La technologie RAID aide les entreprises à gérer le stockage de leurs disques durs de différentes manières. En déployant plusieurs disques dans une configuration RAID au sein d’une même grappe, les équipes de stockage peuvent recourir à des technologies de protection, de performance ou de restauration pour les disques durs (HDD).
Si votre entreprise envisage de mettre en place une grappe RAID, découvrez chacune des principales configurations afin de déterminer celle qui conviendrait le mieux à votre organisation. Ce guide présente la conception de chacune des configurations RAID les plus populaires, ainsi que leurs avantages et leurs inconvénients.
Explication des niveaux RAID
- Qu’est-ce que le stockage RAID ?
- Comment fonctionne le RAID ?
- Quels sont les types de mise en œuvre du RAID ?
- Quels sont les différents niveaux RAID ?
- En résumé : utiliser efficacement le RAID dans votre entreprise
Qu’est-ce que le stockage RAID ?
RAID signifie « Redundant Array of Independent Disks », soit une matrice redondante de disques indépendants. Il s’agit d’une technologie de stockage conçue pour améliorer la tolérance aux pannes des disques durs. Le RAID est mis en œuvre dans des grappes d’au moins deux disques qui fonctionnent ensemble. Le nombre exact de disques dépend de l’implémentation choisie.
Les différentes configurations RAID offrent des avantages différents aux systèmes de stockage d’entreprise. Bien que le RAID puisse être un outil utile de tolérance aux pannes, il ne convient pas pour remplacer les solutions de sauvegarde. Certaines implémentations RAID ne peuvent résister qu’à la défaillance d’un seul disque et laissent peu de marge face aux problèmes matériels naturels ou imprévus.
Comment fonctionne le RAID ?
Cela dépend de l’implémentation RAID concernée, mais, de manière générale, deux disques ou plus fonctionnent ensemble pour améliorer les performances de lecture et d’écriture des données. Un contrôleur RAID ou un pilote sert à gérer les disques. Le RAID repose sur trois approches principales — répartition, mise en miroir et parité — selon la configuration. Certaines configurations RAID améliorent les performances, tandis que d’autres renforcent la tolérance aux pannes. Certaines font les deux. Nous examinerons ces trois approches plus en détail dans la suite de cet article.
Quels sont les types de mise en œuvre du RAID ?
Le stockage RAID propose trois méthodes de mise en œuvre standard : matérielle, logicielle et basée sur le micrologiciel.
RAID matériel
Un contrôleur matériel dédié fournit les services RAID matériels. Le service informatique peut déployer le RAID matériel de deux façons : avec une carte contrôleur RAID externe ou avec un RAID-on-Chip interne :
- Une carte contrôleur RAID est une carte d’extension enfichable qui se connecte à un emplacement de carte mère PCIe ou PCI-X. La carte intègre un processeur RAID et des processeurs d’entrée/sortie, des processeurs spécialisés qui chargent et stockent les données en mémoire et exécutent des instructions, ainsi que des interfaces pour les disques. Ces cartes sont coûteuses, mais comme elles sont indépendantes de l’hôte, toutes les opérations RAID sont déchargées du processeur central vers la carte dédiée.
- RAID-on-Chip est une puce unique placée sur la carte mère qui intègre l’interface hôte, les interfaces d’E/S pour les HDD, le processeur RAID et un contrôleur mémoire.
RAID logiciel
Le RAID logiciel fournit les services RAID depuis l’hôte. Il existe sous deux formes : le RAID défini par logiciel, qui s’exécute depuis le système d’exploitation (OS), et le RAID logiciel hybride, qui intègre un composant matériel afin de réduire la charge du processeur :
- Le RAID exclusivement logiciel est le moins coûteux des types de RAID. Souvent intégré nativement au système d’exploitation, il s’agit d’une application logicielle basée sur l’hôte qui gère les calculs RAID pour les disques durs connectés. Elle est reliée via un adaptateur de bus hôte (HBA) ou une interface d’E/S native et s’active au chargement du pilote RAID par le système d’exploitation.
- Le RAID hybride, qui reste basé sur un logiciel, utilise un composant matériel pour fournir les fonctions du BIOS RAID depuis le BIOS RAID de la carte mère ou d’un HBA. Cette technologie ajoute une couche de protection redondante contre les défaillances du processus d’amorçage. Le RAID exclusivement logiciel démarre depuis le système d’exploitation, et les erreurs d’amorçage peuvent affecter l’ensemble du sous-système RAID. L’ajout d’un composant matériel BIOS RAID protège le sous-système contre les erreurs d’amorçage du système d’exploitation.
RAID basé sur le micrologiciel
Le RAID basé sur le micrologiciel est préconfiguré dans l’ordinateur concerné. Généralement, la puce RAID est installée sur la carte mère de l’ordinateur. Contrairement au RAID logiciel, il n’est mis en œuvre que lors du premier démarrage du système d’exploitation de l’ordinateur. Comme pour le RAID logiciel, les contrôles RAID étant reliés au système d’exploitation, il peut être plus lent que le RAID matériel si le système d’exploitation exécute d’autres tâches gourmandes en ressources ou s’il est infecté par un logiciel malveillant.
Les différents niveaux RAID expliqués
Qu’il soit matériel ou logiciel, le RAID est disponible sous différents schémas, ou niveaux RAID. Les niveaux les plus utilisés sont RAID 0, 1, 5, 6 et 10. Les RAID 0, 1 et 5 fonctionnent avec les supports HDD et SSD. Les niveaux RAID 4 et 6 fonctionnent également avec les deux supports, mais sont rarement utilisés en pratique : le RAID 4 offre des vitesses d’écriture faibles à cause de la parité, tout comme le RAID 6 lors d’opérations d’écriture intensives. De plus, les niveaux RAID 2 et 3 sont obsolètes et rarement mis en œuvre.
RAID 0
Nécessitant au minimum deux disques, le RAID 0 répartit les fichiers et distribue les données par bandes sur au moins deux disques, en traitant les disques ainsi répartis comme une seule partition. Comme la technologie de répartition distribue les données sur plusieurs disques d’une grappe, la lecture d’un fichier nécessite de lire plusieurs disques.
Le RAID 0 n’offre ni redondance ni tolérance aux pannes. Comme il traite plusieurs disques comme une seule partition, la défaillance d’un seul disque suffit à rendre le fichier réparti illisible. Ce n’est pas un problème insurmontable dans les environnements de diffusion vidéo en continu ou de jeux vidéo, où les performances sont prioritaires et où le fichier source existe toujours même si le flux échoue. En revanche, c’est un problème dans les environnements à haute disponibilité.
Avantages
Le RAID 0 est avantageux grâce à sa vitesse. Comme plusieurs disques durs lisent et écrivent simultanément des parties du même fichier, le débit est généralement plus élevé.
Inconvénients
L’absence de tolérance aux pannes du RAID 0 le rend peu fiable pour prendre en charge des applications importantes et impropre à la sauvegarde de quelque environnement que ce soit.
RAID 1
RAID 1 utilise la mise en miroir des disques pour assurer la redondance des données et le basculement. Il lit et écrit exactement les mêmes données sur chaque disque. Si un disque miroir tombe en panne, le fichier existe intégralement sur le disque fonctionnel. Une fois le disque défaillant remplacé par le service informatique, le système RAID recrée automatiquement le miroir sur le disque de remplacement. Le RAID 1 améliore également les performances de lecture.
Le RAID 1 nécessite au moins deux disques pour fonctionner. Il occupe davantage de capacité utilisable sur les disques, mais constitue un processus de basculement économique pour les serveurs d’applications.
Avantages
En copiant un disque sur un autre, le RAID 1 réduit le risque de perte totale des données en cas de défaillance d’un disque.
Inconvénients
Comme deux disques stockent les mêmes données, le RAID 1 ne peut utiliser que la moitié de la capacité totale de la grappe.
RAID 5
Le RAID 5 distribue la répartition et la parité au niveau des blocs. La parité est constituée de données binaires brutes : le système RAID en calcule les valeurs pour créer un bloc de parité, que le système utilise afin de récupérer les données réparties depuis un disque défaillant. La plupart des systèmes RAID dotés de fonctions de parité stockent les blocs de parité sur les disques de la grappe. Certains systèmes RAID consacrent également un disque aux calculs de parité, mais ces configurations sont rares.
RAID 5 stocke les blocs de parité sur les disques répartis. Chaque bande possède son propre bloc de parité dédié. Le RAID 5 peut tolérer la perte d’un disque dans la grappe.
Le RAID 5 combine les performances du RAID 0 avec la redondance du RAID 1, mais cette combinaison consomme beaucoup d’espace de stockage — environ un tiers de la capacité utilisable. Ce niveau améliore les performances d’écriture, car tous les disques de la grappe traitent simultanément les demandes d’écriture. Toutefois, les performances globales des disques peuvent pâtir de l’amplification des écritures, car même de petites modifications des bandes nécessitent plusieurs étapes et recalculs.
Avantages
- La répartition du RAID 5 améliore les performances de lecture.
- La parité améliore l’exactitude des données.
- Le RAID 5 peut être utilisé avec des SSD comme avec des disques durs. Veillez toutefois à choisir des SSD exactement du même âge au cas où ils tomberaient en panne simultanément.
Inconvénients
Le RAID 5 ne tolère la défaillance que d’un seul disque.
En savoir plus sur le RAID 5 et ses avantages pour les HDD comme pour les SSD.
RAID 6
Ce niveau RAID fonctionne comme le RAID 5, avec une parité distribuée et une répartition des données. La principale différence opérationnelle du RAID 6 est qu’une grappe RAID 6 comporte au moins quatre disques et que le système stocke un bloc de parité supplémentaire sur chaque disque. Cela permet à la configuration de rester disponible malgré la défaillance de deux disques. Ses principales utilisations sont les serveurs d’applications et les grandes grappes de stockage.
Le RAID 6 offre une redondance supérieure et de meilleures performances de lecture que le RAID 5. Il peut subir la même surcharge de performances du serveur lors d’opérations d’écriture intensives. L’ampleur de cette baisse dépend de l’architecture du système RAID — matérielle ou logicielle —, de son emplacement dans le micrologiciel et de la présence éventuelle d’un logiciel de traitement destiné aux calculs de parité haute performance.
Avantages
- Les grappes RAID 6 peuvent tolérer la défaillance de deux disques, car elles disposent de deux instances de parité au lieu d’une seule.
- Le RAID 6 offre de meilleures performances de lecture que le RAID 5.
Inconvénients
- Le RAID 6 est plus coûteux que certaines autres formes de RAID.
- La reconstruction des données sur les grappes RAID 6 de grande taille peut être lente.
En savoir plus sur les différences entre les niveaux RAID 5 et 6.
RAID 10 : répartition et mise en miroir
RAID 10 nécessite au moins quatre disques dans la grappe. Il répartit les données sur les disques pour améliorer les performances et les met en miroir pour assurer la redondance. Dans une grappe de quatre disques, le système répartit les données sur deux disques. Les deux disques restants mettent en miroir les disques répartis, chacun stockant la moitié des données. Le RAID 10 combine les avantages des RAID 0 et 1 : des temps de lecture plus rapides et une certaine redondance grâce à la mise en miroir.
Ce niveau RAID convient aux environnements qui exigent à la fois une sécurité élevée des données et de hautes performances, comme les bases de données transactionnelles importantes qui stockent des informations sensibles. C’est le plus coûteux des niveaux RAID, avec une capacité utilisable plus faible et des coûts système élevés.
Avantages
- Le RAID 10 reconstruit les données plus rapidement que les autres implémentations RAID.
- Le RAID 10 offre des opérations de lecture globales rapides.
Inconvénients
- Le RAID 10 est la variante de RAID la plus coûteuse.
- Sa tolérance aux pannes est limitée à un seul disque, contrairement au RAID 6.
En résumé : utiliser efficacement le RAID dans votre entreprise
Avant de mettre en œuvre le RAID, examinez les priorités principales de votre équipe de stockage. Cherchez-vous surtout la rentabilité ou avez-vous besoin de performances élevées ? Cela dépendra probablement des applications prises en charge par le RAID.
N’oubliez pas que la tolérance aux pannes ne doit pas être sacrifiée au seul profit de performances élevées des disques durs. Le point le plus important dans l’utilisation du RAID est peut-être de ne pas compter sur lui pour protéger les données. Le RAID constitue une première couche de tolérance aux pannes, mais il peut tout au plus résister à la défaillance de deux disques. Pour protéger les données de vos disques durs, mettez en œuvre des stratégies de sauvegarde supplémentaires.
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