Il punto di svolta del RAID software

Nel giugno 2001 accadde qualcosa di straordinario nel mondo dell’IT: Intel rilasciò il processore Pentium IIIS a 1,0 GHz basato su Tualatin. Fu uno dei primi processori Intel (architettura IA32) a superare la barriera di clock di 1 GHz e il primo di una certa rilevanza. Era inoltre speciale perché disponeva del supporto a doppio processore e di una cache di dimensioni doppie rispetto ai suoi predecessori basati su Coppermine o al suo successore Tualatin non-“S” (che lo seguì di appena un mese). Le schede madri PIIIS furono incredibilmente popolari nella loro epoca e costituirono la spina dorsale dei server commodity ad alte prestazioni, come Proliant e PowerEdge, nel 2001 e per i successivi anni, culminando nei sistemi a doppio processore Pentium IIIS a 1,4 GHz, così importanti da dare il via alla ormai celebre convenzione di denominazione “G” degli HP Proliant. I sistemi Pentium III erano i “G1”.

Cosa c’entra tutto questo con il RAID? Ebbene, dobbiamo fare un passo indietro e osservare a che punto era il RAID fino al maggio 2001. Dagli anni ’90 fino al maggio 2001 il RAID hardware era lo standard per il mondo dei server IA32, che comprendeva principalmente sistemi come Novell Netware, Windows NT 4, Windows 2000 e alcune distribuzioni Linux. Il RAID software esisteva per alcuni di questi sistemi (non per Netware), ma i server erano sempre a corto di risorse di CPU e memoria, e impiegare queste preziose risorse in funzioni RAID era oneroso e avrebbe fatto sì che le applicazioni competessero con il RAID per l’accesso, con il risultato che i sistemi spesso collassavano sotto il conflitto. Il RAID hardware risolveva questo problema aggiungendo CPU e RAM dedicate esclusivamente a tali funzioni.

Il RAID alla fine degli anni ’90 e all’inizio degli anni 2000 era inoltre fortemente incentrato sullo striping con parità RAID 5 e, in misura minore, RAID 6, perché i dischi erano minuscoli ed estremamente costosi in rapporto alla capacità, e spremere il massimo della capacità dai dischi disponibili era una priorità assoluta; rischi come gli URE erano talmente trascurabili, date le piccole capacità, che il RAID con parità risultava molto affidabile, tutto sommato. I fattori erano completamente diversi da quelli che sarebbero stati nel 2009. Nel 2001 era ancora comune vedere dischi rigidi da 2,1 GB, 4,3 GB e 9 GB nei server aziendali!

Poiché il RAID con parità era la norma del momento, e su ogni server venivano tipicamente impiegati molti dischi, in media nel 2000 il RAID comportava un overhead di CPU maggiore rispetto al 2010! Pertanto l’impatto del RAID sulle risorse di sistema era molto significativo.

E questo è il contesto. Ma nel giugno 2001 improvvisamente le persone che avevano acquistato sistemi IA32 a bassissima potenza ebbero accesso ai processori Tualatin Pentium IIIS, con velocità di clock notevolmente migliorate, un efficiente supporto a doppio processore e cache su chip di dimensioni doppie, il che rappresentò un balzo prodigioso nelle prestazioni di sistema, letteralmente da un giorno all’altro. Con tutta questa nuova potenza e senza alcun corrispondente cambiamento nelle esigenze software, i sistemi che tradizionalmente erano affamati di CPU e RAM si ritrovarono d’un tratto con più risorse di quante ne sapessero utilizzare, soprattutto perché erano disponibili thread aggiuntivi e la maggior parte delle applicazioni dell’epoca era a thread singolo.

Le CPU di sistema, anche nell’era del Pentium III, erano enormemente più potenti delle piccole CPU presenti sui controller RAID hardware, che spesso erano chip PowerPC o MIPS di fascia base, e la memoria di sistema disponibile era spesso molto più ampia delle cache RAM hardware; investire in memoria di sistema aggiuntiva era spesso assai più efficace e vantaggioso. Così, con la disponibilità di capacità libera sul sistema principale, le funzioni RAID potevano in media essere spostate dalle schede RAID hardware al sistema centrale guadagnando in prestazioni, pur rinunciando alla CPU e alla RAM aggiuntive delle schede RAID hardware. Ciò non valeva per i sistemi sovraccarichi, quelli a corto di risorse, ed era più rilevante per i sistemi RAID con parità, con il RAID 6 che ne traeva il massimo beneficio e i sistemi senza parità come RAID 1 e 0 che ne traevano il minimo.

Ma il giugno 2001 fu il celebre punto di svolta: prima di quella data il sistema IA32 medio era più veloce utilizzando il RAID hardware. E dopo il giugno 2001 i nuovi sistemi acquistati sarebbero stati in media più veloci con il RAID software. Con il passare di ogni anno i vantaggi si sono inclinati sempre più verso il RAID software, con l’abbondanza di core di CPU sottoutilizzati, thread inattivi e RAM in eccesso in continua esplosione; l’unico vantaggio a favore del RAID hardware è stato il calo nell’uso del RAID con parità, man mano che il RAID con mirroring si affermava come standard con l’aumento drastico delle dimensioni dei dischi e il calo dei costi per capacità.

Oggi sono trascorsi più di quindici anni da quando l’idea che il RAID hardware fosse più veloce è stata mandata in pensione. La convinzione persiste principalmente a causa del curioso effetto “Class of 1998”. Ma questo è da tempo un mito ripetuto impropriamente da chi non si è preso il tempo di comprendere il materiale di partenza originale. Il RAID hardware continua ad avere dei vantaggi, ma le prestazioni non sono state uno di essi per la maggior parte del tempo in cui abbiamo avuto il RAID, e non ci si aspetta che lo tornino mai a essere.