Audience cible
Cet article est une introduction (ou un examen de base) des options de stockage utilisant plusieurs lecteurs de disque d'ordinateur.
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Présentation
RAID, (Redundant Array of Inexpensive Disks, ou souvent maintenant, Redundant Array of Independent Disks) englobe un ensemble standard de technologies de stockage de données améliorées. RAID combine les ressources de stockage de plusieurs disques physiques en un seul périphérique logique reconnu par le système d'exploitation de l'ordinateur. Il existe plusieurs implémentations standard appelées niveaux , chacun ayant des compromis coûts/avantages différents, y compris les performances de lecture/écriture sur disque et la résilience.
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Niveaux RAID courants
RAID 0
Une configuration RAID 0 réunit plusieurs disques physiques en un seul disque logique dont l'espace est égal à la somme des disques constitutifs. Il utilise un processus appelé striping pour écrire un segment de données, ou bande, sur le premier disque, place le segment suivant sur le deuxième disque, et ainsi de suite, jusqu'au dernier disque de la matrice. Le processus se répète pour tous les segments suivants, en les posant à tour de rôle.
Cette configuration offre des performances de lecture/écriture améliorées sur un seul disque (ou d'autres configurations RAID), mais elle n'offre aucune protection des données en cas de panne d'un disque; en fait, la perte de n'importe quel lecteur de l'ensemble entraîne la perte de l'ensemble. RAID 0 prend au moins deux disques.
RAID 1
RAID 1 utilise un processus appelé mise en miroir pour créer une copie redondante des données sur chaque disque membre de la matrice. Étant donné que RAID 1 duplique les données, la capacité utile totale est la moitié du total du disque, par rapport au RAID 0. Ainsi, par exemple, deux disques de 1 To, configurés en RAID 1, peuvent stocker un total de seulement 1 To. En cas de panne d'un disque, vous pouvez toujours accéder à vos données à partir du disque restant.
RAID 5
RAID 5 fonctionne de la même manière que RAID 0, mais il crée également une donnée supplémentaire appelée parité qui est dérivée mathématiquement des données existantes sur les autres disques. Ces données de parité, réparties uniformément entre tous les disques, permettent de recalculer les données d'origine si ces données ne sont pas accessibles, comme dans le cas d'une panne de disque. Il a une résilience similaire à RAID 1 - en ce sens que la matrice peut fonctionner si un disque tombe en panne - tout en offrant une partie de l'augmentation de vitesse d'un RAID 0. RAID 5 nécessite au moins trois disques physiques.
RAID 6
Semblable à bien des égards au niveau 5, le niveau RAID 6 ajoute des informations de parité supplémentaires, permettant à jusqu'à deux disques de tomber en panne sans affecter la disponibilité du système. RAID 6 nécessite un minimum de quatre disques physiques.
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RAID imbriqué
Vous pouvez également combiner les niveaux RAID pour obtenir des avantages supplémentaires. Cette technique, appelée RAID imbriqué , fusionne les disques physiques avec un niveau RAID et joint les disques logiques résultants dans un autre. Les niveaux RAID imbriqués sont écrits sous la forme de nombres à deux et trois chiffres :le premier chiffre est le niveau "le plus interne" qui régit les disques physiques, et les chiffres suivants indiquent comment les disques logiques sont combinés. Les niveaux RAID imbriqués répertoriés ci-dessous sont des exemples fréquemment utilisés, bien que plusieurs autres soient possibles.
RAID 10
Le niveau RAID 10, également écrit « 1+0 », combine les techniques et les avantages des niveaux 1 et 0. Dans RAID 10, vous configurez plusieurs ensembles de disques en miroir RAID 1, puis vous les joignez en un seul lecteur logique RAID 0. Par exemple, avec quatre disques, vous créez deux ensembles de disques logiques RAID de niveau 1 composés chacun de deux disques physiques. Les deux disques logiques sont ensuite combinés pour créer un seul disque RAID 0. RAID 10 présente deux avantages principaux :un fonctionnement continu malgré plusieurs pannes de disque et un traitement rapide des E/S. Les ensembles RAID 1 en miroir tolèrent chacun une panne de disque unique, bien que si les deux disques de l'une des configurations RAID 1 échouent, l'ensemble échoue.
RAID 50
Le niveau 50 est une combinaison des niveaux 5 et 0. Ici, plusieurs ensembles de niveau 5 sont des éléments d'un seul disque logique RAID 0. Chacun des ensembles de niveau 5 peut survivre à la panne d'un disque individuel. Le total peut survivre à la panne de deux disques ou plus, tant qu'aucun des ensembles de niveau 5 n'a plus d'un disque en panne. Par exemple, vous configurez neuf disques en trois groupes de niveau 5 de trois disques chacun. Chacun de ces groupes peut continuer malgré une panne d'un seul disque, de sorte que l'ensemble des neuf peut gérer jusqu'à trois pannes de disque tant qu'il n'en dépasse pas un par groupe.
RAID 100
Le niveau RAID 100, ou 1+0+0, utilise des disques en miroir RAID 1 combinés en deux ensembles RAID 0 ou plus. Les ensembles RAID 0 sont eux-mêmes combinés à nouveau avec un RAID 0 externe en un seul lecteur logique. Bien que coûteuse en termes de surcharge de disque, la mise en miroir occupant 50 % de l'espace disponible, elle offre des avantages de performances significatifs par rapport aux autres techniques. RAID 100 est bien adapté aux bases de données très volumineuses et très actives où la vitesse et la disponibilité sont importantes. RAID 100 nécessite un minimum de 8 disques :vous commencez par créer quatre disques RAID 1, puis fusionnez chaque paire de disques RAID 1 en deux ensembles de RAID 0, et enfin rejoignez les deux disques RAID 0 avec RAID 0 en un seul disque logique .
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Autres niveaux RAID, inhabituels ou obsolètes
Les niveaux RAID 2, 3, 4 et 7 existent également mais ne sont pas couramment utilisés ou sont obsolètes. Le niveau 2, par exemple, nécessitait une synchronisation complexe du mécanisme d'entraînement, augmentant les coûts et conduisant à son quasi-abandon. Le niveau 7 est une norme propriétaire développée par Storage Computer Corporation, qui a depuis cessé ses activités. Les niveaux 3 et 4 sont similaires au niveau 5, bien que moins courants.
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Matériel et logiciel
Des approches matérielles et logicielles existent pour la mise en œuvre de RAID. Les méthodes logicielles reposent en grande partie sur les fonctions de gestion de disque intégrées d'un système d'exploitation, telles que celles proposées par Windows Server de Microsoft, Mac OS X d'Apple et Linux. Cependant, lorsque vous utilisez l'approche logicielle pour RAID, cela augmente la charge de travail du processeur du serveur, ce qui peut affecter les performances globales du système.
L'alternative matérielle au RAID utilise un contrôleur de disque intelligent avec son propre processeur et sa propre mémoire. Cette approche n'impose que peu ou pas de charge supplémentaire au processeur principal, mais augmente le coût du matériel du serveur. Lors de la planification d'un système RAID, vérifiez votre matériel et vos logiciels pour vous assurer qu'ils prennent en charge le niveau RAID que vous souhaitez mettre en œuvre.
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RAID et SSD
Les techniques RAID fonctionnent avec des disques durs traditionnels (HDD) ou des disques SSD (Solid State Drives). Lorsque RAID 0 est appliqué à plusieurs SSD, les gains de performances d'E/S peuvent être impressionnants. Les performances augmentent avec le niveau 5 et le SSD peut cependant être compliqué. Une matrice RAID 5 peut être plus lente qu'un seul SSD pour les opérations d'écriture, car les disques écrivent la parité ainsi que les données utilisateur.
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RAID et sauvegardes
RAID ne remplace pas les sauvegardes de données régulières . Bien que la plupart des niveaux RAID réduisent les temps d'arrêt et suppriment la plupart des situations de panne de disque, ils ne peuvent pas compenser la perte de fichiers individuels, telle qu'une erreur humaine ou une corruption ou des pertes à l'échelle du système dues à un incendie ou à d'autres catastrophes physiques. Il est avantageux de considérer le RAID non pas comme une panacée, mais comme un outil supplémentaire pour améliorer la fiabilité et la disponibilité des serveurs.
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Conclusion
RAID est une technologie de stockage de données qui réunit plusieurs disques physiques (HDD ou SSD) en une seule unité. Selon la manière dont RAID est implémenté, il peut offrir une vitesse d'E/S nettement améliorée, des temps d'arrêt réduits ou une combinaison des deux. Connaître ce que proposent les différents niveaux peut vous aider à déterminer la mise en œuvre la mieux adaptée à vos besoins de stockage de données.
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