Qu’est-ce que la solution RAID (Redundant Array of In­de­pen­dent Disks) ?

Le concept RAID augmente la ré­si­lience de vos solutions de stockage des données. À l’origine, il a été développé pour les disques durs HDD clas­siques, mais il est encore utilisé de nos jours pour les en­vi­ron­ne­ments serveur. À quoi ressemble pré­ci­sé­ment la structure des systèmes RAID, et quelles sont leurs dif­fé­rences ?

Le concept RAID a été stan­dar­disé et s’est développé pro­gres­si­ve­ment, jusqu’à être utilisé pour des ap­pli­ca­tions serveur. La question éco­no­mique a perdu en im­por­tance, la matrice servant d’abord à changer de disque dur sans aucun problème. Cette fonction explicite également la dé­com­po­si­tion de l’acronyme RAID, cou­ram­ment utilisé aujourd’hui : Redundant Array of In­de­pen­dent Disks signifie « réseau redondant de disques in­dé­pen­dants ». La tech­no­lo­gie RAID est conçue suivant les pro­prié­tés des disques durs HDD clas­siques. La com­bi­nai­son de disques durs SSD modernes induit des con­sé­quences négatives sur leur per­for­mance et durée de vie (manque de fonc­tion­na­lité TRIM du concept RAID).

Les systèmes RAID sont con­si­dé­rés comme des éléments es­sen­tiels des en­vi­ron­ne­ments serveur. L’aspect le plus important est la re­don­dance des données stockées, à ne pas assimiler à celle d’une sau­ve­garde classique. Dans les struc­tures de serveurs, les systèmes RAID évitent qu’une panne au niveau d’un disque dur n’engendre des con­sé­quences, les données étant aussi stockées à un autre em­pla­ce­ment de la matrice RAID. Une aug­men­ta­tion de la capacité de stockage et des vitesses de lecture et d’écriture au niveau de l’accès à l’espace en disque dur figurent parmi les avantages pouvant être obtenus grâce à l’uti­li­sa­tion d’un système RAID.

Il peut exister des dif­fé­rences ma­ni­festes, notamment dans la manière dont les solutions de stockage in­di­vi­duelles d’un système RAID in­te­ra­gis­sent pré­ci­sé­ment entre elles, ou encore dans la fonction devant au bout du compte être remplie par cette matrice dans le réseau de serveurs. Il existe cependant de nom­breuses con­fi­gu­ra­tions stan­dar­di­sées, définies par des ca­té­go­ries également connues sous le nom de « niveaux RAID ». En outre, il est né­ces­saire de faire la dis­tinc­tion entre les systèmes RAID logiciels et matériels : cette dif­fé­rence dépend des in­te­rac­tions de la matrice, qui peuvent s’organiser du côté logiciel, ou plutôt du côté matériel.

En ca­té­go­ri­sant les systèmes RAID matériels et logiciels, vous pouvez ra­pi­de­ment vous méprendre sur les ca­rac­té­ris­tiques de ces deux types de matrices de disques durs. Les deux modèles ont bien besoin d’un logiciel pour fonc­tion­ner ; ici, les termes se réfèrent donc uni­que­ment au type de mise en œuvre utilisé.

Avec le système RAID matériel, l’or­ga­ni­sa­tion des solutions de stockage in­di­vi­duelles est confiée à un matériel spécial et par­ti­cu­liè­re­ment per­for­mant, appelé « con­trô­leur RAID ». Il peut être installé dans le boîtier d’un or­di­na­teur ou dans une Disk Array (« unité mul­ti­disque ») contenant également les disques durs. Le second modèle est pri­vi­lé­gié dans les centres de données, où les systèmes externes sont souvent utilisés sous les noms suivants : DAS (Direct Attached Storage), SAN ou NAS. Un système RAID orienté matériel a pour avantage d’offrir d’ex­cel­lentes per­for­mances qui s’expriment, entre autres, par une grande vitesse de transfert des données.

Dans un système RAID logiciel, le quota de stockage est géré par un logiciel exécuté di­rec­te­ment sur le pro­ces­seur de l’hôte ; il s’agit d’un système RAID host-based (« basé sur l’hôte »). Les prin­ci­paux systèmes d’ex­ploi­ta­tion, comme Windows (à partir de la version NT) ou les dis­tri­bu­tions Linux, disposent des com­po­sants né­ces­saires. Un système RAID logiciel se configure plus ra­pi­de­ment et avan­ta­geu­se­ment qu’une version ma­té­rielle. Cependant, cette solution n’est pas mul­ti­pla­te­forme et sollicite fortement le pro­ces­seur de l’hôte. Comme l’accès au disque n’est pas régulé aussi « élé­gam­ment » qu’avec un con­trô­leur RAID, les per­for­mances système sont également moindres.

Les disques durs d’un système RAID peuvent être combinés de dif­fé­rentes manières, en « niveaux ». Cette ap­pel­la­tion crée toujours des ma­len­ten­dus, car ces con­fi­gu­ra­tions ne sont pas conçues de manière pro­gres­sive. Les niveaux sont numérotés, mais ne sont pas liés entre eux. Ces numéros ca­rac­té­ri­sent les approches relatives à la structure et à la fonction ul­té­rieure des systèmes RAID. Les niveaux les plus courants sont RAID 0, RAID 1, RAID 5 et RAID 6. Vous pouvez combiner deux niveaux RAID : un système RAID 10 désigne par exemple un système RAID 0 obtenu en combinant plusieurs systèmes RAID 1.

Tech­ni­que­ment, les matrices de disques durs exécutés sous l’ap­pel­la­tion RAID 0 ne sont pas con­si­dé­rées comme étant des systèmes RAID, car leur stockage n’est pas basé sur le principe de re­don­dance. Ce modèle a pour seul objectif d’accélérer l’accès aux données en combinant au moins deux disques durs de manière à former un seul grand disque logique. Pour ce faire, les données sont or­ga­ni­sées en blocs suc­ces­sifs et réparties uni­for­mé­ment sur les dif­fé­rents supports. En anglais, ces blocs portent le nom de stripes, raison pour laquelle le système RAID 0 est également associé au « striping ».

Si cette matrice offre une plus grande capacité de stockage et davantage de débit, elle a également pour effet de com­pro­mettre au­to­ma­ti­que­ment la sécurité : si un disque dur tombe en panne, vous pouvez perdre l’ensemble des données. Pour en savoir plus sur cette approche relative au « striping », consultez notre très complet guide du système RAID 0.

Le niveau RAID 1 est également associé au « mirroring », qui se traduit en français par « mise en miroir ». Tous les disques durs intégrés à cette matrice possèdent à tout moment le même ensemble de données ; celle-ci assure ainsi une re­don­dance complète, ce qui lui permet de garder le contrôle sans aucun problème en cas de panne de l’une des solutions de stockage in­di­vi­duelles. Par con­sé­quent, la capacité totale du système RAID ne peut jamais excéder la capacité du plus petit disque dur impliqué.

Dans un système RAID 1, la vitesse d’écriture est com­pa­rable à celle obtenue avec un seul disque. Vous pouvez cependant doubler la vitesse de lecture si vous connectez les disques impliqués à leurs propres canaux (par exemple, la norme SATA). Pour en savoir plus sur cette méthode de stockage associé au « mirroring », n’hésitez pas à consulter notre article intitulé « RAID 1 ».

Le niveau RAID 5 cor­res­pond à une matrice d’au moins trois disques durs (ce nombre est gé­né­ra­le­ment impair : trois, cinq, sept, etc.). Ce concept de stockage utilise la méthode de « striping » déjà utilisée par le système RAID 0 et organise les données sous forme de blocs avant de les répartir sur les dif­fé­rents supports. Grâce aux blocs de données, les in­for­ma­tions de parité sont réparties uni­for­mé­ment sur les disques durs ap­par­te­nant à la matrice. Ceux-ci peuvent ensuite être utilisés pour restaurer les données perdues si l’un des supports de stockage tombe en panne.

Le niveau RAID 5 offre ainsi une meilleure vitesse de lecture et une sécurité accrue par rapport à un seul disque. En revanche, comme il est cons­tam­ment né­ces­saire de re­cal­cu­ler les blocs de parité, la vitesse d’écriture est quant à elle re­la­ti­ve­ment lente. Pour en savoir plus sur ce contexte, consultez notre article spécial sur le système RAID 5.

Pour le niveau RAID 6, l’approche adoptée est similaire au niveau RAID 5 : là aussi, les données sont or­ga­ni­sées sous forme de blocs et dis­tri­buées uni­for­mé­ment aux com­po­sants de stockage de la matrice, et les in­for­ma­tions de parité sont garantes d’une meilleure sécurité. Ici, les dernières données con­ser­vées à des fins de res­tau­ra­tion sont générées en double. Les systèmes RAID de ce type peuvent donc résister si au maximum deux de leurs disques durs tombent si­mul­ta­né­ment en panne, tant que le système comporte au moins quatre disques. Cette matrice propose donc un haut niveau de sécurité des données, ainsi qu’un bon accès en lecture.

Cependant, le calcul des blocs de parité est encore plus chro­no­phage dans cette con­fi­gu­ra­tion qu’avec le système RAID 5 ; la vitesse d’écriture est donc encore plus lente. Dans notre guide spé­ci­fique au système RAID 6, nous examinons les points forts et les fai­blesses du « striping » associés à des in­for­ma­tions de parité dou­ble­ment réparties.

Le système RAID 10, ou RAID 1 + 0, combine les pro­prié­tés du niveau RAID 0 à celles du niveau RAID 1 : cela confère aux données un débit de transfert plus élevé et davantage de sécurité. Pour y parvenir, il suffit de combiner plusieurs systèmes RAID 1 dans une matrice RAID 0 ; il est cependant né­ces­saire d’utiliser au moins quatre disques durs. Nous dé­tail­lons les si­tua­tions aux­quelles une telle com­bi­nai­son peut se prêter, ainsi que les in­con­vé­nients qu’elle peut comporter, dans notre article sur le niveau RAID 10.

Vous devez prendre en compte un certain nombre d’éléments pour con­fi­gu­rer et exploiter un système RAID. Dans un premier temps, vous devez né­ces­sai­re­ment vous poser la question du type de matrice réel­le­ment prévu. Si vous souhaitez sim­ple­ment améliorer le débit de vos données, vous pouvez par exemple décider d’utiliser un SSD en plus d’un système RAID de niveau 0. Si vous cherchez plutôt à augmenter la sécurité de vos données, deux approches dif­fé­rentes sont également dis­po­nibles : la mise en miroir (système RAID de niveau 1) et le volume agrégé par bandes à parité répartie (système RAID de niveau 5).

Pour sé­lec­tion­ner vos disques durs, pri­vi­lé­giez des modèles iden­tiques. Dans plusieurs con­fi­gu­ra­tions RAID, le volume de stockage ne peut excéder celui du plus petit disque ; vous perdriez une grande partie de votre potentiel de stockage avec des tailles dif­fé­rentes. Nous vous re­com­man­dons également du matériel comme les disques durs NAS, réputés pour leur durée de vie. Le volume de votre support de données est également important si vous remplacez du matériel dé­fec­tueux ou agran­dis­sez votre système RAID : les nouveaux com­po­sants doivent avoir au moins le même volume que le plus petit support de données dé­fec­tueux ou pré­cé­dem­ment utilisé.

Lorsque vous utilisez un système RAID, veillez également à ne jamais oublier ce qui suit : les in­te­rac­tions entre vos dif­fé­rents disques durs amé­lio­rent la sécurité des données stockées par l’in­ter­mé­diaire de la re­don­dance, mais un système RAID ne peut et ne doit jamais remplacer une solution de sau­ve­garde bien pensée.