RAID

Source wikipedia , plus détaillé ici : Wikipedia

RAID 0 : volume agrégé par bandes

Le RAID 0, également connu sous le nom d’« entrelacement de disques » ou de « volume agrégé par bandes » (striping en anglais), est une configuration RAID permettant d’augmenter significativement les performances de la grappe en faisant travailler {\displaystyle n}n disques durs en parallèle (avec {\displaystyle n\geq 2}n\ge2).

Capacité
La capacité totale est égale à celle du plus petit élément de la grappe multiplié par le nombre d’éléments présents dans la grappe, car le système d’agrégation par bandes se retrouvera bloqué une fois que le plus petit disque sera rempli (voir schéma). L’espace excédentaire des autres éléments de la grappe restera inutilisé. Il est donc conseillé d’utiliser des disques de même capacité.
Fiabilité
Le défaut de cette solution est que la perte d’une seule unité de stockage entraîne la perte de toutes les données du volume RAID.

 

RAID 1 : Disques en miroir

Structure RAID 1

Le RAID 1 consiste en l’utilisation de {\displaystyle n}n disques redondants (avec {\displaystyle n\geq 2}n\ge2), chaque disque de la grappe contenant à tout moment exactement les mêmes données, d’où l’utilisation du mot « miroir » (mirroring en anglais).

Capacité
La capacité totale est égale à celle du plus petit élément de la grappe, l’espace excédentaire des autres éléments de la grappe restant inutilisé. Il est donc conseillé d’utiliser des éléments de capacité identique.
Fiabilité
Cette solution offre un excellent niveau de protection des données. Elle fonctionne tant qu’il reste au moins un disque fonctionnel.
Coût
Les coûts de stockage sont élevés et directement proportionnels au nombre de miroirs utilisés, alors que la capacité utile reste inchangée. Plus le nombre de miroirs est élevé, et plus la sécurité augmente, mais plus son coût devient rédhibitoire.

RAID 5 : volume agrégé par bandes à parité répartie

Structure RAID 5

Le RAID 5 combine la méthode du volume agrégé par bandes (striping) à une parité répartie. Il s’agit là d’un ensemble à redondance {\displaystyle N+1}N+1. La parité, qui est incluse avec chaque écriture, se retrouve répartie circulairement sur les différents disques. Chaque bande est donc constituée de {\displaystyle N}N blocs de données et d’un bloc de parité. Ainsi, en cas de défaillance de l’un des disques de la grappe, pour chaque bande il manquera soit un bloc de données soit le bloc de parité. Si c’est le bloc de parité, ce n’est pas grave, car aucune donnée ne manque. Si c’est un bloc de données, on peut calculer son contenu à partir des {\displaystyle N-1}N-1 autres blocs de données et du bloc de parité. L’intégrité des données de chaque bande est préservée. Donc non seulement la grappe est toujours en état de fonctionner, mais il est de plus possible de reconstruire le disque une fois échangé à partir des données et des informations de parité contenues sur les autres disques.

Un système RAID 5 doit donc être vérifié et sauvegardé périodiquement pour s’assurer que l’on ne risque pas de tomber sur ce genre de cas.

  • Avantages :
Performances en lecture aussi élevées qu’en RAID 0,
Tolère la perte d’un disque.
  • Inconvénients :
Ralentissement en écriture du fait du calcul de la parité,
Capacité utile de {\displaystyle n-1}n-1 disques sur un total de n disques.
Temps de reconstruction long pour les disques durs de grande capacité.

RAID 6

RAID 6

Le RAID 6 est une évolution du RAID 5 qui accroît la sécurité en utilisant {\displaystyle n}n informations redondantes au lieu d’une. Il peut donc résister à la défaillance de {\displaystyle n}n disques. Les fondements mathématiques utilisés pour les informations de redondance du RAID 6 sont beaucoup plus complexes que pour le RAID 5 ; de ce fait les implémentations de l’algorithme se limitent souvent à {\displaystyle n=2}n=2 (soit la perte de 2 disques).

Si la sécurité est plus grande, le coût en matériel est plus élevé et la vitesse est moindre. La puissance CPU nécessaire pour calculer les redondances et surtout pour reconstruire un volume défectueux est également nettement plus importante.

Les défauts majeurs sont :

  • Les temps d’écriture sont allongés à cause des calculs de redondance complexes.
  • Le temps de reconstruction en cas de défaillance simultanée de 2 disques est nettement allongé.

Le RAID 6 était peu utilisé du fait de son surcoût. Toutefois l’envolée des capacités des disques durs ces dernières années ainsi que la vulgarisation de solutions professionnelles à base de disques SATA a suscité un intérêt nouveau dans l’utilisation du RAID 6, que ce soit par le biais de contrôleurs RAID matériels ou via du RAID logiciel (le noyau Linux 2.6 intègre le RAID 6).

La capacité utile totale ({\displaystyle C_{Ut}}C_{Ut}), pour un système avec {\displaystyle k}k disques dont {\displaystyle n}n réservés pour la redondance est de {\displaystyle C_{Ut}=(k-n)\times c}C_{Ut}=(k-n)\times c({\displaystyle c}c = capacité du plus petit des disques dur).

RAID 01 (ou RAID 0+1)

Structure RAID 0+1

Il permet d’obtenir du mirroring rapide puisqu’il est basé sur des grappes en striping (RAID 0) combinées en miroir (RAID 1). Chaque grappe contenant au minimum deux éléments, et un minimum de deux grappes étant nécessaire, il faut au minimum quatre unités de stockage pour créer un volume RAID 0+1.

La fiabilité est moyenne, car un disque défectueux entraîne le défaut de toute la grappe qui le contient. Par ailleurs, cela allonge nettement le temps de reconstruction et dégrade les performances pendant la reconstruction, puisque tous les disques sont sollicités. L’intérêt principal est que dans le cas d’un miroir à trois grappes ou plus, le retrait volontaire d’une grappe entière permet d’avoir une sauvegarde instantanée sans perdre la redondance.

Capacité totale : {\displaystyle C_{t}=N\times C}C_t = N\times C
Vitesse maximale : {\displaystyle V_{m}=N\times V}{\displaystyle V_{m}=N\times V}
Seuil de mise en défaut : {\displaystyle G}G disques

RAID 10 (ou RAID 1+0)

Structure RAID 10

Il permet d’obtenir un volume agrégé par bande avec un bon niveau de fiabilité (puisque basé sur des grappes répliquées). Chaque grappe contenant au minimum deux éléments et un minimum de deux grappes étant nécessaire, il faut au minimum quatre unités de stockage pour créer un volume RAID 1+0.

Sa fiabilité est assez grande puisqu’il faut que tous les éléments d’une grappe soient défectueux pour entraîner un défaut global. La reconstruction est assez performante puisqu’elle ne mobilise que les disques d’une seule grappe et non la totalité.

Capacité totale : {\displaystyle C_{t}=G\times C}C_t= G\times C
Vitesse maximale : {\displaystyle V_{m}=G\times V}V_m = G\times V
Seuil de mise en défaut : {\displaystyle N}N disques
RAID 10 contre RAID 6

Pour les serveurs domestiques qui sont souvent limités à quatre disques, le choix entre RAID 6 et RAID 10 (ou 1+0) semble problématique : on a en effet dans les deux cas la moitié de l’espace disque total consacrée à la redondance. Le RAID 6 prend l’avantage au-delà, car il n’utilise plus la moitié de l’espace. Le RAID 6 est de plus tolérant à deux pannes dans le même laps de temps (défaillance d’un disque pendant la reconstruction d’un autre, par exemple). Si le RAID 10 reste cependant souvent favori, c’est qu’il est plus réactif (beaucoup moins de calculs à la volée sont nécessaires) et permet des reconstructions bien plus rapides.

RAID 05 (ou RAID 0+5)

Même principe que pour le raid 0+1 mais en employant du RAID 5 pour la partie globale. Chaque grappe contenant au minimum deux disques, et un minimum de trois grappes étant nécessaire, il faut au minimum six unités de stockage pour créer un volume RAID 0+5. Ce mode ne présente pas d’intérêt majeur par rapport à un RAID 5 classique à {\displaystyle N*G}N*G disques, et est donc très peu utilisé.

Capacité totale : {\displaystyle C_{t}=(G-1)\times (N\times C)}{\displaystyle C_{t}=(G-1)\times (N\times C)}
Vitesse maximale : {\displaystyle V_{m}=(N-1)\times (G\times V)}V_m = (N-1)\times (G\times V) (cette formule néglige les temps de calcul de parité)
Seuil de mise en défaut : {\displaystyle 2}2 disques

RAID 15 (ou RAID 1+5)

Structure RAID 15

Il permet d’obtenir un volume agrégé par bandes avec redondance répartie très fiable (puisque basé sur des grappes répliquées en miroir). Chaque grappe contenant au minimum deux disques, et un minimum de trois grappes étant nécessaire, il faut au minimum six unités de stockage pour créer un volume RAID 15. Ce mode est très fiable puisqu’il faut que tous les disques de deux grappes différentes cessent de fonctionner pour le mettre en défaut. Ce mode est cependant coûteux par rapport à la capacité obtenue.

RAID 50 (ou RAID 5+0)

Structure RAID 50.

Il permet d’obtenir un volume agrégé par bandes basé sur du RAID 5. Chaque grappe contenant au minimum trois disques, et un minimum de deux grappes étant nécessaire, il faut au minimum six unités de stockage pour créer un volume RAID 5+0. Un des meilleurs compromis lorsque l’on cherche la rapidité sans pour autant vouloir trop dégrader la fiabilité. En effet, l’agrégat par bande (fragile) repose sur des grappes redondantes. Il suffit cependant que deux disques d’une même grappe tombent en panne pour le mettre en défaut.

Capacité totale : {\displaystyle C_{t}=(N-G)\times C}C_t = (N-G)\times C (dans ce cas N est le nombre total des disques et non pas par grappe)
Vitesse maximale : {\displaystyle V_{m}=N\times (G-1)\times V}V_m = N\times (G-1)\times V (cette formule néglige les temps de calcul de parité)
Seuil de mise en défaut : {\displaystyle 2}2 disques

RAID 51 (ou RAID 5+1)

RAID 51

Il permet d’obtenir un volume répliqué basé sur des grappes en RAID 5. Chaque grappe contenant au minimum trois disques, et un minimum de deux grappes étant nécessaire, il faut au minimum six unités de stockage pour créer un volume RAID 5+1. C’est un mode coûteux (faible capacité au regard du nombre de disques).

Capacité totale : {\displaystyle C_{t}=(N-2)\times C}{\displaystyle C_{t}=(N-2)\times C}
Vitesse maximale en écriture : {\displaystyle V_{M}w=(N-1)\times V}V_Mw = (N-1)\times V (cette formule néglige les temps de calcul de parité)
Vitesse maximale en lecture : {\displaystyle V_{M}r=G\times (N-1)\times V}V_Mr = G\times (N-1)\times V (cette formule théorique suppose une optimisation maximale qui n’est jamais atteinte)
Seuil de mise en défaut : {\displaystyle G\times 2}G\times 2 disques