Initiation : RAID

Le RAID c'est quoi?

Redundant Array of Inexpensive Disks: ensemble redondant de disques peu chers.
Le RAID est une technologie qui a été dévellopée en 1988 pour améliorer les performances des unités de stockage sur les serveurs. Le gain est apporté en terme de Performance (débit), Fiabilité (pannes) et Coûts:

- Performances: L'électronique est plus rapide que la mécanique, par une association intelligente des unités de disque durs on peut gagner de précieuses millisecondes en enregistrant les données sur plusieurs disques. Le débit et le temps d'accès s'en trouve d'autant augmenté qu'il y a de disques.

- Fiabilité: Le RAID permet d'enregistrer simultanément les données en plusieurs exemplaires sur plusieurs disques distincts, en cas de panne il est possible de récupérer les données et même de changer le disque défectueux sans perte de donnée et sans arrêter le système (SCSI).

- Coûts: Avec le temps la capacité des disques augmente sans cesse, les plateaux des disques deviennent de plus en plus denses, mais le coût d'un disque dur n'est pas proportionnel à sa capacité, c'est à dire que le prix du Méga-Octet ou Giga-Octet augmente aussi avec la taille du disque, ainsi, deux disques de 30Go associés pour former une capacité de 60Go coûtent moins cher qu'un seul disque de 60Go.

Autrefois réservé aux serveurs des réseaux d'entreprise et au SCSI, le RAID est maintenant disponible pour le grand public à des prix très intéressants, soit intégré d'origine au contrôleur disque de la carte mère, soit sous forme de carte additionnelle sur le bus PCI de n'importe quel PC équipé de ce bus.

Comment ca marche ?

Le RAID (en SCSI comme en IDE) fonctionne avec un contrôleur spécifique. Ce contrôleur est capable de gérer plusieurs disques, associés en grappe ou en parrallèle d'une manière transparente pour le système d'exploitation, c'est à dire que le système se "croit" en présence d'un seul disque alors qu'en réalité il y en à plusieurs.

Les différents modes RAID :

Il existe plusieurs mode de fonctionnement du RAID suivant ce que l'on cherche à obtenir: RAID 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 30, 50, certains modes sont associables entre eux.
Sur les contrôleurs RAID IDE on ne trouve que les modes 0, 1 et 0+1 donc on ne détaillera pas les autres modes, très spécifiques et réservés aux professionnels du stockage...

Le RAID 0, ou "Stripping" :

- Le stripping associe plusieurs disques en parallèle. Les données sont segmentées et réparties sur plusieurs disques, cela permet d'augmenter la bande passante du volume ainsi constitué. On peut presque dire que la bande passante (le débit du disque en fait) est multiplié par le nombre de disques associés, cela dans la limite de la bande passante du contrôleur RAID lui-même. Par exemple, en RAID 0 avec 4 disques ayant un débit maximal de 10Mb/s chacuns, le volume créé aura quasiment un débit total maximal de 40Mb/s.
Comment cela est-il possible?
Tout simplement, les données ne sont pas contigües sur un seul disques, mais découpées en segments et réparties sur les différents disques, donc une information "AABBCCDDEEFFGGHH" sera enregistrée comme suit:
Premier cycle:
"AA" sur le disque 1, "BB" sur le 2ème, "CC" sur le 3ème, "DD" sur le 4ème.
Deuxième cycle:
"EE" sur le disque 1, "FF" sur le 2ème, "GG" sur le 3ème, "HH" sur le 4ème.

L'avantage est que pendant que le contrôleur écrit ou lit le segment "BB" sur le disque 2, le disque 1 commence déjà à déplacer ses têtes et à lire les données "EE", de même pour les autres disques. Ce qui fait que lorsque le contrôleur s'occupe des données "DD" du disque 4, la totalité du deuxième cycle est presque déjà lu par chaque disque, et ainsi de suite... Le contrôleur n'a plus qu'à interroger le disque pour récupérer les données lue et à les "recoller" pour former logiquement les données.
Il est beaucoup plus rapide pour le contrôleur de "zapper" du disque 1, 2, 3 ou 4 pour lire un segment "AABBCCDD" qu'à un seul disque de lire ce même segment sachant que le disque est limité en débit par la vitesse de rotation des ses plateaux. Une commutation électronique est plus rapide qu'un mouvement mécanique.
Le contrôleur utilise au maximum pour chaque disque la capacité du plus petit disque utilisé: avec trois disques, 10Go, 12Go et 15Go on aura un volume de 30Go et non pas 37Go, car il sera utilisé 3*10Go.

(+) Avantages: L'augmentation des performances et de la bande passante globale. Economie sur le coût global de l'unité créée.
(-) Inconvénient: Perte de capacité liée à l'utilisation du plus petit disque comme taille de référence. Si un seul disque tombe en panne, c'est les données de TOUT les disques qui sont perdues!

Le RAID 1, ou "Mirroring" :

- c'est une option de sécurité, en fait simplement, les données sont enregistrées simultanément et en double sur un deuxième disque. Si l'un des disques tombe en panne, on peut retrouver les données sur le deuxième disque. Sur certains contrôleur scsi il est même possible de changer le disque deffectueux sans arrêter le système... L'inconvénient de ce mode est qu'il n'est justement pas économique puisque pour faire un volume de 10Go il faut deux disques de... 10Go. L'avantage est que d'une part les données sont sécurisées par rapport aux pannes mécaniques/éléctroniques des disques, d'autre part on bénéficie de l'avantage du Stripping, donc gain en débit.

(+) Avantages: Sécurité des données.
(-) Inconvénients: Ce mode n'est pas économique puisqu'il faut le double de disque de la capacité voulue.

Le RAID 10, ou 0+1, "Stripping"+"Mirroring" :

- C'est une association des deux modes précédents, plusieurs "grappes" de disques en Mirroring/RAID1 sont en parallèle en mode Stripping/RAID0, exemple avec 6 disques:
grappe A: disques 1 et 2 en RAID1/Mirroring
grappe B: disques 3 et 4 en RAID1/Mirroring
grappe C: disques 5 et 6 en RAID1/Mirroring
et:
grappe A, B et C en mode RAID0/Stripping

(+) Avantage: Rapidité du RAID0 et sécurité du RAID1
(-) Inconvénient: Le même que le RAID1, pour faire un volume de 10Go il faut 20Go de disque...

Les autres modes du RAID :

Ils se rapprochent fortement du RAID 0 ou 1, ce sont des variantes, par exemple le RAID 3 utilise un disque supplémentaire ou sont stockés des données de parité, c'est à dire des "checksums" ou "clefs" qui permettent de contrôler que les information inscrites ont correctement été lues ou écrites sur les autres disques, celà permet aussi de recalculer une donnée qui aurai été perdue sur un disque.

Le "Spanning" :

Ce n'est pas un mode "officiel" du RAID, mais cette fonction est disponible sur certains contrôleurs, cela permet d'utiliser plusieurs disques de taille différente pour n'en former qu'un seul aux "yeux" du système d'exploitation, ainsi on peut utiliser trois disques: 12Go, 8.5Go et 15Go pour ne former qu'un disque de 35.5Go. Quand le disque de 12Go est plein, le contrôleur continue à ecrire sur le disque de 8.5Go puis celui de 15Go.

(+) Avantage: permet de faire un gros volume avec des disques de taille différente, donc évite d'avoir à gérer plusieurs unités de disque dans le système d'exploitation et celà permet par là même d'utiliser nos vieux disques désuets de par leur faible capacité.
(-) Inconvénient: Aucuns si ce n'est que les performances de l'ensemble sont les mêmes que celles des disques utilisés.

En conclusion :

Le RAID se développe c'est certain, et pour une fois l'argument n'est pas que commercial. Bien sûr cela n'intéressera pas tout le monde mais il faut reconnaître que l'apport est réel.

Pour ceux qui ne disposent pas d'un contrôleur sur leur carte mère la situation n'est pas perdue et l'achat d'une simple carte PCI dôtée d'un composant RAID suffira à combler le manque, voici deux exemples de carte :
- Promise FastTrack 100/66
- Abit Hot Rod 100/66 Pro

En résumé, le RAID va permettre au grand public de:
- gagner en performance avec le RAID0
- gagner en sécurité pour le RAID1
- économiser sur les gros volumes avec le RAID0
- redonner une seconde vie avec le Spanning