RAID

Introduction

RAID : "Redundant Arrays of Inexpensive/Independent Disk"

idée de base :

grappe de DD pour combiner plusieurs petits en un gros en apparaissant comme une unité logique. Peut être rendu tolérante aux pannes en sauvegardant des copies et en achetant des spares

La technologie RAID permet de : 

• augmenter la capacité, grâce aux agrégats de partitions qui permettent de créer des partitions s'étendant sur plusieurs disques.
• améliorer les performances, grâce au Striping qui permet de lire et d'écrire sur plusieurs disques simultanément pour en augmenter le débit. (voir RAID 0).
• apporter la tolérance de panne, on se prémunit ainsi contre les défaillances disque. 

différents types de RAID

les plus connus et utilisés : 0 1 3 5 (10 01) à noter que le 0 n’est pas redondant car il agit en stripping (bande)
moins connus et moins utilisés 2 4 6 7 S H

• raid 1 beaucoup mis en place sur des AD ou des SAN gérant des VM car beaucoup de lecture et peu d’écriture
• raid 0 et raid 1 nécessite au moins 2 disques ou partitions alors que raid 3+ nécessite 3 disques minimum ; permet une lecture / écriture n fois plus rapide mais perte de 50% du stockage
• raid 5 : écriture n-1 plus rapide, lecture également même si ça peut atteindre n en cas d’optimisation
• raid 6 = meilleur tolérance de panne (car jusqu’à 2 sans problème contre 1 en raid 5 par ex)

gestionnaire

Le RAID peut être géré de façon logiciel, pseudo-hardware ou hardware. Par voie logiciel, la partition système ne peut bénéficier du mode RAID puisque c'est elle qui gère le RAID. Par voie matériel, le système est plus rapide et devient transparent pour le système d'exploitation dont la partition peut ainsi être intégré dans le RAID

 

• gestionnaire de raid logiciel mais pas optimum car il consomme de la ressource et nécessite un OS donc une machine donc un disque dédié, exclu du raid
• gestionnaire de raid matériel plus opti mais plus cher et risque de panne matériel

Principaux niveaux de RAID

RAID 0 - stripping

 

 

principe :

paire de disque non redondants avec striping et sans parité

lecture / écriture en simultanément sur chaque disque

 

avantage : 

meilleure performance et efficacité de stockage que tous les autres RAID    

 

inconvénient : 

perte de toutes les données en cas de panne

 

 

 

 

 

 

 

RAID 1 - mirroring

principe :

paire de disques redondants qui vont contenir les informations en double (miroir). Les données sont écrites en double sur une paire de disques qui apparaissent à l'ordinateur comme un seul disque

 

avantage : 

lecture écriture sur les disques en simultané = meilleur perf

 

inconvénient : 

miroir donc tolérance de panne sur 1 disque

 2 disques mais pas + de stockage

 

 

 

RAID 3 

• principe  : les données sont réparties sur un groupe de disque +1 pour la parité (utilise les données ECC intégrées dans chaque secteur pour la détection des erreurs)
• avantage : 

• • reconstruction des données est accomplie en effectuant un OU exclusif (XOR) sur l'information enregistrée sur les autres disques.
  • Les enregistrements sont distribués sur tous les disques pour optimiser le taux de transfert
• inconvénient : lecture/écriture nécessite tous les disques donc pas de lecture/écriture d’info en même temps (ok pour mono utilisateur ou mono tâche en petite taille seulement)
  

 

RAID 5 

même principe que le 3 mais les bandes supportées plusieurs entrées et sorties en même temps + les données de parités sont sauvegardées à tour de rôles sur les bandes des diff disques = pas de perte en cas de panne car remplacement et reconstruction

 

 

avantage : 

• rapide car permet plusieurs opérations d'entrée/sortie simultanées    
• convient au multitâche et multi utilisateur tolérance de panne donc sécurité pas que performance

 

inconvénient : 

parité sauvegarder en alternance donc stockage du raid = n-1 disque sacrifice de capacité de stockage effective d’un disque (le spare ne compte pas dans la capacité totale)

 

 

 

les grappes de disques sont identiques à celles de RAID 3, à l'exception du fait que des grandes bandes sont utilisées pour permettre plusieurs opérations d'entrée/sortie simultanées, et que chaque disque sauvegarde à tour de rôle les données de parité pour différentes séries de bandes.

Puisqu'il n'y a pas de disque de parité désigné, tous les disques contiennent des données, et ainsi les opérations de lecture peuvent s'effectuer simultanément sur tous les disques.

Les opérations d'écriture effectuent en général un accès à un seul disque de données en plus du disque de parité pour cet enregistrement. En RAID 5, on sacrifie à la capacité de stockage effective la capacité d'un seul disque pour sauvegarder les données de parité. C'est à dire qu'il faut minimum 3 disques, et que la capacité réelle disponible est égale à la totalité de la capacité
de n-1 disques.

⇒ Le RAID 5 est la meilleure architecture pour des environnements multi-utilisateurs qui cherchent la sécurité et pas uniquement de la performance !

 

RAID 6 vs RAID 5

• RAID 6 : Similaire au RAID 5 mais avec deux blocs de parité, ce qui permet de tolérer la perte de deux disques simultanément.
• Tolérance aux pannes accrue : Meilleure protection des données par rapport au RAID 5 qui ne supporte que la perte d’un seul disque

RAID 10 (1 + 0)

• Performances élevées : Combine les avantages du RAID 0 (performances) et du RAID 1 (redondance).
• Coût élevé : La capacité utile est divisée par deux en raison du mirroring, ce qui nécessite deux fois plus de disques pour la même capacité de stockage utile.

 

Récapitulatif 

iveau	avantages	inconvénients
RAID 0	Performances en Lecture / Écriture (n fois plus rapide)	Capacité des n disques + pas de tolérance des pannes
RAID 1	Performances en Lecture (n fois plus rapide)	Perte d'espace disque
RAID 3	Performances en Lecture / Écriture (n-1 fois plus rapide) Capacité des n-1 disques	Ne permet pas les entrées/sorties simultanées. Peu utilisé
RAID 5	Performances en Lecture(n fois plus rapide),en Écriture (n-1 fois plus rapide + Possibilité de changer un disque défectueux à chaud	Dégradation des performances lors de la reconstitution du disque défectueux

Disque de spare

Ils permettent de limiter la vulnérabilité d'une solution. Un disque complémentaire est affecté à une unité RAID mais n'est pas utilisé au quotidien. Il est appelé disque de rechange. Lorsqu'un disque de la grappe vient à défaillir, le disque de rechange prend immédiatement et automatiquement son relais. Ce disque est alors reconstruit à partir des données présentes sur les autres disques, ce qui peut durer plusieurs heures en fonction de la quantité de données. Une fois le disque reconstruit, le système revient à un niveau optimal de sécurité et de performances. Une fois le disque de rechange mis en service, il faut procéder à l'échange physique du disque en panne par un nouveau disque qui pourra jouer le rôle de nouveau disque de rechange.

 

hot Spare : Un disque de réserve inactif prêt à remplacer automatiquement un disque défaillant dans le RAID, sans intervention manuelle, minimisant ainsi le temps de reconstruction et le risque de perte de données.