Qu’est-ce que le RAID SSD ? Comment le RAID peut améliorer les performances des SSD

Le RAID SSD est une méthode permettant d’améliorer les performances des disques SSD et couramment utilisée pour protéger les données en répartissant des blocs de données redondants entre plusieurs SSD.

Une matrice redondante de disques indépendants (RAID) est une technologie de virtualisation du stockage qui combine plusieurs disques de stockage physiques en une ou plusieurs unités logiques afin d’assurer la redondance des données et d’optimiser les performances.

De nos jours, la plupart des cartes mères intègrent le RAID, mais cette solution n’est pas indispensable et il est possible de brancher des contrôleurs RAID sur les cartes mères qui ne prennent pas le RAID en charge. Les unités RAID sur pied sont largement utilisées pour les grands réseaux de stockage (SAN), qui contiennent d’énormes volumes de données et de mémoire cache. Le RAID est également utilisé dans les PC de jeu et par les entreprises.

Bien que les SSD soient plus fiables que les disques durs (HDD), un SSD ne comporte aucune pièce mobile et reste donc sujet aux pannes, ce qui peut entraîner une perte de données. Le RAID SSD sert principalement à se prémunir contre ce type de perte de données, ce qui peut également apporter des gains de performances. De plus, le RAID SSD est utile et efficace pour les applications où la vitesse de lecture/écriture et la protection des données sont particulièrement importantes.

Fonctionnalités du RAID SSD

Les solutions de stockage fiables et axées sur les performances du RAID SSD s’accompagnent d’outils essentiels et de mécanismes de fourniture du stockage. Voici certaines des fonctionnalités du RAID SSD.

Vitesses de lecture/écriture des données accrues

Le RAID SSD est largement recommandé pour ses capacités de lecture et d’écriture rapides, qui le rendent supérieur à un SSD unique. Une matrice RAID configurée avec plusieurs SSD peut considérablement accélérer la lecture et l’écriture des données.

Par exemple, la méthode du striping permet de répartir un même fichier sur plusieurs SSD, en augmentant les vitesses de lecture/écriture grâce à la dispersion des données contiguës sur plusieurs disques. Le RAID 0 est populaire comme volume agrégé par bandes avec au moins deux disques et peut augmenter la capacité en additionnant celle de plusieurs SSD.

Tolérance aux pannes

La tolérance aux pannes du RAID SSD est une fonctionnalité particulièrement attrayante pour de nombreuses entreprises. La mise en miroir garantit la tolérance aux pannes, et les niveaux de RAID dépendent du nombre de SSD utilisés dans le système.

La tolérance aux pannes sert couramment à protéger les données en répartissant des blocs redondants entre plusieurs SSD. Elle peut être configurée pour préserver l’intégrité des données grâce à des méthodes de sauvegarde ou de correction.

Outils de gestion

Les outils de gestion du RAID SSD simplifient la configuration et la gestion des contrôleurs RAID et permettent de les administrer via une interface utilisateur (UI) ou une interface en ligne de commande (CLI). Le logiciel dédié détecte et surveille l’état de plusieurs SSD et permet de configurer les contrôleurs. Cela dit, les fonctionnalités des outils de gestion du RAID SSD peuvent varier selon la plateforme.

Comment fonctionne le RAID SSD ?

Le RAID SSD repose sur trois concepts clés — le striping, la mise en miroir et la parité — afin d’améliorer les performances et de renforcer la sécurité des données.

Striping

Le striping consiste à diviser les données en blocs et à répartir ces blocs sur plusieurs périphériques de stockage, les données étant réparties uniformément sur au moins deux disques. Cette méthode permet de distribuer un même fichier sur plusieurs SSD, ce qui contribue à augmenter la vitesse de lecture/écriture et les performances. Lorsqu’elles sont réparties sur plusieurs SSD, les données peuvent être divisées de différentes manières.

Mise en miroir

La mise en miroir consiste à dupliquer les données, qui sont écrites simultanément sur au moins deux SSD distincts. La copie des données sur un autre disque permet de les récupérer si un seul disque de la matrice tombe en panne ; cette méthode est plus efficace pour les données critiques.

L’écriture des mêmes données sur au moins deux disques rend la récupération des données rapide et simple. Lorsqu’un des disques de la matrice tombe en panne, le contrôleur RAID permet de dupliquer les données du disque fonctionnel sur un nouveau SSD. En cas de panne, les données sont immédiatement disponibles sur le second disque, qui peut fonctionner sans interruption de service.

Parité

Le RAID SSD utilise des calculs de parité pour assurer la sécurité et les performances, les données étant réparties sur plusieurs SSD. La capacité de calcul de la parité est utilisée dans les matrices de disques pour assurer la tolérance aux pannes : les données des disques sont calculées et les résultats sont stockés sur un autre disque. La parité est généralement calculée en binaire ou au moyen d’une opération XOR (ou exclusif), qui compare un bit d’un SSD à un bit d’un second disque et stocke les résultats calculés sur un troisième disque.

RAID matériel ou RAID logiciel

Les systèmes de stockage appliquent le RAID au niveau de l’ensemble du disque, tandis que la redondance sert à gérer les données avec une granularité plus fine. Pour ce faire, vous pouvez utiliser un RAID matériel ou logiciel, selon la solution la mieux adaptée à votre pile technologique actuelle.

Le RAID matériel nécessite l’installation d’un contrôleur dédié dans le serveur et s’exécute sur la carte mère ou sur une carte RAID distincte. Les cartes RAID gèrent les matrices RAID en fournissant des disques logiques au système. Le RAID matériel permet d’utiliser simultanément plusieurs configurations RAID différentes, et l’accès aux données est généralement plus rapide, avec une tolérance aux pannes accrue.

À l’inverse, le RAID logiciel s’exécute sur le serveur interne et nécessite généralement l’installation d’un pilote ou d’un logiciel RAID pour créer et gérer l’infrastructure RAID. Si vous ne disposez pas d’un contrôleur RAID et que vos SSD sont directement connectés à la carte mère, la configuration RAID peut être contrôlée par un utilitaire du système d’exploitation.

Le RAID logiciel est fortement recommandé pour le stockage local, et de nombreux systèmes d’exploitation proposent des implémentations logicielles du RAID. De plus, il est souvent moins coûteux et ne nécessite que peu de matériel dédié, à l’exception de la matrice de stockage.

Utiliser des SSD avec différents niveaux de RAID

Les RAID SSD peuvent être configurés selon différents niveaux, ce qui permet d’améliorer les performances et la sécurité des données. La Storage Networking Industry Association (SNIA) a standardisé les niveaux de RAID et les formats de données qui leur sont associés.

RAID 0

Dans un système RAID 0, tous les SSD sont regroupés dans un seul pool de stockage afin de combiner leurs vitesses et d’améliorer les performances ; les données sont réparties en blocs sur les disques de la matrice. Les performances peuvent encore être améliorées à l’aide de plusieurs contrôleurs, mais toutes les données sont perdues si un disque de stockage tombe en panne. Le RAID 0 convient aux utilisateurs qui sauvegardent régulièrement leur stockage et constitue une solution idéale pour un système non critique nécessitant une vitesse élevée de lecture et d’écriture des données.

RAID 1

Les systèmes RAID 1 offrent une meilleure fiabilité, les données étant mises en miroir sur un second SSD. Dans ce système, les données sont stockées simultanément en deux exemplaires, sur le disque de données et sur le disque miroir. En cas de panne d’un disque, elles peuvent être récupérées depuis le disque miroir.

En revanche, le RAID 1 est plus lent et double le nombre de SSD nécessaires. Il est idéal pour le stockage critique et convient aux petits serveurs, où la sécurité des données est plus importante que les performances.

RAID 2

Les systèmes RAID 2 utilisent un striping au niveau du bit avec une parité dédiée fondée sur le code de Hamming, chaque bit séquentiel étant stocké sur un disque différent. Ils enregistrent un code de correction d’erreur (ECC) au moyen de la parité du code de Hamming, calculée sur les bits ; chaque bit de données est enregistré sur un disque distinct et les codes ECC sont stockés sur différents disques.

Malgré cela, le RAID 2 est coûteux et plus complexe, et n’est généralement utilisé par aucun système commercial.

RAID 3

Le RAID 3 utilise un striping au niveau de l’octet avec une parité dédiée, les données étant réparties sur chaque octet séquentiel des différents disques. Le RAID 3 offre un débit élevé pour le transfert de grandes quantités de données, mais peut nécessiter une configuration importante, même pour le transfert d’un petit fichier.

Comme le RAID 2, le RAID 3 nécessite un contrôleur spécial pour synchroniser les disques de stockage et n’est généralement utilisé par aucun système commercial.

RAID 4

Les systèmes RAID 4 utilisent un striping au niveau des blocs avec des bits de parité dédiés. Lorsqu’un seul bloc de données est demandé, chaque SSD fonctionne indépendamment et ne nécessite aucune synchronisation. Le principal avantage du RAID 4 est le parallélisme des entrées/sorties (E/S) : une opération de lecture E/S ne doit pas être répartie sur tous les disques de données et peut être exécutée en parallèle, ce qui contribue à améliorer les performances.

De nos jours, le RAID 4 a été largement remplacé par le RAID-DP, une implémentation propriétaire du RAID 4 avec deux disques de parité.

RAID 5

Les systèmes RAID 5 utilisent un striping des données au niveau des blocs avec une parité distribuée sur les disques de stockage ; il s’agit d’une configuration standard. Les écritures de parité et les opérations d’E/S sont réparties uniformément sur tous les disques de données.

De plus, le RAID 5 est économique et est devenu populaire pour les sous-systèmes SSD. Il renforce la sécurité grâce aux données de parité et améliore la vitesse en entrelaçant les données sur les disques de stockage. En cas de panne d’un disque, les lectures suivantes peuvent être calculées à partir de la parité distribuée ; aucune donnée n’est perdue.

Comme le RAID 3, le RAID 5 nécessite au moins trois disques, mais la parité est répartie entre tous les disques, contrairement aux disques de parité distincts du RAID 3.

RAID 6

Les systèmes RAID 6 utilisent un striping au niveau des blocs avec une double parité distribuée au lieu d’une seule, ce qui assure une tolérance aux pannes allant jusqu’à deux SSD défaillants. Cette solution est efficace pour les capacités et les tailles de matrices importantes, notamment dans les systèmes à haute disponibilité.

Le RAID 6 nécessite au minimum quatre disques de stockage et reste opérationnel même si deux disques de données tombent simultanément en panne. Les disques défaillants sont remplacés, mais les SSD de grande capacité prennent plus de temps à restaurer.

Le RAID 6 convient aux systèmes qui nécessitent de meilleures performances et un stockage efficace avec un haut niveau de sécurité. Il est similaire au RAID 5, mais moins répandu. Il s’agit d’une technologie complexe ; la reconstruction d’une matrice peut prendre beaucoup de temps.

RAID imbriqué

Le RAID imbriqué ou hybride peut constituer une bonne solution dans certains cas. Parmi les systèmes RAID hybrides populaires figurent le RAID 1+0 (RAID 10) et le RAID 5+0 (RAID 50). Le RAID 10 combine plusieurs SSD en miroir (RAID 1) et des bandes de données (RAID 0) dans une seule matrice, construite à partir d’un ensemble agrégé par bandes de plusieurs disques en miroir.

Pour en savoir plus sur les niveaux de RAID, consultez Explication des niveaux de RAID

Les 3 principaux avantages du RAID SSD

Le RAID SSD n’est peut-être pas indispensable, mais les performances et la vitesse du système, la sécurité des données, ainsi que la fiabilité et l’endurance en font une méthode populaire pour garantir la disponibilité et la redondance des données.

Performances et vitesse

Le RAID SSD est supérieur en matière de performances. Une matrice RAID SSD composée de plusieurs SSD peut considérablement améliorer les performances. La division des données en blocs et leur répartition sur plusieurs périphériques de stockage augmentent les vitesses de lecture/écriture et les performances globales.

La vitesse de lecture/écriture séquentielle du RAID SSD est environ deux fois supérieure à celle d’un disque unique. Une configuration RAID SSD offre de meilleures performances que n’importe quelle configuration RAID à disques mécaniques, et un contrôleur RAID matériel dédié est plus performant qu’une solution RAID logicielle.

Sécurité des données

Le RAID SSD garantit une sécurité des données supérieure à celle d’un SSD unique. L’utilisation d’un seul disque comporte un risque de perte de données. Si le SSD est endommagé, il peut détruire l’intégralité d’un jeu de données.

Le RAID SSD permet de stocker les données sur plusieurs disques au sein d’une matrice RAID. Ainsi, si un SSD de la matrice est endommagé, un autre SSD protège une copie des données et vous pouvez les récupérer.

Fiabilité et endurance

Le RAID SSD est une solution efficace pour garantir que les données restent disponibles même si certains composants du système tombent en panne. Le RAID SSD peut survivre à une ou plusieurs pannes dans une matrice ; si un disque tombe en panne, il peut être remplacé et le système se reconstruit automatiquement.

L’endurance du RAID SSD peut aider les entreprises à protéger leurs données et à les rendre plus fiables qu’avec un système reposant sur un seul SSD.

Quel est l’impact du RAID sur les performances des SSD ?

Les SSD sont devenus très populaires grâce à leur vitesse et à leur durabilité, qui permettent d’améliorer les performances des ordinateurs portables, des ordinateurs de bureau et des stations de travail. L’utilisation de SSD regroupés dans des matrices RAID offre des gains de performances supplémentaires sur les serveurs. Ainsi, les RAID SSD constituent la solution idéale pour les applications de jeux de données sur les serveurs, lorsque les E/S hautes performances sont importantes.

Le striping répartit un même fichier de données sur plusieurs SSD, en le divisant uniformément entre eux. Il permet un stockage à grande vitesse pour les fichiers transactionnels et améliore les performances globales. De plus, la mise en miroir duplique un fichier de données sur plusieurs SSD, ce qui permet de récupérer les données si un seul disque de la matrice tombe en panne, tout en renforçant la sécurité des données et en rendant leur récupération rapide et simple.

Les SSD configurés en RAID combinent un stockage haute vitesse pour les transactions de données et une redondance destinée aux applications critiques pour l’entreprise. Les vitesses de transfert des données des SSD vont généralement de 300 à 600 Mo/s en lecture comme en écriture, et le RAID SSD peut rapidement les porter jusqu’à 1 000 Mo/s, selon la configuration et le nombre de SSD de la matrice RAID. Pour accélérer les opérations de lecture/écriture et travailler avec des données critiques, le RAID SSD améliore les performances et optimise la protection des données.

RAID HDD ou RAID SSD

Le RAID HDD et le RAID SSD peuvent être de bonnes options pour améliorer les performances et la sécurité des données. Voici quelques comparaisons entre ces deux solutions.

Le RAID SSD en vaut-il la peine ?

Une matrice RAID SSD peut offrir des gains de performances supplémentaires, améliorer la vitesse et renforcer la fiabilité. Pour les entreprises ou les systèmes de grande taille où la vitesse de calcul et la sécurité des données sont importantes et où le coût n’est pas un problème, le RAID SSD peut constituer une solution idéale.

Qui ne devrait pas utiliser un SSD avec le RAID ?

Le RAID SSD est plus cher et peut poser des problèmes complexes de maintenance aux utilisateurs débutants ou non techniques.

• Coût : Les SSD sont plus chers que les HDD, et la création d’une matrice RAID SSD nécessite plusieurs SSD. Les entreprises disposant d’un budget limité pour leur système ne devraient pas utiliser de RAID SSD, sauf pour bénéficier d’un espace de stockage de sauvegarde supplémentaire.
• Problèmes de maintenance : Il ne fait aucun doute que le RAID SSD pose un problème de maintenance particulier, car une défragmentation peut réduire sa durée de vie. Pour les utilisateurs débutants ou non techniques, cela peut représenter une difficulté supplémentaire. Les petites entreprises ou les systèmes personnels disposant de ressources limitées en personnel expert devraient éviter les systèmes RAID, y compris le RAID SSD.
• La vitesse n’est pas indispensable : Un SSD unique est suffisamment rapide pour un usage général. Dans la plupart des cas, une vitesse de calcul élevée est facultative pour les petits systèmes et les usages personnels, pour lesquels un SSD unique peut offrir de bonnes performances.

Les 3 meilleurs SSD RAID disponibles

OWC SSD Mercury Elite Pro Dual Mini Portable RAID

OWC SSD Mercury Elite Pro Dual Mini est le meilleur choix global en matière de performances et de prix. Le Mercury Elite Pro Dual Mini est un RAID portable hautes performances, qui associe idéalement prix, puissance et vitesse.

Il propose les modes RAID 0 et RAID 1, sélectionnables par l’utilisateur et configurables selon ses besoins. En mode RAID 0, le Mercury Elite Pro Dual Mini offre des vitesses de transfert de données pouvant atteindre 989 Mo/s, tandis que le RAID 1 assure une redondance accrue des données grâce à la mise en miroir des disques.

OWC propose cinq modèles de SSD RAID portables Mercury Elite Pro Dual Mini : 480 Go, 1 To, 2 To, 4 To et 8 To ; les prix commencent à 229,00 $ pour le modèle de 480 Go.

Il peut constituer un bon choix pour les applications exigeantes grâce à ses deux disques, à l’USB 3.1 Gen 2 et à son format alimenté par bus. L’OWC SSD Mercury Elite Pro Dual Mini offre les performances et la flexibilité nécessaires aux flux de travail exigeants des professionnels travaillant avec des contenus multimédias riches.

SanDisk Professional G-RAID Shuttle SSD

SanDisk Professional G-RAID Shuttle SSD est idéal pour les performances et les grandes capacités. Il s’agit d’une solution de stockage intégrée qui offre une grande puissance de stockage rapide afin de fluidifier les flux de travail.

La matrice RAID accueille un SSD de 2,5 pouces dans chaque baie et est généralement préconfigurée en RAID 5, mais prend en charge les modes RAID 0, 1, 10 et 50. Elle peut offrir des vitesses de transfert pouvant atteindre 2 800 Mo/s via l’interface Thunderbolt 3 et peut être utilisée avec l’USB 3.2.

SanDisk propose le G-RAID Shuttle SSD avec des capacités de 8 To, 16 To et 32 To. Vous pouvez combiner jusqu’à cinq appareils à l’aide de deux ports Thunderbolt 3.

Le SanDisk Professional G-RAID Shuttle SSD est un choix idéal pour les grandes capacités, et son implémentation RAID offre une excellente fiabilité. Il fournit une solution de stockage polyvalente et flexible, garantissant des performances maximales et la prise en charge des flux de travail multistream.

Glyph Atom RAID SSD

Glyph Atom RAID SSD est conçu pour offrir une solution de stockage RAID portable à un prix abordable, à partir de 99,95 $ (500 Go). Son boîtier léger en aluminium protège les données contre les manipulations brusques.

Le Glyph Atom RAID SSD contient deux SSD M.2. Il s’agit d’un périphérique de stockage mobile alimenté par bus qui ne nécessite aucune alimentation externe. Il est disponible en quatre capacités : 500 Go, 1 To, 2 To ou 4 To, mais n’autorise l’accès que via un port Thunderbolt 3.

L’Atom RAID est configuré en RAID 0 afin de maximiser les performances et ne peut pas être reconfiguré dans d’autres modes RAID. Il n’est pas fiable en cas de panne d’un disque et ne permet pas de connecter des moniteurs, mais constitue une solution idéale pour transférer de grandes quantités de données en peu de temps. Le Glyph Atom RAID est un RAID mobile ultrarapide offrant une vitesse de transfert pouvant atteindre 950 Mo/s, ce qui en fait une solution de stockage RAID portable idéale.

Avez-vous besoin d’un RAID SSD ?

De nombreuses options de RAID SSD dotées de fonctionnalités utiles sont disponibles sur le marché. Leur choix doit reposer sur les besoins et les exigences de votre entreprise, ainsi que sur le coût. Bien qu’un système RAID SSD puisse améliorer la vitesse globale et les performances de la gestion des données de votre entreprise, il peut s’agir d’une option coûteuse et inutilement complexe, qui n’est pas idéale pour les petites entreprises ou un usage personnel.

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