Présentation des différents types de disques durs, de la technologie RAID et des contrôleurs RAID pour les serveurs PowerEdge et les châssis de serveur lame Dell

Sommaire :

1. Types de disques durs
2. Qu’est-ce que la technologie RAID ?
3. Solutions RAID disponibles
4. Présentation de la configuration
   
    

Types de disques durs

Le contrôleur Dell PERC (PowerEdge RAID) et les autres contrôleurs peuvent prendre en charge plusieurs types de disques durs. Il existe quatre types de disques principaux utilisés dans les serveurs de 9e génération et de génération ultérieure de Dell. Il existe des limitations de configuration spécifiques, et les spécificités doivent être vérifiées pour le type de contrôleur utilisé. En outre, différents types de disques ne peuvent pas être associés dans le même jeu RAID. Il existe également des différences de performances de transfert indiquées par les noms SATA 1, 2 ou 3. Elles peuvent également être indiquées par 3 ou 6 Gbits/s. Pour obtenir la vitesse maximale, le disque dur, le fond de panier, les câbles et le contrôleur doivent tous prendre en charge la vitesse définie. Dans la plupart des cas, les spécifications les plus élevées sont rétrocompatibles avec la vitesse la plus basse commune. Exemple : brancher un disque dur de 6 Gbits/s sur un fond de panier de 3 Gbits/s donnera une vitesse de 3 Gbits/s.

 

1. Serial ATA (SATA) : les disques durs SATA sont les disques durs de base des serveurs Dell PowerEdge. La technologie Serial ATA a été conçue pour remplacer l'ancienne technologie Parallel ATA (PATA) standard (souvent appelée par son ancien nom : IDE) et offre plusieurs avantages par rapport à la précédente interface : dimensions et coûts de câble réduits (7 conducteurs au lieu de 40), remplacement à chaud natif, transfert de données plus rapide grâce à une fréquence de signalisation plus élevée et transfert plus efficace via un protocole E/S de mise en fil d'attente. Sur certains systèmes sans contrôleur, ces disques peuvent être reliés aux connecteurs SATA intégrés sur la carte mère. Sur des serveurs plus petits avec contrôleur, ces disques peuvent toujours être câblés, car ces systèmes ne disposent pas de fond de panier. Les disques durs câblés ne sont pas échangeables à chaud.
   
    
2. Near Line SAS : les disques SAS Near Line sont des disques avec une interface, une tête, un support et une vitesse de rotation SAS similaire aux disques SATA d’entreprise standard avec une interface SAS très efficace pour disques durs de type SAS classiques. Cela permet d'offrir de meilleures performances et une meilleure fiabilité comparé à la technologie SATA. Il s'agit essentiellement d'un système hybride entre SATA et SAS.
   
    
3. Serial Attached SCSI (SAS) : SAS est un protocole de communication utilisé dans les disques durs et les lecteurs de bande des entreprises. SAS est un protocole point-à-point qui remplace l'ancienne technologie de bus parallèle SCSI. Il utilise le jeu de commandes standard SCSI. Ces systèmes offrent des connexions supplémentaires en plus de la connexion SATA. Il s'agit là de performances de pointe pour les lecteurs électromécaniques.
   
    
4. Solid-State Drive (SSD) : un disque SSD est un périphérique de stockage des données qui utilise un assemblage de circuits intégrés en tant que mémoire pour stocker des données d’une manière persistante. La technologie SSD utilise des interfaces électroniques compatibles avec les disques durs à bloc d'entrée/sortie traditionnels. Les disques SSD n'utilisent pas de composants mécaniques mobiles, ce qui les distingue des disques magnétiques traditionnels, tels que les disques durs qui sont des appareils électromécaniques contenant des disques en rotation et des têtes de lecture/d'écriture amovibles. En comparaison avec les disques électromécaniques, les disques SSD sont en principe moins sensibles aux chocs physiques. Ils sont plus silencieux et offrent des temps d'accès et d'attente plus réduits. Grâce à ces fonctions, les lecteurs SSD sont probablement les disques les plus rapides en termes d'E/S sur le marché d'aujourd'hui dans un format compact de disque dur standard.
   
    

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Qu’est-ce que la technologie RAID ?

Le terme RAID désigne un groupe de plusieurs disques physiques indépendants qui permet d’optimiser les performances en augmentant le nombre de disques utilisés pour l’accès aux données et leur enregistrement. Un sous-système de disque RAID améliore les performances des entrées/sorties et la disponibilité des données. Le groupe de disques physiques est identifié par le système hôte sous la forme d'une seule unité de stockage ou de plusieurs unités logiques. Le débit de données augmente, car le système accède simultanément à plusieurs disques. Les systèmes RAID améliorent également la disponibilité du système de stockage ainsi que la tolérance aux pannes. Les données perdues en raison d'une panne d'un disque physique peuvent être restaurées en reconstruisant les données manquantes à partir des autres disques physiques, qui contiennent des données ou des informations de parité. RAID n'est pas une solution de sauvegarde. Cette technologie ne remplace pas une solution de sauvegarde de données adéquate destinée à la conservation et à la sécurité des données.
 

Les différents niveaux de RAID :

• RAID 0 utilise la répartition (striping) des données sur plusieurs disques pour accélérer le débit de données, notamment pour les fichiers volumineux, dans les environnements ne nécessitant pas de redondance des données.
• RAID 1 exploite la mise en miroir des disques afin d'écrire les données simultanément sur deux disques physiques. Il est particulièrement adapté aux bases de données de petite taille ou aux applications peu gourmandes en ressources, mais nécessitant une redondance totale des données.
• RAID 5 combine répartition sur disques et stockage de données de parité sur tous les disques physiques (parité distribuée) afin de fournir un haut débit et une redondance des données, particulièrement pour les accès aléatoires aux données peu volumineuses.
• RAID 6 est une évolution du RAID 5. Il utilise un bloc de parité supplémentaire. Il met en place une répartition au niveau du bloc, avec deux blocs de parité répartis sur tous les disques membres du groupe. RAID 6 protège des situations où deux disques tombent en panne, ainsi que des pannes qui surviennent lorsqu'un seul disque est en cours de reconstruction. Si vous utilisez une seule matrice, la mise en place d'un système RAID 6 est plus efficace que l'utilisation d'un disque de rechange.
• RAID 10 est une combinaison de RAID 0 et de RAID 1 et utilise la répartition sur des disques mis en miroir. Il fournit un haut débit et une redondance totale des données. RAID 10 prend en charge jusqu'à huit matrices et jusqu'à 32 disques physiques par matrice.
• RAID 50 est une combinaison de RAID 0 et RAID 5 dans laquelle une matrice RAID 0 est répartie sur plusieurs éléments RAID 5. RAID 50 nécessite au moins six disques.
• RAID 60 est une combinaison de RAID 0 et RAID 6 dans laquelle une matrice RAID 0 est répartie sur plusieurs éléments RAID 6. Ce niveau nécessite au moins 8 disques.

Terminologie RAID
 

• RAID 0 :  RAID 0 vous permet d’écrire des données sur plusieurs disques physiques au lieu d’un seul. RAID 0 exige que l'espace de stockage de chaque disque physique soit partitionné en bandes de 64 Ko. Ces bandes sont entrelacées de manière séquentielle. La partie de la bande qui se trouve sur un seul disque physique est appelée « élément de bande ». Par exemple, sur un système équipé de quatre disques utilisant uniquement RAID 0, le segment 1 est écrit sur le disque 1, le segment 2 sur le disque 2, etc. Le niveau de RAID 0 améliore les performances, car le système peut accéder simultanément à plusieurs disques physiques mais il ne fournit aucune redondance des données. (Figure 1 (en anglais uniquement)). 

  
Figure 1 : RAID 0

Tolérance de panne : aucune
Avantage : performances améliorées, stockage supplémentaire
Inconvénient : ne doit pas être utilisé pour les données critiques, car la perte de données est inévitable lors d’une panne de disque.


 

RAID 1

Le niveau RAID 1 permet d’enregistrer les données simultanément sur deux disques physiques. En cas de panne d'un disque, le contenu de l'autre peut servir à faire fonctionner le système et à reconstruire le disque physique en panne. L'avantage principal de RAID 1 est la redondance totale des données. Car la totalité du contenu du disque est écrite sur le second disque et le système peut fonctionner si l'un de ces deux disques tombe en panne. Les deux disques contiennent en permanence les mêmes données. L'un des deux disques physiques peut être utilisé en tant que disque physique opérationnel (Figure 2 (en anglais uniquement)).

Remarque : la mise en miroir améliore les performances de lecture grâce à l’équilibrage de charge de lecture.

 
Figure 2 : RAID 1

Tolérance de pannes : erreurs de disque, pannes d’un seul disque
Avantages : hautes performances de lecture, récupération rapide après une panne de disque, redondance des données
Inconvénients : haut risque de surcharge de disque, capacité limitée

 

RAID 5 et 6

Les données de parité sont des données redondantes générées afin de fournir une tolérance aux pannes pour certains niveaux de RAID. En cas de panne d'un disque, le contrôleur peut utiliser les données de parité pour régénérer les données utilisateur. Il existe des données de parité en RAID 5, 6, 50 et 60. Ces données sont réparties sur tous les disques physiques du système. En cas d'échec d'un seul disque physique, vous pouvez le reconstruire à partir de la parité et des données figurant sur les autres disques physiques. Le niveau de RAID 5 combine répartition sur disques et parité distribuée, comme indiqué ci-dessous (Figure 3 (en anglais uniquement)). La parité fournit la redondance nécessaire pour faire face à une panne d'un seul disque physique sans dupliquer l'intégralité du contenu des disques physiques.  Le niveau de RAID 6 combine répartition sur disques et parité distribuée (Figure 4 (en anglais uniquement)). Ce niveau de parité permet de gérer une panne de deux disques physiques sans dupliquer l'intégralité du contenu des disques physiques.
 
RAID 5
 
Figure 3 : Raid 5 Fault Tolerance ( Tolérance de panne RAID 5

) : erreurs de disque, pannes
d’un seul disque Avantage : utilisation efficace de la capacité du disque, hautes performances de lecture, inconvénient des performances
d’écriture Med-to-High – Impact moyen en cas de panne de disque, recréation plus longue en raison du recalcul



de la paritéRAID 6

Figure 4 :   Raid 6 Fault Tolerance ( Tolérance de panne RAID 6

) : erreurs de disque, défaillances de deux disques Avantage – Redondance des données, Hautes performances
de lecture Inconvénient – Réduction des performances d’écriture en raison de deux calculs de parité, coût supplémentaire en raison d’un équivalent de 2 disques
dédié à la parité





RAID 10 :   le niveau RAID 10 exige qu’au moins deux ensembles mis en miroir travaillent ensemble. Plusieurs ensembles RAID 1 sont combinés pour former une seule matrice. Les données sont réparties sur tous les lecteurs mis en miroir. Puisque chaque lecteur est mis en miroir dans RAID 10, il n'existe aucun délai car aucun calcul de parité n'a lieu. Cette stratégie RAID permet de supporter la perte de plusieurs lecteurs tant que deux lecteurs de la même paire mise en miroir sont toujours opérationnels. Les volumes de RAID 10 offrent un haut débit et une redondance des données complète (Figure 5 (en anglais uniquement)).

 
Figure 5 : RAID 10

Tolérance de panne : erreurs de disque, une panne par ensemble de disques mis en miroir
Avantages : hautes performances de lecture, prend en charge le plus grand groupe RAID de 192 lecteurs
Inconvénient : prix plus élevé


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Solutions RAID disponibles par carte contrôleur

Les niveaux de RAID pris en charge par chaque PERC (carte contrôleur RAID PowerEdge) sont répertoriés dans l’article de la base de connaissances : Liste des types de contrôleur RAID PowerEdge (PERC) pour les systèmes Dell EMC
 

Présentation de la configuration

Au moment de l'achat du système, la plupart des systèmes sont préconfigurés avec le niveau de RAID que vous avez sélectionné et sont opérationnels dès leur livraison. En général, dans ce cas de figure, aucune autre action du client n'est nécessaire étant donné que le système est configuré et prêt à l'emploi. Si une modification est requise après réception de l’unité, le niveau de RAID peut être modifié via l’interface du logiciel ou du contrôleur sans perte de données en fonction du contrôleur lui-même, du type RAID d’origine et du type que vous cherchez à atteindre. Toutes les migrations ne sont pas prises en charge. Si la migration n’est pas possible, elle nécessitera un effacement complet des disques durs et une recréation à partir de zéro.

Avertissement  : il est vivement recommandé de créer une sauvegarde vérifiée de vos données avant d’effectuer ou de tenter toute modification. Toute défaillance peut entraîner une perte de données. Migration d'un niveau de RAID (par exemple, pour le contrôleur H700/H800).
      
 

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