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17.2. Niveaux RAID et prise en charge linéaire

RAID prend en charge diverses configurations, y compris les niveaux 0, 1, 4, 5, 6, 10, et linéaires. Ces types RAID sont définis comme suit :
Niveau 0
RAID niveau 0, souvent appelé « entrelacement », est une technique de mappage de données entrelacées orientée performances. Cela signifie que les données écrites sur la matrice sont divisées en bandes et écrites sur les disques membres de la matrice, permettant ainsi de hautes performances d'E/S pour un moindre coût, mais cela ne fournit pas de redondance.
De nombreuses implémentations RAID niveau 0 entrelaceront uniquement les données à travers les périphériques membres d'une taille égale à ou inférieure à la taille du plus petit périphérique de la matrice. Cela signifie que si vous possédez plusieurs périphériques de tailles légèrement différentes, chaque périphérique sera traité comme s'il était égal au plus petit disque. Ainsi, la capacité de stockage courante d'une matrice de niveau 0 est égale au plus petit disque dans la matrice RAID matériel, ou à la capacité de la plus petite partition membre dans une matrice RAID logiciel multipliée par le nombre de disques ou partitions dans la matrice.
Niveau 1
RAID niveau 1, ou la « mise en miroir », a été utilisé depuis plus longtemps que toute autre forme de RAID. Le niveau 1 fournit de la redondance en écrivant des données identiques sur chaque disque membre de la matrice, laissant un copie « miroir » sur chaque disque. La mise en miroir est populaire du fait de sa simplicité et du haut niveau de disponibilité de données offert. Le niveau 1 fonctionne avec deux disques ou plus et offre une très bonne fiabilité de donnés et améliore les performances des applications à lecture intensive, mais à coût relativement élevé. [3]
La capacité de stockage d'une matrice de niveau 1 est égale à la capacité du disque dur miroir le plus petit dans une matrice RAID matériel ou à la partition miroir la plus petite dans une matrice RAID logiciel. La redondance du niveau 1 est la plus élevée possible parmi les différents types RAID, la matrice étant capable de fonctionner avec un seul disque présent.
Niveau 4
Le niveau 4 utilise une parité [4] concentrée sur un seul disque pour protéger les données. Comme le disque de parité dédié représente un goulot d'étranglement inhérent à toutes les transactions d'écriture sur la matrice RAID, le niveau 4 est rarement utilisé sans technologie d'accompagnement telle que le cache en écriture différée, ou dans des circonstances particulières, où l'administrateur système conçoit le périphérique RAID logiciel avec ce goulot d'étranglement en tête (par exemple, avec une matrice qui aurait peu ou pas de transactions d'écriture une fois remplie de données). RAID niveau 4 est si rarement utilisé qu'il n'est pas disponible en tant qu'option dans Anaconda. Cependant, il peut être créé manuellement par l'utilisateur si réellement nécessaire.
La capacité de stockage RAID matériel niveau 4 est égale à la capacité de la partition membre la plus petite, multiplié par le nombre de partitions moins un. Les performances d'une matrice RAID niveau 4 seront toujours asymétriques, ce qui signifie que les lectures seront plus performantes que les écritures. Ceci est dû au fait que les écritures consomment davantage de ressources du CPU et de bande passante de la mémoire lors de la génération de parité, qui consomme également davantage de bande passante du bus lors de l'écriture des données sur disque car vous n'écrivez pas seulement les données, mais aussi la parité. Les lectures ne font que lire les données et non la parité, à moins que la matrice ne se trouve dans un état dégradé. Par conséquent, les lectures génèrent moins de trafic sur les disques et à travers les bus de l'ordinateur pour une même quantité de données transférée que sous des conditions normales.
Niveau 5
Type RAID le plus commun. En distribuant la parité à travers tous les disques membres d'une matrice, RAID niveau 5 élimine le goulot d'étranglement des écritures, qui est inhérent au niveau 4. Le seul goulot d'étranglement des performances est le processus de calcul de parité en soi-même. Avec les CPU modernes et RAID logiciel, il n'y a habituellement pas de goulot d'étranglement, car tous les CPU modernes peuvent générer une parité très rapidement. Cependant, si vous possédez suffisamment de périphériques membres dans une matrice RAID5 logiciel, permettant ainsi une grande vitesse de transfert de données agrégées à travers tous les périphériques, alors ce goulot d'étranglement peut se révéler problématique.
Comme avec le niveau 4, le niveau 5 offre des performances asymétriques, avec des lectures considérablement plus performantes que les écritures. La capacité de stockage RAID niveau 5 est calculée de la même manière qu'avec le niveau 4.
Niveau 6
Ce niveau RAID commun, sur lequel la redondance et la préservation des données, et non les performances forment le but principal, considère l'inefficacité en termes d'espace du niveau 1 inacceptable. Le niveau 6 utilise un schéma de parité complexe afin d'être en mesure de récupérer après la perte de deux disques de la matrice. Ce schéma de parité complexe crée un fardeau pour le CPU bien plus important sur les périphériques RAID logiciel, mais aussi pendant les transactions d'écriture. Ainsi, le niveau 6 est considérablement plus asymétrique quant aux performances que les niveaux 4 et 5.
La capacité totale d'une matrice RAID niveau 6 est calculée de manière similaire à celles des matrices RAID niveaux 4 et 5, à l'exception que vous devrez soustraire 2 périphériques (au lieu d'un seul) du compte des périphériques pour l'espace de stockage supplémentaire de la parité.
Niveau 10
Ce niveau RAID tente de combiner les avantages de performance du niveau 0 avec la redondance du niveau 1. Il aide également à alléger une certaine quantité de l'espace gaspillé dans les matrices niveau 1 contenant plus de deux périphériques. Avec le niveau 10, il est possible de créer une matrice à 3 disques configurée pour stocker uniquement 2 copies de chaque « morceau » de données, ce qui permettra ensuite à la taille de la matrice de faire 1,5 fois la taille du périphérique le plus petit, au lieu d'être égal à la taille de celui-ci (comme cela aurait été le cas avec une matrice niveau 1 à trois périphériques).
Le nombre d'options disponible lors de la création de matrices de niveau 10 (ainsi que la complexité de la sélection des bonnes options pour un cas d'utilisation particulier) rend la création pendant une installation très peu pratique. Il est possible d'en créer une manuellement à l'aide de l'outil en ligne de commande mdadm. Pour obtenir davantage de détails sur les options et les compromis en termes de performance, veuillez consulter man md.
RAID linéaire
RAID linéaire est un simple regroupement de disques servant à créer un disque virtuel de plus grande taille. Avec une matrice RAID linéaire, les morceaux sont alloués de manière séquentielle, d'un disque au suivant, en allant au second disque qu'une fois que le premier disque aura été entièrement rempli. Ce regroupement ne fournit pas de bénéfices de performance, car il est très improbable que des opérations d'E/S soient divisées entre disques membres. RAID linéaire n'offre pas non plus de redondance, et réduit la fiabilité. — si un disque membre échoue, la matrice toute entière ne pourra pas être utilisée. La capacité est égale au total des disques membres.


[3] Le coût de RAID niveau 1 est élevé car les mêmes informations sont écrites sur tous les disques de la matrice, ce qui offre une bonne fiabilité des données, mais de manière bien moins efficace, en termes d'espace, que les niveaux RAID basés sur parité, comme le niveau 5. Cependant, ce manque d'efficacité quant à l'espace offre également un bénéfice de performance : les niveaux RAID basés sur parité consomment une quantité d'alimentation du CPU bien plus élevée afin de générer une parité pendant que le niveau 1 RAID écrit les mêmes données plus d'une fois sur les multiples membres RAID avec un temps CPU très court. Ainsi, sur des ordinateurs utilisant RAID logiciel et ayant des ressources CPU utilisées à d'autres fins que des activités RAID de manière consistante, RAID niveau 1 peut fournir de meilleures performances que les niveaux RAID basés sur parité.
[4] Les informations sur la parité sont calculées sur la base du contenu du reste des disques membres de la matrice. Ces informations peuvent ensuite être utilisées pour reconstruire des données lorsqu'un disque de la matrice échoue. Les données reconstruites peuvent ensuite être utilisées pour satisfaire les requêtes d'E/S du disque en échec avant que celui-ci ne soit remplacé et pour le remplir à nouveau une fois son remplacement effectué.