Informazioni sui tipi di disco rigido, RAID e controller RAID su Dell PowerEdge e server blade

Sommario:

1. Tipologie di disco rigido
2. Che cos'è un RAID?
3. Soluzioni RAID disponibili
4. Configurazione
   
    

Tipi di dischi rigidi

Dell PERC (PowerEdge RAID Controller) e altri controller supportano un'ampia gamma di tipi di disco rigido. Sui server Dell dalla nona generazione in poi vengono utilizzati quattro tipi principali di disco rigido. Esistono limitazioni di configurazione specifiche e le specifiche devono essere verificate per il tipo di controller utilizzato. Inoltre, non è possibile includere controller di tipo diverso in uno stesso gruppo RAID. Esistono anche differenze nelle velocità di trasferimento indicate con SATA 1, 2 o 3. Le velocità possono essere indicate anche con 3 Gb/s o 6 Gb/s. Per ottenere la velocità massima, il disco rigido, il backplane, i cavi e il controller devono supportare la velocità impostata. Nella maggior parte dei casi, la specifica più alta è compatibile con la velocità minima comune. Esempio: inserendo un disco rigido da 6 Gb/s in un backplane da 3 Gb/s si ottiene una velocità di 3 Gb/s.

 

1. Serial ATA (SATA): le unità SATA sono dischi rigidi base dei server Dell PowerEdge. SATA ha sostituito lo standard PATA (Parallel ATA) precedente (meglio noto con il vecchio nome IDE), e presenta una serie di vantaggi rispetto alla precedente interfaccia: dimensioni e costo dei cavi inferiori (7 conduttori anziché 40), hot-swapping nativo, velocità di trasferimento dati maggiori grazie alla trasmissione più veloce dei segnali e maggiore efficienza di trasferimento grazie a un protocollo di gestione della coda di richieste I/O. Su alcuni sistemi che non utilizzano un controller, è possibile collegare i cavi SATA alle connessioni sulla scheda madre. Anche i server più piccoli con controller possono utilizzare cavi SATA poiché sono privi di backplane. Le unità disco rigido cablate non supportano l'hot-swapping.
   
    
2. Near Line SAS: le Near Line SAS sono unità SATA aziendali con interfaccia SAS, testina, supporti e velocità di rotazione delle tradizionali unità SATA di classe enterprise con un'interfaccia SAS completa tipica delle classiche unità SAS. Queste unità sono superiori a SATA per prestazioni e affidabilità. Si tratta in pratica di un ibrido SATA e SAS.
   
    
3. Serial Attached SCSI (SAS): SAS è un protocollo di comunicazione utilizzato nei dischi rigidi e nelle unità nastro di classe enterprise. SAS è un protocollo seriale point-to-point che sostituisce la precedente tecnologia a bus paralleli (SCSI). Utilizza il set standard di comandi SCSI. Ulteriori collegamenti sono disponibili attraverso la parte superiore del collegamento SATA. Questi dispositivi rappresentano il meglio in termini di prestazioni nel campo della unità elettromeccaniche.
   
    
4. Unità SSD: un'unità SSD è un dispositivo di storage dei dati che utilizza circuiti integrati per memorizzare i dati in modo persistente. La tecnologia SSD impiega interfacce elettroniche compatibili con i dischi rigidi tradizionali a blocchi di I/O di dati. Le unità SSD non contengono componenti meccanici mobili a differenza dei dischi magnetici tradizionali, come le unità disco rigido, che sono dispositivi elettromeccanici che utilizzano dischi rotanti e testine di lettura/scrittura mobili. Rispetto ai dischi elettromeccanici, le unità SSD sono in genere meno sensibili agli urti, più silenziose e assicurano tempi di accesso e latenza inferiori. Grazie a queste caratteristiche, le unità SSD sono le unità con il fattore di forma standard di un disco rigido con le più alte velocità di I/O attualmente disponibili.
   
    

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Che cos'è un RAID?

RAID è un gruppo di dischi fisici indipendenti che garantisce alte prestazioni aumentando il numero di unità utilizzate per salvare e accedere ai dati. Un sottosistema di dischi RAID migliora le prestazioni I/O e la disponibilità dei dati. Il gruppo di dischi fisici viene visto dal sistema host come un'unica unità di storage o un insieme di unità logiche. Il throughput dei dati è maggiore poiché è possibile accedere simultaneamente a parecchi dischi. I sistemi RAID migliorano anche la disponibilità dello storage dei dati e la tolleranza agli errori. Le perdite di dati causate dal guasto di un disco fisico possono essere ripristinate ricreando i dati mancanti dai rimanenti dischi contenenti dati o parità. RAID non è una soluzione per il backup e non sostituisce una soluzione di backup per la conservazione e la protezione dei dati.
 

I diversi livelli RAID:

• RAID 0 utilizza lo striping dei dischi per assicurare un elevato throughput dei dati, in particolare per file di grandi dimensioni in ambienti che non richiedono ridondanza dei dati.
• RAID 1 utilizza il mirroring dei dischi in modo che i dati scritti su un disco fisico vengano scritti simultaneamente su un altro disco fisico. RAID 1 è adatto a database non estesi o altre applicazioni che richiedono una capacità ridotta, ma anche la ridondanza completa dei dati.
• RAID 5 utilizza lo striping dei dischi e dati di parità su tutti i dischi fisici (parità distribuita) per garantire un elevato throughput e la ridondanza dei dati, in particolare per un numero ridotto di accessi casuali.
• RAID 6 è un'estensione di RAID 5 e utilizza un ulteriore blocco di parità. RAID 6 utilizza lo striping a livello di blocchi con due blocchi di parità distribuiti su tutti i dischi del gruppo. RAID 6 protegge in caso di guasto di due dischi e in caso di errori durante ricostruzione di un singolo disco. Se si utilizza un solo array, l'implementazione di RAID 6 è più efficace rispetto all'implementazione di un disco hot spare.
• RAID 10, una combinazione di RAID 0 e RAID 1, utilizza lo striping dei dischi sui dischi con mirroring. RAID 10 offre un elevato throughput e la ridondanza completa dei dati. RAID 10 supporta fino a otto span e fino a 32 dischi fisici per span.
• RAID 50 è una combinazione di RAID 0 e RAID 5 in cui viene eseguito lo striping di un array RAID 0 su tutti gli elementi RAID 5. RAID 50 richiede almeno sei dischi.
• RAID 60 è una combinazione di RAID 0 e RAID 6 in cui viene eseguito lo striping di un array RAID 0 su tutti gli elementi RAID 6. RAID 60 richiede almeno otto dischi.

Terminologia RAID
 

• RAID 0:  RAID 0 consente di scrivere i dati su più dischi fisici anziché su un solo disco. RAID 0 comporta il partizionamento dello spazio di storage di ciascun disco fisico in stripe di 64 KB. Gli stripe si ripetono in modo sequenziale. Il segmento di stripe su un singolo disco fisico viene chiamato unità di striping. Ad esempio, in un sistema con quattro dischi che utilizza solo RAID 0, il segmento 1 viene scritto sul disco 1, il segmento 2 sul disco 2 e così via. RAID 0 migliora le prestazioni poiché consente di accedere a più dischi contemporaneamente, anche se non offre la ridondanza dei dati (figura 1 - solo in lingua inglese). 

  
Figura 1. RAID 0

Tolleranza di errore: nessuna
Vantaggi: prestazioni migliori, maggiore spazio di storage
Svantaggi: non va utilizzato per memorizzare dati critici. I dati vengono persi in caso di guasto dell'unità.


 

RAID 1

Con RAID 1 i dati scritti su un disco vengono scritti contemporaneamente su un altro disco. Se uno dei dischi non funziona, è possibile utilizzare il contenuto dell'altro disco per eseguire il sistema e ricreare il disco fisico guasto. Il principale vantaggio di RAID 1 è la capacità di assicurare la ridondanza completa dei dati. Poiché il contenuto del disco viene interamente scritto su un secondo disco, il sistema può tollerare il guasto di uno dei dischi. Entrambi i dischi contengono sempre dati identici. Uno dei due dischi fisici può fungere da disco operativo (figura 2 - solo in lingua inglese).

Nota: i dischi fisici con mirroring migliorano le prestazioni in lettura con bilanciamento del carico dei dati letti.

 
Figura 2. RAID 1

Tolleranza di errore: errori del disco, guasto di uno dei dischi
Vantaggi: prestazioni elevate in lettura, ripristino rapido dopo un guasto dell'unità, ridondanza dei dati
Svantaggi: overhead dei dischi, capacità limitata

 

RAID 5 e 6

I dati di parità sono dati ridondanti generati per garantire la tolleranza agli errori entro determinati livelli RAID. In caso di guasto di un'unità, il controller può utilizzare i dati di parità per ricreare i dati utente. I dati di parità sono presenti in RAID 5, 6, 50 e 60. I dati di parità sono distribuiti su tutti i dischi fisici del sistema. In caso di guasto di uno dei dischi, il suo contenuto può essere ricreato utilizzando i dati di parità e quelli sui rimanenti dischi fisici. RAID livello 5 unisce la parità distribuita allo striping dei dischi, come mostrato di seguito (figura 3 - solo in lingua inglese). La parità assicura la ridondanza in caso di guasto di un disco fisico, senza duplicare il contenuto di interi dischi fisici.  RAID 6 unisce una doppia parità distribuita allo striping dei dischi (figura 4 - solo in lingua inglese). Questo livello di parità salvaguarda i dati in caso di guasto di due dischi fisici, senza duplicare il contenuto degli interi dischi fisici.
 
RAID 5
 
Figura 3. RAID 5

Tolleranza di errore: errori del disco, guasto di uno dei dischi
Vantaggi: uso efficiente della capacità delle unità, elevate prestazioni in lettura, prestazioni medio-alte in scrittura
Svantaggi: impatto medio dei guasti del disco, tempi di ricostruzione più lunghi dovuti alla necessità di ricalcolare la parità


 
RAID 6
 
Figura 4. RAID 6

Tolleranza di errore: errori del disco, guasto di due dischi
Vantaggi: ridondanza dei dati, elevate prestazioni in lettura
Svantaggi: le prestazioni in scrittura sono inferiori per il doppio calcolo di parità, i costi sono maggiori perché sono richiesti due dischi equivalenti dedicati alla parità




 
RAID 10:  RAID 10 richiede che due o più gruppi con mirroring funzionino contemporaneamente. Più gruppi RAID 1 vengono combinati in modo da formare un unico array. Lo striping dei dati viene eseguito su tutte le unità con mirroring. Poiché viene eseguito il mirroring di ciascuna unità, in RAID 10 non si verifica ritardo perché non vengono effettuati calcoli di parità. Questa strategia RAID è in grado di tollerare la perdita di diverse unità, a patto che due unità appartenenti a una stessa coppia con mirroring continuino a funzionare. I volumi RAID 10 assicurano un elevato throughput e la ridondanza completa dei dati (figura 5 - solo in lingua inglese).

 
Figura 5. RAID 10

Tolleranza di errore: errori del disco, guasto di uno dei dischi in ciascun gruppo con mirroring
Vantaggi: elevate prestazioni in lettura, supporto del più grande gruppo RAID possibile composto da 192 unità
Svantaggi: costi maggiori


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Soluzioni RAID disponibili per ogni scheda controller

I livelli RAID supportati da ciascuna SCHEDA PERC (PowerEdge RAID Controller Card) sono elencati nell'articolo della KB: Elenco dei tipi di controller RAID PowerEdge (PERC) per i sistemi Dell EMC
 

Configurazione

Al momento dell'acquisto, la maggior parte dei sistemi sono già configurati con il tipo di RAID scelto dal cliente e pronti per essere utilizzati. In questa situazione in genere non è previsto alcun intervento del cliente, dal momento che il sistema è già configurato e operativo. Se dopo aver ricevuto l'unità è necessaria una modifica, il livello RAID può essere modificato tramite l'interfaccia del software o del controller senza perdita di dati, a seconda del controller stesso, del tipo DI RAID originale e del tipo a cui si desidera passare. Non sono supportate tutte le migrazioni. Se la migrazione non è possibile, sarà necessaria una cancellazione completa dei dischi rigidi e la ricreazione da zero.

Avvertenza : si consiglia vivamente di creare un backup verificato dei dati prima di apportare o tentare modifiche. Qualsiasi guasto potrebbe causare la perdita di dati. Migrazione del livello RAID (esempio per il controller H700/H800).
      
 

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