Le RAID

Par Laure BIHOUIS

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SOMMAIRE

Introduction Description et concept Amlioration de la fiabilit Les diffrents types de systmes RAID Les diffrents niveaux de RAID Les niveaux de RAID combins Tableau comparatif des RAID les plus courants Fiabilisation et rglages dune installation RAID Les possibilits et les limites du RAID

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INTRODUCTION

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Introduction - Dfinition En informatique, le mot RAID dsigne une technologie permettant de stocker des donnes sur de multiples disques durs afin damliorer certaines caractristiques essentielles de lensemble en fonction du type de RAID choisi, quil sagissent de la tolrance aux pannes, de lintgrit des donnes, ou des performances de lensemble.

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Introduction La signification du RAID Le RAID est lacronyme suivant :

Redundant Array of Inexpensive / Independent Disk

Ce qui signifie ensemble redondant de disques non coteux et ensemble redondant de disques indpendants.

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Introduction - A quoi le RAID sert ?Augmenter la capacit, grce aux agrgats de partitions qui permettent de crer des partitions stendant sur plusieurs disques.Amliorer les performances, grce au stripping qui permet de lire et dcrire sur plusieurs disques simultanment pour en augmenter le dbit.Apporter la tolrance de panne, on se prmunit ainsi contre les dfaillances disque.

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DESCRIPTION ET CONCEPTS

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Description et concepts La Concatnation La concatnation consiste mettre bout bout un nombre quelconque de volumes de stockage de donnes de faon ce quils nen forment plus quun seul dont la capacit est la somme de celles des constituants. La taille des constituants peut tre quelconque et diffrer dun constituant lautre.

La concatnation noffre pas de rel avantage en matire de performance. La probabilit de dfaillance croit donc avec le nombre de constituants.

Pour ces deux raisons, la concatnation est trs peu utilise.

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Description et concepts Lagrgation par bandes (striping) Lagrgation par bandes est une mthode similaire la concatnation mais en dcoupant pralablement en bandes de taille fixe un nombre quelconque de volumes de donnes de taille identique. On alterne alors une bande de chaque volume pour crer le volume agrg par bandes.

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AMELIORATIONDE LAFIABILITE

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Amlioration de la fiabilit Miroitage (mirroring) Le miroitage consiste utiliser plusieurs units de stockage de donnes et stocker des donnes identiques sur chacune. Ainsi, chaque unit contient tout moment exactement les mmes donnes que les autres, on parle alors de disques miroirs.

Les modifications des donnes se font de manire simultane sur toutes les units de stockage, ainsi, en cas de panne dune unit de stockage, les donnes sont toujours accessibles sur les units restantes.

Cette configuration pnalise lgrement les performances, mais a surtout linconvnient dtre particulirement onreuse, la fiabilit de lensemble tant directement proportionnelle au nombre dunits de stockage.

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Amlioration de la fiabilit Parit et redondance Le miroitage savre tre une solution onreuse, puisquil est ncessaire dacqurir les priphriques de stockage en plusieurs exemplaires. Aussi, partant du principe que plusieurs units de stockage ont une faible probabilit de tomber en panne simultanment, dautres systmes ont t imagins, dont ceux permettant de rgnrer les donnes manquantes partir des donnes restant accessibles et dune ou plusieurs donnes supplmentaires, dites de redondance.

Le systme de redondance le plus simple et le plus largement utilis est le calcul de parit. Ce systme repose sur lopration logique XOR et consiste dterminer si sur n bits de donnes considrs, le nombre de bits ltat 1 est pair ou impair. Si le nombre de 1 est pair, alors le bit de parit vaut 0. Si le nombre de 1 est impair, alors le bit de parit vaut 1. Lorsque lun des n+1 bits de donnes ainsi forms devient indisponible, il est alors possible de rgnrer le bit manquant en appliquant nouveau la mme mthode sur les n lments restants.

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LES DIFFERENTS TYPES DE SYSTEMES RAID

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Les diffrents types de systmes RAID Le RAID Logiciel En Raid logiciel, le contrle du Raid est intgralement assur par une couche logicielle du systme dexploitation via le contrleur standard des disques durs. Cette couche sintercale entre la couche dabstraction matrielle et la couche du systme de fichiers.

Avantages

- cest la mthode la moins onreuse puisquelle ne demande aucun matriel complmentaire. - cette mthode possde une grande souplesse dadministration. - cette mthode prsente lavantage de la compatibilit entre toutes les machines quipes du mme logiciel de Raid.

Inconvnients

- Linconvnient majeur est que cette mthode repose sur la couche dabstraction matrielle des priphriques qui composent le volume Raid. Pour diverses raisons, cette couche peut tre imparfaite et manquer de certaines fonctions importantes (dtection et diagnostique des dfauts matriels, prise en charge du remplacement chaud des units de stockage). - La gestion du Raid monopolise des ressources systmes qui pourraient tre employs dautres fins. La baisse de performances due la gestion logicielle du Raid est particulirement sensible dans des configurations o le systme doit transfrer plusieurs fois les mmes donnes. - Le Raid logiciel ne peut pas servir hberger les fichiers du systme dexploitation puisque cest justement ce dernier qui permet dy accder.

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Les diffrents types de systmes RAID Le RAID logiciel (suite) La plupart des systmes dexploitation grands publics permettent dj de mettre en uvre le Raid logiciel, quil sagisse de Microsoft Windows ou dune distribution Linux quelconque.

Microsoft windows Xp gre logiciellement le Raid 0 et 1.Microsoft windows 2003 Server gre logiciellement le raid 0,1 et 5.Le noyau Linux (>= 2.6) gre logiciellement le Raid 0, 1, 5, 6 et 10.

Le Raid logiciel de Linux nest pas compatible avec celui de Microsoft Windows.

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Les diffrents types de systmes RAID Le RAID matriel Dans le cas du Raid matriel, une carte ou un composant est ddi la gestion des oprations. Il sagit gnralement dune carte dextension PCI plus ou moins perfectionne, disposant de connecteurs classiques (IDE, SATA, SCSI). Il peut sagir galement dune baie disque externe totalement indpendante et relie au systme par une connection SCSI, Fibre Channel, ou iSCSI.Avantages - Les contrleurs Raid matriels permettent la dtection des dfauts, le remplacement chaud des units dfectueuses et offrent la possibilit de reconstruire de manire transparente les disques dfaillants. - La charge systme est allge. - Les vrifications de cohrence, les diagnostiques et les maintenances sont effectus en arrire plan par le contrleur sans solliciter de ressources systme.Inconvnients - Les contrleurs Raid matriels utilisent chacun leur propre systme pour grer les units de stockage. En consquence, les disques transfrs dun systme un autre ne pourront pas rcuprs si le contrleur Raid nest pas exactement le mme.

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LES DIFFERENTS NIVEAUX DE RAID

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Les diffrents niveaux de RAID Le RAID 0Le RAID 0 :Appel aussi Striping, les donnes sont rparties sur au moins deux disques sous formes dagrgats par bandes.Cette mthode de gestion des disques amliore uniquement la vitesse en lecture et en criture. Le dbit de la grappe de disque en Raid 0 est gale au dbit dun disque multipli par le nombre de disques.Elle napporte aucune scurit des donnes, la perte dun disque entrane la perte des donnes de tous les disques de la grappe.

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Les diffrents niveaux de RAID Le RAID 1Le RAID 1 :Appel aussi mirroring ou duplexing. Le mirroring utilise un seul contrleur pour tous les disques, alors que le duplexing utilise un contrleur par disque ce qui permet de tolrer la panne dun contrleur.Ce systme accrot la scurit des donnes par duplication dun disque ce qui permet de tolrer la panne dun contrleur.Il amliore les performances en lecture par accs simultans aux deux disques.

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Les diffrents niveaux de RAID Le RAID 5Le RAID 5 :Le disque de contrle est reparti entre tous les disques.Les disques travaillent tous autant.Si les disques sont compatibles hot plug, ce mode permet lchange de disque chaud.Il amliore la vitesse en lecture et en criture.

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LES NIVEAUX DE RAID COMBINES

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Les niveaux de RAID combins Le RAID 10Le RAID 10 :Cest une combinaison entre lagrgat et le miroir. Le systme se comporte comme un Raid 1 de deux volumes en Raid 0. Ce systme est plus sr et plus performant quun Raid 5 car il permet la perte de deux disques sur le mme volume en Raid, mais son cot en espace disque est plus important.Aussi appel Raid 1 + 0.

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Les niveaux de RAID combins Le RAID 15Le RAID 15 : Il permet dobtenir un volume agrg par bandes avec redondance rpartie trs fiable. Chaque grappe contenant au minimum deux disques, et un minimum de trois grappes tant ncessaire, il faut au minimum six units de stockage pour crer un volume Raid 15. Ce mode est trs fiable puisquil faut que tous les disques de deux grappes diffrentes cesse de fonctionner pour le mettre en dfaut. Ce mode est cependant coteux par rapport la capacit obtenue.

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TABLEAU COMPARATIFDES RAID LES PLUS COURANTS

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Tableau comparatif des RAID les plus courants

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FIABILISATION ET REGLAGES DUNEINSTALLATION RAID

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Fiabilisation et rglages dune installation RAID Redondance de contrleurs Un paramtre ne pas oublier dans la conception dun RAID est le nombre dinterfaces contrlant les disques. En effet, le contrleur RAID est un lment indispensable au fonctionnement de lensemble, sil vient dfaillir, il entrane lindisponibilit de tous les lments du RAID.

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Fiabilisation et rglages dune installation RAID Enfichage chaud On parle abusivement de disques pouvant tre enfichs chaud (disques hotplug), alors quen ralit, cest la baie de disque du systme ainsi que le contrleur qui doivent tre conus de manire permettre le retrait ou linsertion de disques durs alors que le systme est sous tension. Cette fonctionnalit nest pas disponible avec toutes les technologies :Bien quil ny ait gnralement pas de dommages physiques, les disques IDE ne supportent pas cette fonctionnalit.Cette fonctionnalit est supporte par des disques SATA.Cette fonctionnalit est supporte par des disques SCSI.

Cela permet :Dajouter des disques de manire dynamique, de sorte quil soit possible de faire voluer le systme de stockage de donnes.De remplacer un matriel dfectueux sans quil soit ncessaire dinterrompre le fonctionnement du systme informatique.

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Fiabilisation et rglages dune installation RAID Disques de rechange Les disques de rechange (spare) permettent de limiter la vulnrabilit dune solution. Un disque complmentaire est affect une unit RAID mais nest pas utilis au quotidien. Lorsquun disque de la grappe vient dfaillir, le disque de rechange prend immdiatement et automatiquement son relais. Ce disque est alors reconstruit, le systme revient un niveau optimal de scurit et de performances.

Une fois le disque de rechange mis en service, il faut procder lchange physique du disque en panne par un nouveau disque qui pourra jouer le rle de nouveau disque de rechange.

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LES POSSIBILITES ET LES LIMITES DU RAID

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Les possibilits et les limites du RaidCe que peut faire le Raid

- Rduire les risques dindisponibilit en cas de dfaillance dune unit de stockage. - Rduire les risques de perte de donnes en cas de dfaillance dune unit de stockage. - Amliorer les performances.

Ce que ne peut pas faire le Raid

- Empcher totalement la perte de donnes cause de dfaillances matrielles en cascade. - Empcher la perte de donnes cause dune erreur humaine. - Dispenser de faire des sauvegardes rgulires.

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