Affidabilità RAID: Toshiba spiega se è possibile mescolare gli hard disk

I sistemi RAID (Redundant Array of Independent Drives) combinano più dischi in un’unica unità logica per migliorare le prestazioni e l’affidabilità dello storage dei dati. Come qualsiasi altro componente elettronico, le configurazioni RAID possono essere soggette a guasti, errori e degrado. Rivestono quindi un’importanza cruciale l’ottimizzazione e la manutenzione dei sistemi RAID per garantirne un funzionamento affidabile.

Gli hard disk utilizzati per comporre il RAID si servono di due possibili schemi per la gestione dei dati in essi memorizzati. Le sigle 512n e 512e si riferiscono alle dimensioni di blocco dei settori di un disco rigido e rappresentano due approcci diversi nella struttura dei dati memorizzati.

I tecnici dei laboratori Toshiba si sono chiesti se tipi diversi di hard disk possano essere mescolati all’interno dello stesso sistema RAID e quale effetto ciò possa avere sulle prestazioni e sull’affidabilità.

La differenza tra 512n e 512e nel caso degli hard disk

Comprendere le differenze tra lo schema 512n e 512e è importante quando si progettano configurazioni RAID o si selezionano dischi per specifiche esigenze di storage. Gli hard disk 512n rappresentano l’approccio tradizionale, mentre le unità 512e offrono una soluzione che bilancia la compatibilità con le tecnologie più recenti e il supporto per applicazioni legacy.

In un disco fisso con dimensioni di blocco native 512n, i dati vengono scritti e letti in settori di 512 byte. Le unità di questo tipo sono spesso indicate come dischi “nativi” o “non emulati”.

Viceversa, in un hard disk 512e, l’unità simula la struttura di un disco con dimensioni di blocco di 512 byte, ma internamente utilizza blocchi di 4.096 byte (4k). Questa emulazione è stata introdotta per migliorare la compatibilità con applicazioni e sistemi progettati per lavorare con dischi a 512 byte, mantenendo al contempo le dimensioni dei blocchi interni più grandi.

Nei sistemi RAID, la compatibilità tra dischi con dimensioni di blocco diverse è una considerazione importante, poiché influisce sulla capacità di sostituire, combinare o espandere l’array di dischi.

Cosa c’è da sapere quando si predispone o si modifica un sistema RAID

I tecnici del Toshiba HDD Laboratory hanno recentemente valutato la flessibilità delle dimensioni di blocco 512n e 512e nei sistemi RAID. Durante le prove, gli esperti hanno provato a rispondere a diversi quesiti:

• Le dimensioni di blocco 512n e 512e sono completamente intercambiabili nei sistemi RAID?
• In assenza di un hard disk identico a quello da sostituire, un disco di capacità maggiore svolgerà ugualmente il compito?
• Cosa succede se non è possibile reperire un hard disk identico a quello in uso? È eventualmente possibile usare un disco simile di un altro produttore?

Realizzazione del test

Gli esperti Toshiba hanno utilizzato hard disk nativi ed emulati in NAS ed Enterprise Storage: il popolare Toshiba NAS HDD N300 come modello rappresentativo da 4 TB con dimensione di blocco 512n e il modello Enterprise della serie MG-Series MG08ADA400E con la dimensione di blocco 512e.

Per simulare un guasto, i tecnici hanno semplicemente disconnesso le unità sotto tensione mentre erano in funzione (rimozione a caldo). Dopo aver atteso 10 minuti, hanno provveduto a verificare le prestazioni e la funzionalità dell’array RAID. La fase successiva si è concretizzata con il successivo inserimento, sempre sotto tensione, degli hard disk sostitutivi. Ovviamente, è stato concesso al sistema tutto il tempo necessario per la corretta ricostruzione dell’array RAID.

Le valutazioni si sono basate sulle prestazioni evidenziatesi con due modelli di NAS a 4 vani piuttosto comuni: QNAP TS-464-4G e Synology NAS DS-420+. Sono stati inoltre utilizzati diversi controller RAID popolari, con gli hard disk installati nell’alloggio anteriore del server (Microchip Adaptec SmartRAID 3204, Microchip Adaptec SmartRAID 3154, Broadcom MegaRAID SAS 9460 e il suo successore MegaRAID SAS 9560).

È possibile mescolare hard disk 512n e 512e nelle configurazioni RAID

I risultati delle prove condotte da Toshiba mettono in evidenza che, per tutte le configurazioni, i dischi 512n guasti possono essere sostituiti con modelli 512e senza limitazioni. Il contrario è altrettanto vero: sostituire un disco guasto 512e con un’unità 512n funziona in tutti i casi. Quindi, mescolare 512n e 512e è possibile per tutte le configurazioni RAID, anche se le strategie di ricostruzione differiscono tra un caso e l’altro.

Un disco guasto può essere sostituito con un modello di capacità superiore, ma la capacità aggiuntiva offerta dall’unità sostitutiva rimane inutilizzata. Questi test hanno anche indicato che gli hard disk con la stessa interfaccia (SATA), stessa dimensione di blocco (512 byte, indipendentemente che sia emulata o nativa) e capienza uguale o superiore possono essere mescolati, indipendentemente dal produttore.

In generale, inoltre, il tempo di ricostruzione del RAID con un controller legacy, quindi piuttosto datato, non è così diversa da quella riscontrata con i controller RAID più aggiornati. Toshiba suggerisce che le prestazioni di ricostruzione del RAID dipendono quindi prevalentemente dalla velocità del disco, piuttosto che dalle performance del controller RAID in sé.

Toshiba ha utilizzato anche i controller RAID come il Microchip Adaptec SmartRAID 3204 come parte della piattaforma di test.

Gli altri aspetti rilevanti che Toshiba mette in evidenza a valle del test

La possibilità di mescolare dischi nativi ed emulati in praticamente qualsiasi configurazione RAID è una buona notizia per gli utenti e gli operatori. Ci sono però altri aspetti importanti da considerare. Innanzitutto, va ricordato che la tecnologia RAID non è un backup: essa consente di continuare a lavorare in caso di guasto del supporto di memorizzazione.

Se il controller/box RAID fallisce o si verificano altri problemi sul sistema di storage, si rischia la perdita di dati. Un guasto sul singolo hard disk, inoltre, non può essere identificato semplicemente osservando il funzionamento e le prestazioni che esprime il sistema RAID. È quindi importante controllare regolarmente i LED di indicazione sui box RAID e sui sistemi NAS. Per questi ultimi è possibile anche fare riferimento al pannello di amministrazione Web.

Attrezzarsi in anticipo con i dischi sostitutivi è sempre consigliabile

Un disco di sostituzione dovrebbe essere acquistato in anticipo: idealmente, dovrebbe essere dello stesso modello del set RAID originale ma, come dimostrano i test condotti da Toshiba, alla fine c’è molta flessibilità. L’importante è che utilizzi la stessa tecnologia, abbia capacità uguale o capacità superiore rispetto all’unità da sostituire e non abbia una dimensione di blocco nativa di 4k.

Dopo aver rimpiazzato il disco guasto, il sistema va controllato per verificare se la ricostruzione automatica è iniziata. In caso contrario, è necessario avviarla manualmente accedendo all’apposito menu. Anche se è possibile continuare a lavorare, è meglio lasciare il sistema RAID inattivo poiché ciò ridurrà il tempo di ricostruzione.

I dischi guasti, inoltre, non dovrebbero mai essere reinseriti nel sistema RAID. Se un disco ha fallito una volta, creerà certamente nuovi problemi. E anche se sembra che tutto stia andando bene dopo il reinserimento, molti sistemi RAID vanno in confusione se riconoscono un disco che è stato parte di una precedente configurazione RAID (a causa dei metadati presenti). I risultati possono essere catastrofici.

Per approfondire i risultati della ricerca condotta da Toshiba, suggeriamo di fare riferimento al nuovo whitepaper, scaricabile gratuitamente cliccando qui. Nell’articolo dedicato a come scegliere il NAS QNAP migliore, ci siamo concentrati anche sulle differenze tra le varie configurazioni RAID.