Niveaux RAID : comparaison des principales approches RAID

La combinaison de disques durs au sein d’un système RAID peut comporter divers avantages et inconvénients. Il est impossible de décrire ceux-ci de façon générale, car les propriétés spécifiques à une matrice dépendent avant tout du niveau RAID sélectionné. Ces configurations standard peuvent être très différentes ; elles déterminent le nombre minimum de disques durs nécessaires, la méthode de combinaison des supports de données concernés et les méthodes utilisées pour le stockage des fichiers.

Définition

Un concept RAID (Redundant Array of Independent Disks) désigne l’action de créer une matrice contenant un minimum de deux solutions de stockage différentes et formant un seul grand disque logique. Sa fonction spécifique est déterminée par la configuration de ses disques durs respectifs, également appelée « niveau RAID ».

Nous allons faire le point sur les différences entre les niveaux RAID et les incidences de ces différentes approches. Nous allons en outre comparer les principaux niveaux RAID, tout particulièrement en termes de coût, de résilience et de performance.

Niveaux RAID : présentation rapide des principales différences

Les niveaux RAID tels que RAID 5 ou RAID 6 proposent différentes approches pour combiner des disques durs fonctionnant comme un seul lecteur logique au sein d’une matrice. En 1988, lors de la première présentation de la technologie RAID, l’accent était davantage mis sur les économies pouvant être réalisées avec de tels ensembles matériels. Aujourd’hui, le coût des systèmes est cependant passé au second plan dans le cadre de l’évaluation des différents niveaux.

Voici les principales propriétés au niveau desquelles les niveaux RAID diffèrent aujourd’hui les uns des autres :

  • Niveau de résilience
  • Vitesse de lecture (débit de sortie)
  • Vitesse d’écriture (débit d’entrée)
  • Utilisation de la capacité de stockage disponible
  • Nombre minimum de disques durs nécessaires
Note

Les niveaux RAID individuels sont souvent considérés, à tort, comme étant basés les uns sur les autres, ce qui est faux. Il est cependant possible de combiner deux niveaux différents, comme avec l’approche RAID 10, mélange issu des deux niveaux de base composant son nom ; ici, il s’agit donc des niveaux RAID 1 et RAID 0.

Comment se manifestent les différentes propriétés des niveaux RAID ?

Le principal objectif d’un niveau RAID est d’améliorer la sécurité des données stockées. Toute panne de disque dur individuel doit ainsi être compensée pour éviter une perte de données. Les niveaux RAID individuels stockent leurs fichiers avec différentes techniques de stockage redondant. La procédure classique consiste à mettre en miroir toutes les données : les informations sont alors présentes en double sur l’ensemble de disques. Parallèlement, d’autres niveaux RAID s’appuient sur des informations de parité stockées avec les données utilisateur sur les supports concernés ; en cas de panne, il est alors possible de tout restaurer rapidement et facilement.

Note

Un système RAID ne remplace pas une sauvegarde : les conditions de séparation spatiale et temporelle appliquées au stockage des fichiers, propres aux solutions de sauvegarde classiques, ne sont pas réunies dans les matrices RAID !

Pour améliorer leurs performances, nombreux sont les niveaux RAID qui utilisent aussi la méthode dite de « striping » (de l’anglais « stripes », qui signifie « bandes ») : les données stockées sont divisées en bandes, puis réparties uniformément sur tous les disques durs concernés. Les vitesses d’écriture et de lecture peuvent ainsi être optimisées. Le degré d’amélioration de celles-ci dépend de la méthode de redondance utilisée.

En comparaison des disques individuels, de nombreux niveaux RAID offrent à la fois une meilleure résilience et une amélioration des performances. La règle générale suivante s’applique cependant : plus la matrice de disques durs est conçue pour résister aux pannes, moins il est possible d’améliorer ses performances.

De plus, la capacité de stockage maximale disponible pour les données utilisateur dépend avant tout de la méthode utilisée pour générer la redondance. Les niveaux RAID s’appuyant sur la mise en miroir des données ne peuvent d’office compter que sur 50 % de leur espace de stockage. Dans les niveaux RAID fonctionnant sur le principe de la parité, l’espace de stockage disponible pour les données utilisateur augmente proportionnellement au nombre de disques durs.

Tableau de comparaison des principaux niveaux RAID

L’équilibre entre la fiabilité, les performances, la capacité de stockage et, pour finir, le coût peut donc être très différent d’un niveau RAID à un autre. La conception de certaines approches, comme RAID 0 et RAID 1, peut également mettre l’accent sur une seule propriété dès le départ. Alors que les systèmes RAID 0 assurent uniquement l’augmentation du débit de données lors de la lecture et de l’écriture, les systèmes RAID 1 accordent tant d’importance au double stockage des fichiers que seule une amélioration minime de la vitesse de lecture (avec le bon contrôleur RAID) est possible.

Dans le tableau ci-dessous, nous analysons les principaux niveaux RAID courants afin de mettre en évidence une comparaison directe de leurs propriétés, leurs forces et leurs faiblesses.

  RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 6 RAID 10 (1+0)
Nombre minimum de disques durs 2 2 3 4 4
Processus utilisé « Striping » Mise en miroir (« mirroring ») « Striping » et parité « Striping » et double parité « Striping » de données mises en miroir
Résilience Faible Très élevée ; un lecteur peut tomber en panne Moyenne ; un lecteur peut tomber en panne Élevée ; deux lecteurs peuvent tomber en panne Très élevée ; un lecteur par sous-réseau peut tomber en panne
Capacité de stockage pour les données utilisateur 100 % 50 % 67 % (augmente avec chaque disque supplémentaire) 50 % (augmente avec chaque disque supplémentaire) 50 %
Vitesse d’écriture Très élevée Faible Moyenne Faible Moyenne
Vitesse de lecture Très élevée Moyenne Élevée Élevée Très élevée
Coût Faible Très élevé Moyen Élevé Très élevé

À quelles applications les différents niveaux RAID sont-ils adaptés ?

Les niveaux RAID que nous vous présentons offrent diverses propriétés et sont donc adaptés à une grande variété d’applications. Le niveau RAID 0 est le seul à ne pas utiliser la redondance ; il n’est donc absolument pas envisageable de l’utiliser pour stocker des données sensibles. Les matrices de ce type doivent avant tout être envisagées comme des alternatives aux disques SSD pour les applications non critiques, comme les logiciels de traitement de vidéo et d’image.

Comme de nombreuses autres matrices RAID, les niveaux RAID 1 et RAID 10 sont très coûteux et ne sont donc pas indiqués pour le stockage d’importants volumes de données. Ils offrent cependant un haut niveau de résilience, ce qui leur permet de stocker des données sensibles. Les deux concepts sont tout particulièrement avantageux dans le cadre d’applications nécessitant un débit important. Leurs scénarios d’application typiques concernent surtout des serveurs de fichiers et des serveurs Web (niveau RAID 1) ou des serveurs de bases de données et des serveurs d’applications (niveau RAID 10).

De plus, les niveaux RAID 5 et RAID 6, qui fonctionnent sur le principe de la parité, sont, avec leur vitesse d’écriture relativement lente, particulièrement intéressants au regard du stockage de fichiers plus petits. Leurs scénarios d’application typiques concernent surtout des serveurs de bases de données et de transactions.

Quelles sont les solutions de stockage alternatives ?

Pendant de nombreuses années, les systèmes RAID ont été considérés comme la solution parfaite pour sauvegarder les données d’une façon plus résiliente, axée sur les performances. Entretemps, plusieurs alternatives sont cependant apparues, et il convient de les mentionner brièvement ici.

Mise en miroir multicopie

La mise en miroir multicopie constitue une alternative pratique aux systèmes RAID ; comme avec la mise en miroir du niveau RAID 1, plusieurs copies identiques des données sont créées. Cependant, contrairement à celles d’un système RAID, celles-ci sont hébergées sur différents hôtes du réseau, avec un mode permettant la vérification permanente des données. Ce mécanisme de restauration « répare » immédiatement les données endommagées ou inaccessibles à l’aide de copies. L’utilisateur détermine leur nombre ; comme chacune occupe le même espace de stockage que l’ensemble de données original, la mise en miroir multicopie peut rapidement devenir une solution coûteuse.

Codes d’effacement

Les codes d’effacement utilisent des algorithmes découpant les données en sous-ensembles ou blocs ; ils ressemblent au « striping », caractéristique des niveaux RAID 0 ou RAID 5. Ils permettent de répartir facilement des blocs de données individuels sur des supports de stockage séparés. Ces codes disposent d’un mécanisme de contrôle garantissant la lisibilité et la disponibilité des données. Ils ne nécessitent que 33 % d’espace de stockage supplémentaire et comptent donc parmi les options de sauvegarde de fichiers les plus avantageuses. Ils sont davantage adaptés aux grands ensembles de données, car la division en blocs s’y avère particulièrement efficace.

Sauvegarde Cloud

Ci-dessus, nous écrivions qu’un système RAID ne pouvait jamais remplacer une solution de sauvegarde ; nous allons maintenant vous expliquer pourquoi les solutions de sauvegarde ne doivent pas non plus être considérées comme des alternatives aux niveaux RAID. Le seul objectif des sauvegardes Cloud est d’enregistrer les données sur un support de stockage séparé. Ce concept de stockage n’améliore cependant ni la résilience ni les vitesses de lecture et d’écriture. Cependant, si vous n’avez pas forcément d’objectif d’optimisation matérielle, il est possible que la sauvegarde Cloud soit exactement la solution qu’il vous faut pour stocker vos données de manière sécurisée.

Conseil

Backup Cloud, une solution développée par IONOS, vous permet de sauvegarder vos données sur votre infrastructure informatique, votre smartphone ou votre PC ; elles sont ensuite cryptées et stockées dans des centres de données IONOS certifiés.


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