Le terme RAID (Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks) désigne un groupe de disques indépendants qui est vu comme une seule unité logique. Cette technologie permet notamment de cumuler les performances de plusieurs disques en répartissant les données sur l’ensemble et en accédant simultanément à tous les disques, de manière synchronisée ou non, selon les cas. Elle permet aussi d’assurer la sécurisation des données, soit par copie, soit par calcul de parité ; cette dernière méthode nécessitant, pour être réellement efficace, l’utilisation de un ou plusieurs contrôleurs RAID matériel dédiés.
. La technologie RAID (acronyme de Redundant Array of Inexpensive Disks, parfois Redundant Array of Independent Disks, traduisez Ensemble redondant de disques indépendants) permet de constituer une unité de stockage à partir de plusieurs disques durs. L'unité ainsi créée (appelée grappe) a donc une grande tolérance aux pannes (haute disponibilité), ou bien une plus grande capacité/vitesse d'écriture. La répartition des données sur plusieurs disques durs permet donc d'en augmenter la sécurité et de fiabiliser les services associés.
. Cette technologie a été mise au point en 1987 par trois chercheurs (Patterson, Gibson et Katz) à l'Université de Californie (Berkeley). Depuis 1992 c'est le RAID Advisory Board qui gère ces spécifications. Elle consiste à constituer un disque de grosse capacité (donc coûteux) à l'aide de plus petits disques peu onéreux (c'est-à-dire dont le MTBF, Mean Time Between Failure, soit le temps moyen entre deux pannes, est faible).
Chacun de ces niveaux constitue un mode d'utilisation de la grappe, en fonction :
des performances; du coût; des accès disques. En jouant sur la mémoire tampon des disques, les contrôleurs RAID et les algorithmes, les constructeurs affinent les performances pour les adapter à différents types d’applications. Ces solutions sont néanmoins développées à partir des principaux RAID connus ci-dessous :
• RAID 0 : Aussi appelé « stripping ». Les données sont simplement réparties sur plusieurs disques sans aucune protection des données. Plus il y a de disques, plus la capacité totale est importante et meilleures sont les performances, mais en cas de panne d’un seul disque, tout est perdu. De cette façon, il n'y a pas de redondance, on ne peut donc pas parler de tolérance aux pannes. En effet en cas de défaillance de l'un des disques, l'intégralité des données réparties sur les disques sera perdue.
Toutefois, étant donné que chaque disque de la grappe a son propre contrôleur, cela constitue une solution offrant une vitesse de transfert élevée. Le RAID 0 consiste ainsi en la juxtaposition logique (agrégation) de plusieurs disques durs physiques. En mode RAID-0 les données sont écrites par "bandes" (en anglais stripes). Il est recommandé d'utiliser des disques de même taille pour faire du RAID-0 car dans le cas contraire le disque de plus grande capacité ne sera pas pleinement exploité.
• RAID 1 : Aussi appelée mode « miroir ». Les données ne sont pas réparties mais la protection est assurée par duplication des données sur deux disques distincts. Le stockage utile est donc divisé par deux. Les performances en lecture sont améliorées grâce à l’accès simultané aux disques en miroirs. Les performances en écriture sont identiques à un disque unique. En cas de panne d’un disque, son miroir est utilisé et les données restent sans protection jusqu’au remplacement et à la reconstruction complète du disque défectueux.
On obtient ainsi une plus grande sécurité des données, car si l'un des disques tombe en panne, les données sont sauvegardées sur l'autre. D'autre part, la lecture peut être beaucoup plus rapide lorsque les deux disques sont en fonctionnement. Enfin, étant donné que chaque disque possède son propre contrôleur, le serveur peut continuer à fonctionner même lorsque l'un des disques tombe en panne, au même titre qu'un camion pourra continuer à rouler si un de ses pneus crève, car il en a plusieurs sur chaque essieu...En contrepartie la technologie RAID1 est très onéreuse étant donné que seule la moitié de la capacité de stockage n'est effectivement utilisée.
• RAID (0+1) & (1+0) : Combinaisons des RAID 0 et RAID 1 pour améliorer les performances par répartition des données tout en sécurisant les disques en mode miroir. Le stockage utile est divisé par deux. En cas de panne d’un disque, le système fonctionne en RAID 0 jusqu’au remplacement et à la reconstruction du disque défectueux. En RAID (0+1), ce sont deux groupes de n disques qui sont en miroir alors qu’en RAID (1+0), ce sont des paires de disques en miroirs qui sont agencés en RAID 1.
• RAID 3 & 4 : Les données sont réparties sur n disques avec un disque dédié au calcul de parité. Le stockage utile est donc de n-1 disques. En RAID 3 la répartition et le calcul de parité se font au niveau octet, ce qui privilégie les requêtes limitées à des fichiers volumineux, alors qu’en RAID 4 le système est géré au niveau bloc (plusieurs secteurs), privilégiant ainsi les requêtes multiples sur des petits fichiers. En cas de panne de disque, même si le système reste opérationnel, les performances chutent légèrement. Pour retrouver un niveau optimum de performance et de sécurité, l’utilisateur doit donc attendre le remplacement et la reconstruction complète du disque défectueux, cette dernière étant plus longue qu’une simple copie du fait du calcul de parité. Si un deuxième disque tombe en panne avant la fin du processus, toutes les données sont perdues.
• RAID 5 : Les données sont réparties sur n disques, de même que les blocs de parité, en changeant de disque à chaque bloc. Le stockage utile est de n–1 disques. Cette répartition est censée permettre d’améliorer encore les performances en fonctionnement normal, en autorisant notamment un accès désynchronisé aux disques, ce qui favorise les requêtes nombreuses, aussi bien en lecture qu’en écriture. Mais la défaillance d’un disque et la reconstruction qui s’en suit entraîne une dégradation sensible des performances pendant un long moment.
Le mode RAID-5 permet d'obtenir des performances très proches de celles obtenues en RAID-0, tout en assurant une tolérance aux pannes élevée, c'est la raison pour laquelle c'est un des modes RAID les plus intéressants en terme de performance et de fiabilité.
> Comparaison :
Les solutions RAID généralement retenues sont le RAID de niveau 1 et le RAID de niveau 5.
Le choix d'une solution RAID est lié à trois critères :
. La sécurité : RAID 1 et 5 offrent tous les deux un niveau de sécurité élevé, toutefois la méthode de reconstruction des disques varie entre les deux solutions. En cas de panne du système, RAID 5 reconstruit le disque manquant à partir des informations stockées sur les autres disques, tandis que RAID 1 opère une copie disque à disque.
. Les performances : RAID 1 offre de meilleures performances que RAID 5 en lecture, mais souffre lors d'importantes opérations d'écriture.
. Le coût : le coût est directement lié à la capacité de stockage devant être mise en oeuvre pour avoir une certaine capacité effective. La solution RAID 5 offre un volume utile représentant 80 à 90% du volume alloué (le reste servant évidemment au contrôle d'erreur). La solution RAID 1 n'offre par contre qu'un volume disponible représentant 50 % du volume total (étant donné que les informations sont dupliquées).
