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Les systèmes RAID Cédric METAIS ISMRa - 1 - METAIS Cédric 2ème année Informatiq

Les systèmes RAID Cédric METAIS ISMRa - 1 - METAIS Cédric 2ème année Informatique et réseaux Les systèmes RAID Architecture des ordinateurs Les systèmes RAID Cédric METAIS ISMRa - 2 - LES DIFFERENTS SYSTEMES RAID SOMMAIRE INTRODUCTION I LES DIFFERENTS RAID I.1 Le RAID 0 I.2 Le RAID 1 I.3 Le RAID 2 I.4 Le RAID 3 I.5 Le RAID 4 I.6 Le RAID 5 I.7 Le RAID 6 I.8 Le RAID 7 II PRINCIPALES COMBINAISONS DE RAID II.1 La combinaison RAID 01 II.2 La combinaison RAID 10 II.3 La combinaison RAID 53 CONCLUSION Les systèmes RAID Cédric METAIS ISMRa - 3 - INTRODUCTION RAID signifie «Redundant Array of Inexpensive / Independant Disks ». Ce système a été inventé en 1987 par trois chercheurs de l’université californienne de Berkeley, dans le but de pouvoir utiliser des disques de faibles capacités, donc peu coûteux (Inexpensive) de telles façons qu’ils soient vus comme un disque unique. De cette manière, le RAID peut être décrit comme étant l’opposé du partitionnement : dans un cas, on crée plusieurs unités logiques à partir d’un seul disque, dans l’autre, on crée une seule unité logique à partir de plusieurs disques physiques. La définition officielle de RAID est la suivante : une matrice de disques dans laquelle une partie de la capacité physique est utilisée pour stocker de l’information redondante concernant les données utilisateurs. Cette information redondante permet la régénération des données d’utilisateurs perdues lorsqu’une unité ou un chemin de données à l’intérieur d’une matrice est défaillant. Un système RAID organise les données parmi plusieurs disques durs et utilise un processus de correction d’erreurs afin d’en assurer la fiabilité des archives. Avec l’évolution de la capacité des disques durs et donc de la quantité de données stockées, la fiabilité est de plus en plus un élément primordial. En 1998, c’est à dire à l’origine du système RAID, il existait 5 niveaux de RAID, numérotés de 1 à 5, correspondant aux différents niveaux de fiabilité et de performance d’un système. Depuis, d’autres types de RAID sont apparus. Ils sont soit l’évolution de RAID déjà existants, soit un combinaison de RAID de base. Le système RAID a été développé pour : • Augmenter la capacité : le système RAID permet de mettre bout à bout des disques durs, ce qui permet d'accroître la taille du volume. • Améliorer les performances : Les données sont écrites sur plusieurs disques à la fois. Ainsi, chacun des disques n'a qu'une partie des données à inscrire. • Apporter la tolérance de panne : Certaines configurations RAID permettent de se prémunir contre les défaillances d'un disque. Cette fonctionnalité est très importante, car sinon, la panne d'un seul des disques d'un ensemble RAID entraîne la perte des données de tous les disques. C'est d'ailleurs ce qui arrive au niveau de RAID 0. Les systèmes RAID Cédric METAIS ISMRa - 4 - I LES DIFFERENTS RAID. I.1 Le RAID 0 : striping. Le RAID 0 n’est pas réellement un RAID dans la mesure où il ne répond pas exactement à la définition d’un RAID. Dans ce système, il n’y a aucune répétition d’informations, donc aucune redondance, ce qui implique qu’il n’y a aucune sécurité face à la panne. Ce mode consiste juste à unifier plusieurs disques durs les uns aux autres sans aucun contrôle : on répartit les données sur plusieurs disques. Ce système permet un gain de temps lors de l’écriture et de la lecture des données car les disques sont montés en parallèles bien que, pour le système d’exploitation, la mise bout à bout des disque est transparente. De plus, on utilise toute la capacité de stockage des différents disques. Il n’y a pas d’espace perdu. Cependant, si un disque tombe en panne, alors l’information contenue sur ce disque est perdue. C’est là le principal défaut de ce pseudo RAID. Ce type de RAID est particulièrement intéressant pour les application nécessitant une vitesse d’enregistrement très élevée. I.1 Le RAID 1 : mirroring. Cette technique est utilisée depuis les années 60. Elle est souvent appelée «disk mirroring», »dual copy» ou encore «disk shadowing». Le principe est relativement simple. Tout fonctionne par paires de disques durs. Lorsque l’on écrit une donnée, on l’écrit sur deux disques durs. Ainsi on obtient deux disques identiques au niveau des données. Lorsque le plus petit disque de la première paire est plein, on passe à la paire de disques suivante. Si jamais un des deux disques durs tombe en panne, l’autre contient toutes les informations, d’où le très bon niveau de sécurité. Tant que le deuxième disque est en panne, le RAID fonctionne en mode dégradé et dès que l’on remplace le disque défectueux, les données sont systématiquement recopiées Les systèmes RAID Cédric METAIS ISMRa - 5 - Les performances en écritures sont identiques à celle d’un seul disque puisque les deux disques doivent sauvegarder les mêmes données au même moment. Cependant lors de la phase de lecture, les performances sont améliorées. En effet, la lecture s’effectuant sur deux disques en parallèle, on double alors la vitesse de lecture. Le problème principal du RAID 1 vient du fait que les deux disques miroirs sont identiques et que l’on perd la moitié de l’espace mémoire. En effet, avec deux disques de 10 Go, on ne peut stocker que 10 Go. Ce système devient donc assez coûteux. I.3 Le RAID 2. Les systèmes de types RAID 2 ne sont que très peu utilisés. Ils utilisent des disques pour les données ainsi que des disques pour des codes de correction d’erreurs (ECC). Ils effectuent une segmentation au niveau des bits pour les données, puis à l’aide d’un algorithme de calcul, fournit des codes de correction d’erreurs, dits codes de Hamming. Cette technique permet de vérifier l’intégrité des données à l’aide de ces codes de Hamming. Chaque écriture de données nécessite le calcul et l’écriture du code de vérification d’erreurs associé. De même chaque lecture de données nécessite la lecture du code d’erreurs associé afin de vérifier que les données sont bonnes, voire de faire des corrections d’erreurs à la volée. Les systèmes RAID Cédric METAIS ISMRa - 6 - Ce système reste très peu utilisé. En effet son intérêt a grandement diminué puisque tous les disques durs actuels sont pourvus d’un dispositif de détection d’erreur basé sur le même principe. De plus les systèmes de RAID 2 nécessitent un contrôleur complexe très cher. Cette solution peut donc être intéressante seulement si on a à manipuler des dispositifs dépourvus de tout dispositif de correction d’erreurs. I.4 Le RAID 3. La technique du RAID 3 utilise la principe du RAID 0 auquel on associe un disque supplémentaire afin de stocker des bits de parité. Ces bits de parité correspondent alors à des codes d’erreurs. Si un disque tombe en panne, il est possible, à partir du disque de parité, de reconstituer l’information présente sur le disque défectueux. Le principe des bits de parité est aussi simple que celui d’une addition. Si on sait que A + B = C, on peut aisément retrouver B à partir de A et de C. C’est le même principe pour les bits de parité. Si le disque B tombe en panne, à partir des bits de parité et des bits du disque A, on reconstitue l’information sur B. Ainsi tout système utilisant le calcul de parité nécessite au minimum trois disques. Afin que ces calculs de parité puissent être fiables, il faut que tous les disques soient synchronisés. Ceci affecte les performances en écriture du système. En effet, chaque écriture sur un des disques nécessite une écriture sur le disque de parité. Ainsi il se forme un goulet d’étranglement au niveau du disque de parité. De ce fait, le nombre de disques à mettre en parallèle se voit limité. Cependant les performances en lecture ont augmentées. La lecture se fait simultanément sur tous les disques comme pour un RAID 0. Si le disque de parité tombe en panne, alors on retombe sur le cas d’un simple système de type RAID 0 perdant ainsi toute sécurité. Le disque de parité est donc extrêmement important et nécessite un niveau de fiabilité particulièrement élevé. I.5 Le RAID 4. La structure physique d’un système RAID 4 est identique à celle d’un RAID 3. En effet, en plus des différents disques de données, on utilise un disque de parité. La différence s’effectue au niveau de la segmentation des données. Dans un RAID 3, la segmentation des Les systèmes RAID Cédric METAIS ISMRa - 7 - données s’effectue au niveau des octets, tandis que dans un RAID 4, on effectue une segmentation par bloc. Il existe une autre différence avec le RAID 3 : les accès disque ne sont plus synchronisés. La lecture et l’écriture s’effectuent simultanément sur tous les disques. Les données sont décomposées en segments de petites tailles variables, d’un ou plusieurs secteurs. Cela permet d’assurer le traitement de demandes de lecture de taille inférieure au segment en parallèle sur plusieurs disques. En cas de défaillance d’un disque, le système continue toujours de uploads/Litterature/ 0536-les-systemes-raid.pdf