Qu'est-ce que les niveaux de stockage RAID 0, 1, 5, 10

Publié: 2022-03-25

Qu'est-ce que le Raid et ses différents types ? "RAID" ("Redundant Array of Independent Disks", parfois appelé "Redundant Array of Inexpensive Disks") est une technologie de virtualisation du stockage qui intègre plusieurs disques durs dans des composants logiques pour assurer la redondance des données, l'amélioration des performances, ou les deux.

C'est le contraire de l'ancienne idée des lecteurs de disque mainframe de haute qualité, appelés «disque unique à gros coût» ou SLED.

Qu'est-ce que Raid exactement ? Quels en sont les différents types ?

Les données sont réparties sur les disques selon diverses méthodes, connues sous le nom de niveau RAID, en fonction de la quantité de redondance et des performances. Les différents schémas ou mises en page pour la distribution des données sont identifiés par le terme "RAID" et suivis de chiffres. Par exemple, RAID 1 ou RAID 2.

Chaque schéma, ainsi que le niveau RAID, présente différents niveaux d'équilibre entre les principaux objectifs de disponibilité, de performances de fiabilité et de capacité. Les niveaux RAID supérieurs à RAID 0 protègent les erreurs de lecture de secteur irrécupérables et contre la possibilité de pannes de tous les disques physiques.

Aperçu

Un certain nombre de niveaux RAID utilisent un schéma de protection contre les erreurs connu sous le nom de "parité", qui est une méthode extrêmement populaire utilisée dans le domaine des technologies de l'information. Il fournit une tolérance aux pannes pour une collection particulière de données.

De nombreux niveaux RAID utilisent le XOR de base. Cependant, RAID 6 utilise deux parties distinctes basées sur la multiplication et l'addition dans la correction d'erreur Reed-Solomon ou le champ Galois spécifique.

Le RAID peut également offrir la sécurité des données à l'aide de disques à semi-conducteurs (SSD) sans le coût d'un système SSD complet. Par exemple, un SSD rapide pourrait être mis en miroir à l'aide d'un lecteur électronique. Pour fournir la vitesse la plus rapide possible, il faut le bon contrôleur qui utilise le SSD rapide pour chaque opération de lecture. C'est ce qu'on appelle le "RAID hybride".

Niveaux standards

Au début, il y avait cinq niveaux de RAID. Depuis, de nombreuses variantes se sont développées avec plusieurs niveaux imbriqués ainsi qu'un certain nombre de niveaux non standards (la plupart exclusifs) . Les niveaux RAID, ainsi que leurs formats de données associés, peuvent être standardisés via la norme SNIA (Storage Networking Industry Association) dans la norme Common RAID DDF PDisk Drive Format :

RAID 0

C'est une forme de rayures. Cependant, il n'y a pas de miroir ni même de parité. En comparaison avec un volume fractionné , la capacité de son volume est exactement la même. Il s'agit de la capacité totale des disques de l'ensemble. Cependant, étant donné que la répartition répartit le contenu de chaque fichier sur tous les lecteurs de l'ensemble, la défaillance d'un lecteur peut entraîner la disparition de l'ensemble des fichiers ou du volume.

Contrairement au cas des volumes fractionnés, ils conservent les fichiers qui se trouvent sur les disques non défaillants. L'avantage est que la vitesse des opérations de lecture et d'écriture dans un fichier particulier sera augmentée par le nombre de lecteurs. Contrairement aux volumes fractionnés, les opérations de lecture et d'écriture sont effectuées simultanément.

RAID 1

RAID 1 consiste en une mise en miroir des données, mais sans suppression ni parité. Les données sont écrites de la même manière sur plusieurs lecteurs, ce qui se traduit par la « collection en miroir » comprenant les lecteurs.

Cela signifie que chaque demande de lecture est gérée par n'importe quel lecteur de l'ensemble. Si la demande est envoyée à tous les lecteurs de la collection, elle peut être servie par celui qui est en mesure d'accéder initialement (en fonction de sa latence de rotation) , ce qui améliore les performances.

Le débit de lecture soutenu, à condition que le contrôleur ou le programme soit optimisé pour cela, est similaire au débit total de chaque lecteur de l'ensemble, exactement comme le niveau précédent. Le débit de lecture réel de nombreuses implémentations RAID 1 est plus lent que celui du disque le plus puissant.

Le débit d'écriture est généralement plus lent car chaque lecteur doit être mis à niveau, et celui dont la vitesse est la plus faible limite la vitesse d'écriture. La matrice continuera de fonctionner tant qu'au moins un disque fonctionnera.

RAID 2

RAID 2 consiste en une répartition au niveau du bit basée sur la parité du code de Hamming. La rotation de chaque axe de disque est synchronisée et les données sont divisées de sorte que chaque bit séquentiel soit stocké sur un lecteur. La parité du code de Hamming peut être calculée sur des bits identiques et est conservée sur au moins un lecteur pour la parité.

Ceci n'a qu'une importance historique. Même s'il était utilisé sur certaines machines plus anciennes (par exemple, celle des Thinking Machines CM-2), au moment de la rédaction, il n'est utilisé dans aucun système disponible dans le commerce.

RAID 3

RAID 3 est une répartition au niveau des octets dédiée à la parité. La rotation de chaque axe de disque est synchronisée. Les données sont divisées de sorte que chaque octet séquentiel se trouve sur un lecteur entièrement différent. La parité est calculée sur des octets identiques et stockée sur un lecteur de parité séparé. RAID 3 n'est pas largement utilisé dans le monde réel, mais des implémentations existent.

RAID 4

RAID 4 consiste en une répartition au niveau des blocs avec une parité dédiée. Ceci était auparavant utilisé par NetApp mais est maintenant largement remplacé par une version privée de RAID 4 qui a deux disques de parité, connue sous le nom de RAID-DP.

Le principal avantage de RAID 4 par rapport à RAID 2 et 3 est la parallélisation des E/S. Autrement dit, dans RAID 2 et 3, l'opération d'E/S de lecture unique implique la lecture de l'ensemble du réseau de lecteurs de données ; cependant, avec RAID 4, une opération de lecture d'E/S n'a pas besoin d'être répartie sur tous les disques. À son tour, il existe un plus grand nombre de processus d'E/S pouvant être exécutés en parallèle, ce qui améliore l'efficacité des petits transferts.

RAID 5

RAID 5 comprend une répartition au niveau du bloc qui a une parité distribuée. Contrairement au RAID 4, les informations de parité sont partagées entre les disques, ce qui nécessite que chaque disque, moins un, soit en fonctionnement. Si un seul lecteur, les lectures futures peuvent être calculées à l'aide de la parité distribuée pour garantir que les données ne peuvent pas être perdues. RAID 5 nécessite au moins trois disques.

Comme toutes les idées à parité unique, les implémentations massives de RAID 5 sont sensibles aux dysfonctionnements du système. Cela s'explique par les tendances en matière de temps nécessaire pour reconstruire une matrice et la possibilité de défaillance des disques au cours du processus de reconstruction. La reconstruction d'une matrice implique l'utilisation de tous les disques pour lire les données, ce qui pourrait entraîner une autre panne de disque et même la destruction de toutes les matrices.

RAID 6 comprend une répartition au niveau des blocs, qui a une double parité de distribution. La double parité permet de tolérer les pannes jusqu'à 2 disques défaillants. Cela signifie que les groupes RAID plus grands sont plus réalisables, en particulier dans les systèmes à haute disponibilité, car les disques de plus grande capacité peuvent prendre plus de temps à réparer.

RAID 6

RAID 6 nécessite au moins quatre disques. Comme RAID 5, une seule panne de disque peut entraîner une baisse des performances de l'ensemble de la matrice jusqu'à ce qu'elle soit remplacée. En utilisant des disques de différentes sources, il est possible d'atténuer les problèmes les plus courants liés au RAID 5. Plus la capacité du disque est grande et le nombre de matrices grand, moins il devient vital de choisir RAID 6.

RAID logiciel

Il est crucial de comprendre qu'un contrôleur RAID est la partie centrale d'un système RAID. Il joue une fonction essentielle dans la distribution des données entre les matrices de disques RAID qui incluent chaque RAID matériel et RAID logiciel.

Le RAID logiciel utilise les capacités fournies par le RAID logiciel. Il s'agit du logiciel RAID ou du pilote RAID intégré au système d'exploitation des serveurs. Cette méthode ne nécessite pas de matériel supplémentaire pour relier les périphériques de stockage. Cependant, cela pourrait augmenter la charge de traitement globale sur les serveurs et entraîner des calculs RAID lents et d'autres fonctions exécutées par le gadget.

De nombreux systèmes d'exploitation de serveur sont capables de prendre en charge les configurations RAID, telles que celles de Microsoft, Apple et diverses versions de systèmes Unix/Linux. La plupart du temps, le RAID logiciel dépend du système d'exploitation utilisé. Il est donc déconseillé pour les divisions partagées entre plusieurs systèmes d'exploitation.

Avantages

Nous pouvons créer une configuration RAID pour le même système d'exploitation (par exemple, Ubuntu) puis l'appliquer à d'autres systèmes similaires.
L'installation d'un RAID logiciel est rentable car elle ne nécessite aucun équipement matériel supplémentaire.
La reconfiguration des niveaux RAID est possible car les configurations sont flexibles et peu complexes.
La plupart des systèmes d'exploitation sont compatibles avec les configurations du logiciel RAID, ce qui facilite l'installation et l'exécution des tâches de configuration qui aident à résoudre divers problèmes.
Le RAID logiciel convient principalement au traitement des RAID de base 0, 1 et 10 qui ne créent pas de charge supplémentaire sur le système.

Désavantages

Les défaillances du système sur les serveurs pourraient avoir un effet négatif sur l'intégrité des données.
L'implémentation du RAID logiciel n'est pas bénéfique s'il y a plusieurs pilotes sur le système car certains conflits peuvent survenir.
Certains systèmes d'exploitation ne prennent en charge que certaines plages de RAID.
Le RAID logiciel a le potentiel d'avoir un impact significatif sur la charge du système lors de la réalisation d'une configuration RAID complexe.
Il n'y a pas beaucoup d'opportunités d'utiliser RAID sur un système d'exploitation en cluster.
Réparer un disque défaillant peut être complexe.
Le RAID logiciel est sensible aux logiciels malveillants et aux virus car il s'exécute dans le système d'exploitation du serveur utilisé pour les serveurs principaux.

Nous examinons le RAID logiciel et certaines de ses forces et faiblesses. Nous pouvons conclure que cette approche peut être utilisée pour de petits projets avec des budgets limités et pour des situations où l'informatique et la sécurité des données sont économes en énergie. La récupération de disque et les données rapides ne sont pas des priorités absolues.

Il est essentiel de savoir qu'il ne s'agit que de suggestions générales, car les options dépendent des besoins du projet et du travail à effectuer.

RAID matériel

Le RAID matériel signifie que tous les disques se connectent au contrôleur RAID matériel situé sur une carte ou un serveur RAID individuel ou intégré à la carte mère. Les contrôleurs RAID matériels gèrent les configurations et les matrices RAID. Il peut prendre en charge plusieurs niveaux de RAID.

Dans certaines situations, le contrôleur RAID peut fonctionner comme une version miniature des ordinateurs. C'est parce qu'ils sont équipés de processeurs spécialement conçus pour accomplir leur travail.

Dans l'installation RAID matériel, les disques se connectent directement les uns aux autres via la carte contrôleur RAID. Cela ne se limite pas aux gros serveurs mais aussi aux ordinateurs de bureau. Le RAID matériel de traitement fait référence à des contrôleurs distincts (tels que ATA RAID, SATA, DELTA PLC, etc.) sur le système de stockage.

Étant donné que le RAID est contrôlé et traité par la carte contrôleur, il n'y a pas de charge supplémentaire pour le processeur du serveur. Le RAID matériel peut également fournir plusieurs autres fonctions supplémentaires telles que l'option d'échange de disques en cas de panne d'un seul disque. De plus, le RAID matériel est plus cher que le RAID logiciel, mais il est plus efficace et a une meilleure compatibilité fonctionnelle.

Avantages

Il est facile de déplacer la boîte entre les serveurs, les ordinateurs et le système d'exploitation.
Un niveau élevé d'efficacité du système est crucial pour les systèmes plus anciens qui ne sont pas en mesure d'augmenter la puissance de calcul des ordinateurs.
La protection contre la corruption et la perte de données peut se produire en cas de coupure de courant pendant la production de copies de sauvegarde, car le RAID matériel utilise des batteries de sauvegarde et sa mémoire flash interne.
Il y a moins de problèmes lors de l'utilisation de systèmes RAID dans le processus de création de copies de sauvegarde ainsi que de récupération de données.
Le RAID matériel utilise sa mémoire cache pour créer des copies de sauvegarde et récupérer des données.
La flexibilité de configuration RAID qui est difficile à obtenir sans le bon équipement.
D'autres niveaux RAID peuvent être utilisés, mais ils nécessiteront des ressources plus importantes.
Il fonctionne bien sur tous les types de disques.
Compatibilité avec une variété de systèmes d'exploitation.

Désavantages:

Il est également plus coûteux car il nécessite plus de matériel.
Une chose intéressante est que le RAID matériel peut avoir un taux d'efficacité inférieur pour certains projets et tâches, compte tenu de son coût.
Lorsque le contrôleur RAID tombe en panne, il doit être remplacé par un modèle de remplacement pour éviter tout dysfonctionnement. Si un contrôleur de remplacement n'est pas disponible immédiatement, des retards de performances du système peuvent survenir.
Avec le RAID matériel, il est possible de rencontrer des difficultés lors de l'installation de disques durs de différents fabricants ou de l'installation de disques SSD et HDD.

En analysant les avantages/inconvénients du RAID matériel, nous voyons qu'il s'agit d'une option viable pour aider à des projets plus coûteux qui n'ont pas de limites budgétaires. De plus, c'est une option idéale lorsque la sécurité des données et la puissance de l'informatique sont essentielles. Dans certains cas, le RAID matériel peut être mieux adapté aux projets connectés à des périphériques techniques, car l'interaction avec les périphériques de stockage peut causer des problèmes.

RAID hybride

Dans certains cas, il est possible qu'une offre RAID hybride soit meilleure. Par exemple, si le RAID peut être intégré au BIOS de la carte mère, il pourrait fournir des données redondantes supplémentaires lorsque le système est sous tension et pourrait aider à arrêter la corruption des données.

Avantages

Dans de nombreux cas, les systèmes RAID hybrides sont équipés d'une interface utilisateur graphique qui peut être utilisée pour faciliter la configuration RAID.
Le RAID hybride coûte peu et est idéal pour une variété de projets.
Le RAID hybride est généralement capable de fonctionner sur plusieurs systèmes exécutant le même système d'exploitation.
Le RAID hybride peut protéger contre les défaillances du système de démarrage lors du démarrage, qui pourraient être causées par une erreur système ou des défaillances similaires.

Désavantages

Il existe également des problèmes concernant les échanges de disques ainsi que la récupération de données.
Un RAID hybride peut entraîner une charge excessive sur les serveurs, ce qui peut affecter la productivité.
Certains systèmes d'exploitation (en particulier les plus récents) peuvent nécessiter une mise à jour régulière des pilotes RAID. Cela pourrait provoquer des conflits de pilotes.
Étant donné que le logiciel RAID est sensible aux virus, il pourrait avoir un modèle de menace moins sécurisé.

Le RAID hybride est cependant un excellent choix, mais il peut avoir quelques particularités. C'est pourquoi il est idéal pour une variété de projets. Il est recommandé de sélectionner le RAID hybride si vous savez à l'avance quels problèmes pourraient survenir et quels sont les meilleurs moyens de résoudre ces problèmes.

De plus, cela pourrait être un choix idéal si votre projet nécessite à la fois un RAID logiciel et matériel. Mais ces projets sont généralement très spécifiques. En fin de compte, il est essentiel de se rappeler que la décision finale sera basée uniquement sur les objectifs et les exigences uniques de votre projet.