RAID Software, pur avendo dei vantaggi in termini di flessibilità e costo, sono meno veloci. Usando la CPU del computer anzichè quella del controller, hanno a disposizione meno risorse per la scrittura e la lettura dei dati, con conseguente calo delle prestazioni. ln generale, i RAID Software sono una scelta valida quando il costo e la semplicità d'uso sono prioritari rispetto alla velocità e alle funzioni avanzate. Per questo motivo, si adattano ad utenti singoli, aziende di piccole-medie dimensioni e, con alcune restrizioni, agli ambienti di sviluppo.
L'utente domestico che necessita di maggiore sicurezza o prestazioni, è in grado di configurare un RAID 0 o RAID 1 senza l'acquisto di hardware aggiuntivo. Ad esempio, utilizzando un computer Windows o Apple, è molto probabilie che trovi nel sistema operativo un software già pronto per configurare l'array di dischi.
Oltre che per gli utenti singoli, il RAID Software è adatto in uffici di piccole-medie dimensioni con esigenze di archiviazione ridotte e budget limitato. La tecnologia è configurabile in NAS e funziona in modo analogo a quella basata su controller. Offre una gestione semplificata ed è vantaggiosa in circostanze in cui la velocità e la complessità del RAID Hardware non è necessaria.
Anche gli ambienti di sviluppo o test trovano vantaggio nella facilità di configurazione e gestione del RAID software, che comunica con i dischi tramite interfacce locali e adattatori. Tuttavia, in scenari con alta intensità di scrittura/lettura e in ambienti di testing con array grandi, questa tecnologia non è in grado di gestire carichi di lavoro intensi poiché utilizza risorse di sistema condivise. Inoltre, se si desidera installare configurazioni estese come RAID 50 e RAID 60, è preferibile usare un controller fisico con funzionalità avanzate come la migrazione o l'espansione dell'array.
Installazione e configurazione
L’installazione e la configurazione del RAID software richiedono alcune risorse e competenze specifiche. Innanzitutto è necessario avere a disposizione il software per la gestione dell’array, come Intel Rapid Storage Technology (IRST) o Linux MDADM, oltre all’immagine del sistema operativo su un disco esterno (USB o DVD). Per quanto riguarda le competenze, è necessario saper installare un sistema operativo e conoscere i vari livelli RAID (RAID 0, RAID 1, RAID 5, etc...).
Questi software sono solitamente presenti di default nel sistema operativo. In caso contrario, sono installabili manualmente in vari passaggi. La procedura inizia copiando i driver che serviranno al computer per leggere i dischi, servendosi di un’unità USB o DVD. Si prosegue quindi con l’installazione del sistema operativo e il caricamento dei driver.
L’ultimo passaggio è la configurazione del dell’array tramite il software, sia per numero di dischi che per il livello RAID. Questa procedura è fattibile da soli se si ha familiarità con driver e sistemi operativi, ma è consigliato eseguirla per configurazioni domestiche o per situazioni in cui la disponibilità continua di dati non è fondamentale. In ambienti di lavoro con una gestione dei dati critica o con configurazioni complesse, è consigliato rivolgersi a dei professionisti.
Costi
I costi di un RAID Software dipendono anch’essi dal livello scelto, dal tipo di dischi (HDD o SSD), dalla capacità totale e dalla qualità dei componenti. Nonostante siano inferiori per la mancanza del controller, è bene tenere presente le prestazioni inferiori date dal carico di lavoro svolto dalla CPU del computer. Perciò, per risolvere il problema della velocità, una possibile voce di costo potrebbe essere l'acquisto di una CPU potente. Per quanto riguarda l’installazione e la manutenzione, nel caso di configurazioni semplici, gli utenti esperti possono occuparsi personalmente di questi servizi, risparmiando sul supporto professionale.
Recupero dati: differenze tra RAID Software e Hardware
Un confronto tra RAID Software e Hardware non sarebbe completo senza analizzare il recupero dati. Abbiamo visto che la differenza principale tra le due tecnologie è la presenza di un controller. Dal punto di vista del recupero dati, questo componente è una variabile che incide sia sui guasti che sul ripristino dell’array.
Guasti comuni
I RAID Hardware sono esposti ai danni che riguardano il controller, come sbalzi di tensione ed errori firmware. Mentre i picchi di tensione bruciano la CPU o la memoria cache, causando il completo arresto, i bug o gli errori firmware provocano errori di lettura/scrittura, problemi di prestazioni, scarsa stabilità e perdita dei dati.
Al contrario, I RAID software sono esposti a problemi con il sistema operativo, con il software e i driver. Un sistema operativo che presenta errori potrebbe influenzare il funzionamento del software per la gestione dell’array. Anche bug o errori causano inaccessibilità ai dati o mancato completamento delle operazioni sui dischi. A livello di driver, l'incompatibilità o l'errata configurazione causano problemi con il riconoscimento dei dischi, malfunzionamenti o riduzioni delle prestazioni.
Recupero dati
Il recupero dei dati è simile in entrambe le tecnologie e richiede l'identificazione e la sostituzione dell'unità difettosa. Un RAID Hardware ha il vantaggio della sostituzione semplice e veloce di un disco, poiché i controller sono progettati per l’hot-swap, ossia la sostituzione dell'unità difettosa senza interrompere il funzionamento dell'array.
Un altro vantaggio riguarda il rebuild, ovvero la ricostruzione dell’array dopo un guasto. Questo processo è gestito dal controller, che identifica il disco fallito e utilizza i dati dagli altri per ricostruire la configurazione, facendo uso della propria CPU. Nel RAID Software il rebuild è gestito dalla CPU del computer ed è quindi più lento perché deve competere con altri processi di sistema.
Lo svantaggio di un RAID Hardware è che un controller guasto di solito va sostituito con uno dello stesso modello, poiché la mancata corrispondenza comporta problemi di riconoscimento. Se non è possibile reperire lo stesso modello, si sostituisce con uno diverso, anche se potrebbe essere necessaria la ricostruzione dell'intero array, il che incide in termini di tempi e costi.
Un secondo svantaggio del RAID Hardware è la risoluzione degli errori firmware del controller. Per evitare questi errori è importante eseguire gli aggiornamenti, oltre alla diagnostica e al monitoraggio delle unità. Il monitoraggio degli array serve per rilevare e correggere eventuali corruzioni dei dati. Se si verifica un errore del firmware, è anche possibile che l'aggiornamento non riesca e che si verifichino doppi errori o lacune negli array. Ciò potrebbe comportare una ricostruzione dell'intera configurazione, una verifica della coerenza o un recupero delle unità con dati corrotti.
Considerazioni finali
In questo articolo abbiamo esplorato le differenze tra il RAID Software e Hardware, anche dal punto di vista del recupero dati. Riassumendo, il RAID Hardware si distingue per le alte prestazioni, la gestione di array complessi e l’hot swapping, ma presenta svantaggi come i costi, i guasti al controller e la necessità di riconfigurare l'array in caso di sostituzione con un modello diverso. Per queste caratteristiche, è una soluzione idonea per ambienti medio-grandi e con molti dati da elaborare.
Diversamente, il RAID software ha costi contenuti, migliore compatibilità con dischi diversi e facilità di configurazione, ma può manifestare un calo delle prestazioni, poiché tutto il lavoro è svolto dalla CPU del computer. Perciò è una soluzione adatta ad ambienti di lavoro singoli o di dimensioni contenute. La scelta tra le due opzioni non segue regole fisse e dipende dalle singole circostanze. Ad esempio, un utente singolo con budget limitato potrebbe valutare un RAID Hardware con controller anziché investire in una CPU potente da usare con un RAID Software.
Entrambe le soluzioni presentano rischi di perdita di dati in caso di errori di configurazione o rebuild errati. Perciò è sempre consigliabile rivolgersi a specialisti del settore piuttosto che tentare soluzioni autonome. Se avete un RAID non funzionante, che sia di tipo hardware o software, non esitate a contattarci per ricevere un supporto professionale.
Recupero Dati Professionale
