Présentation des concepts de RAID
Storage Management utilise la technologie de Matrice redondante de disques indépendants (RAID) pour fournir la capacité de gestion du stockage. Pour comprendre Storage Management, vous devez connaître les concepts de RAID et savoir de quelle façon les contrôleurs RAID de votre système et votre système d'exploitation affichent l'espace disque.
Qu'est-ce que la technologie RAID ?
RAID (matrice redondante de disques indépendants) est une technologie qui gère la façon dont les données sont stockées sur les disques physiques qui sont intégrés à votre système ou lui sont raccordés. Un aspect clé de RAID est sa capacité de fractionner les disques physiques afin que la capacité combinée de plusieurs disques physiques puisse être traitée comme un espace disque unique et supplémentaire. Un autre aspect clé de RAID est sa capacité de conserver les données redondantes qui peuvent servir à restaurer des données en cas de panne de disque. RAID utilise différentes techniques comme la segmentation, la mise en miroir et la parité pour stocker et recréer des données. Il y a plusieurs niveaux de RAID qui utilisent différentes méthodes de stockage et de reconstruction des données. Les niveaux de RAID ont différentes caractéristiques en terme de performances d'écriture/lecture, de protection des données et de capacité de stockage. Certains niveaux de RAID ne conservent pas les données redondantes, ce qui signifie que pour certains niveaux de RAID, les données perdues ne peuvent être restaurées. Le niveau de RAID que vous choisissez dépend de votre priorité : performances, protection ou capacité de stockage.
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REMARQUE : La commission consultative de RAID (RAB) définit les spécifications qui servent à implémenter RAID. Bien que la RAB définisse les niveaux de RAID, la mise en œuvre commerciale des niveaux de RAID par différents fournisseurs peut varier par rapport aux spécifications RAID réelles. Une implémentation utilisée par un certain vendeur peut affecter les performances de lecture et d'écriture ainsi que les degrés de redondance des données. |
RAID matériel et logiciel
RAID peut être implémenté de façon logicielle ou matérielle. Un système avec du RAID matériel a un contrôleur RAID qui implémente les niveaux de RAID et traite les lectures et les écritures de données sur les disques physiques. Lorsque vous utilisez du RAID logiciel, le système d'exploitation doit implémenter les niveaux de RAID. C'est pourquoi l'utilisation du RAID logiciel peut ralentir les performances du système. Vous pouvez cependant utiliser du RAID logiciel en plus de volumes à RAID matériels pour offrir de meilleures performances et varier la configuration des volumes RAID. Par exemple, vous pouvez mettre en miroir deux volumes de RAID 5 matériels sur deux contrôleurs RAID pour fournir une redondance de contrôleur RAID.
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REMARQUE : Storage Management ne prend en charge que le RAID matériel. |
Concepts de RAID
RAID utilise des techniques spécifiques d'écriture de données sur les disques. Ces techniques permettent à RAID d'offrir une redondance de données ou de meilleures performances. Ces techniques comprennent :
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Mise en miroir : la duplication des données d'un disque physique à un autre. La mise en miroir fournit une redondance de données en gardant deux copies des mêmes données sur différents disques physiques. Si un disque du miroir est en panne, le système peut continuer à fonctionner avec l'autre disque. Les deux côtés du miroir contiennent les mêmes données en permanence. Chaque côté du miroir peut faire office de côté opérationnel. Un groupe de disques RAID en miroir à des performances équivalentes à celles d'un groupe de disques RAID 5 pour les opérations de lecture, mais il est plus rapide pour les opérations d'écriture. |
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Segmentation : la segmentation du disque écrit les données sur tous les disques physiques d'un disque virtuel. Chaque bande est composée d'adresses de données de disque virtuel consécutives qui sont mappées séquentiellement dans des unités de taille fixe sur chaque disque physique du disque virtuel. Par exemple, si le disque virtuel contient cinq disques physiques, la bande écrit les données sur les disques physiques 1 à 5 sans répéter aucun des disques physiques. La quantité d'espace consommée par une bande est la même sur chaque disque virtuel. La portion d'une bande qui fait partie d'un disque physique est un segment de bande. La segmentation seule ne fournit de pas de redondance des données. La segmentation combinée à la parité fournit une redondance des données. |
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Taille de bande : l'espace disque total consommé par une bande qui n'inclut pas un disque de parité. Par exemple, prenez une bande qui contient 64 Ko d'espace disque et a 16 Ko de données sur chaque bande de disque. Dans ce cas, la taille de bande est de 64 Ko et la taille du segment de bande est de 16 Ko. |
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Segment de bande : un segment de bande est la portion d'une bande qui fait partie d'un seul disque physique. |
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Taille du segment de bande : quantité d'espace disque consommée par un segment de bande. Par exemple, prenez une bande qui contient 64 Ko d'espace disque et a 16 Ko de données sur chaque bande de disque. Dans ce cas, la taille du segment de bande est de 16 Ko et la taille des bandes est de 64 Ko. |
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Parité : la parité fait référence aux données redondantes qui sont conservées avec un algorithme et une segmentation. Lorsque l'un des disques segmentés tombe en panne, les données peuvent être recréées à partir des informations sur la parité avec l'algorithme. |
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Répartition : une répartition est une technique RAID utilisée pour combiner l'espace de stockage des groupes de disques physiques dans un disque virtuel RAID 10, 50 ou 60. |
Niveaux de RAID
Chaque niveau de RAID combinent la mise en miroir, la segmentation et la parité pour fournir une redondance des données ou de meilleures performances de lecture et d'écriture. Pour des informations spécifiques sur chaque niveau de RAID, consultez « Choix des niveaux de RAID et de la concaténation ».
Organisation du stockage des données pour la disponibilité et les performances
RAID dispose de plusieurs méthodes ou niveaux de RAID pour organiser le stockage sur disque. Certains niveaux de RAID conservent les données redondantes pour que vous puissiez restaurer les données après une panne de disque. Les différents niveaux de RAID peuvent aussi entraîner une baisse ou une augmentation des performances d'E/S du système (lecture et écriture).
Pour conserver des données redondantes vous devez utiliser des disques physiques supplémentaires. Plus le nombre de disques impliqués est important, plus la probabilité d'une panne de disque augmente. Étant donné que les performances des E/S et la redondance des données peuvent varier, un niveau de RAID peut s'avérer plus approprié qu'un autre selon les applications de l'environnement d'exploitation et la nature des données stockées.
Lorsque vous choisissez la concaténation ou un niveau de RAID, les considérations suivantes sur les performances et le coût sont à prendre en compte :
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Disponibilité ou tolérance des pannes : La disponibilité ou la tolérance des pannes indique qu'un système est capable de continuer ses opérations et de fournir un accès aux données même lorsqu'un de ses composants est en panne. Pour les volumes RAID, la disponibilité ou la tolérance des pannes s'obtient en conservant des données redondantes. Les données redondantes comprennent les miroirs (les données dupliquées) et les informations sur la parité (la recréation des données avec un algorithme). |
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Performances : les performances de lecture et d'écriture peuvent être augmentées ou réduites selon le niveau de RAID que vous choisissez. Certains niveaux de RAID sont plus appropriés pour certaines applications. |
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Rentabilité : pour conserver les données redondantes ou les informations sur la parité qui sont associées aux volumes de RAID de l'espace disque supplémentaire est nécessaire. Quand les données sont temporaires, facilement reproduites ou pas essentielles, le coût élevé de la redondance des données n'est peut être pas justifié. |
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Temps moyen entre les pannes (MTBF). l'utilisation de disques supplémentaires pour conserver les données redondantes augmente aussi la probabilité qu'un panne tombe en disque. Même si cela est inévitable lorsque les données redondantes sont indispensables, cela a des incidences sur la charge de travail du personnel qui assure le support du système de votre organisation. |
Pour plus d'informations, consultez « Choix des niveaux de RAID et de la concaténation ».
Choix des niveaux de RAID et de la concaténation
Vous pouvez utiliser RAID ou la concaténation pour contrôler le stockage des données sur plusieurs disques. Les niveaux de RAID et la concaténation ont différentes caractéristiques en matière de performances et de protection des données.
Les sous-sections suivantes fournissent des informations spécifiques sur la façon dont chaque niveau de RAID et la concaténation stockent les données ainsi que sur leurs caractéristiques en matière de performances et de protection :
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« Concaténation » |
Concaténation
Sous Storage Management, la concaténation indique que les données sont stockées sur un disque physique ou sur de l'espace disque qui s'étend sur plusieurs disques physiques. Lorsqu'elle s'étend sur plusieurs disques, la concaténation permet au système d'exploitation de considérer plusieurs disques physiques comme un seul disque.
Les données stockées sur un disque unique peuvent être considérées comme un volume simple. Ce disque peut aussi être considéré comme un disque virtuel qui ne comprend qu'un seul disque physique. Les données qui se répartissent sur plusieurs disques physiques peuvent être considérées comme un volume fractionné. Plusieurs disques concaténés peuvent aussi être considérés comme un disque virtuel qui comprend plusieurs disques physiques.
Un volume dynamique qui s'étend sur des zones isolées d'un même disque est aussi considéré être concaténé.
Lorsqu'un disque physique d'un volume concaténé ou fractionné est défaillant, tout le volume devient non disponible. Comme les données ne sont pas redondantes, elles ne peuvent pas recréées à partir d'un disque mis en miroir ou d'informations sur la parité. La restauration à partir d'une sauvegarde est la seule solution.
Comme les volumes concaténés n'utilisent pas d'espace disque pour conserver des données redondantes, ils sont plus rentables que les volumes qui utilisent des miroirs ou des informations de parité. Un volume concaténé peut être une bonne alternative pour les données temporaires, facilement reproduites ou pour lesquelles le coût de la redondance des données ne se justifie pas. En outre, un volume concaténé est facile à développer en y ajoutant un disque physique supplémentaire.
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Concatène n disques sur un grand disque virtuel ayant la capacité de n disques. |
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Les données remplissent le premier disque avant d'être écrites sur le deuxième disque. |
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Aucune donnée redondante n'est conservée. Lorsqu'un disque tombe en panne, le grand disque virtuel tombe en panne. |
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Il n'y a pas de gain de performance. |
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Il n'y a pas de redondance. |
Voir aussi les informations suivantes :
Consultez les sections suivantes :
Niveau de RAID 0 (segmentation)
RAID 0 utilise la segmentation de données, c'est-à-dire l'écriture de données sous la forme de segments de taille égale sur les disques physiques. RAID 0 n'offre pas de redondance de données.
Caractéristiques de RAID 0 :
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Regroupe n disques ensemble sous la forme d'un grand disque virtuel d'une capacité de *n (taille du disque le plus petit) disques. |
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Les données sont stockées alternativement sur les disques. |
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Aucune donnée redondante n'est conservée. Lorsqu'un disque tombe en panne, le grand disque virtuel tombe en panne sans possibilité de recréer les données. |
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Amélioration des performances de lecture et d'écriture. |
Voir aussi les informations suivantes :
Consultez les sections suivantes :
Niveau de RAID 1 (mise en miroir)
RAID 1 constitue la façon la plus simple de conserver des données redondantes. Pour RAID 1, les données sont mises en miroir ou dupliquées sur un ou plusieurs disques physiques. Si un disque physique sur un côté du miroir tombe en panne, les données peuvent alors être recréées à l'aide du disque physique sur l'autre côté du miroir.
Caractéristiques de RAID 1 :
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Regroupe n + n disques sur un disque virtuel d'une capacité de n disques. Les contrôleurs actuellement pris en charge par Storage Management permettent de sélectionner deux disques pour créer du RAID 1. Comme ces disques sont mis en miroir, la capacité de stockage totale est égale à un disque. |
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Les données sont répliquées sur les deux disques. |
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Si un disque tombe en panne, le disque virtuel continue de fonctionner. Les données seront lues sur le miroir du disque en panne. |
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Amélioration des performances de lecture, mais léger ralentissement des performances d'écriture. |
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La redondance protège les données. |
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RAID 1 est plus « coûteux » en termes d'espace disque car deux fois plus de disques sont utilisés que lorsque les données sont stockées sans redondance. |
Voir aussi les informations suivantes :
Consultez les sections suivantes :
Niveau de RAID 5 (segmentation avec parité distribuée)
RAID 5 fournit une redondance de données en utilisant la segmentation des données combinée aux informations sur la parité. Cependant, plutôt que de dédier un disque physique à la parité, les informations sur la parité sont réparties sur tous les disques physiques dans le groupe de disques.
Caractéristiques de RAID 5 :
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Regroupe n disques sur un grand disque virtuel d'une capacité de (n-1) disques. |
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Les informations redondantes (la parité) sont stockées alternativement sur tous les disques. |
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Lorsqu'un disque tombe en panne, le disque virtuel continue de fonctionner, mais il fonctionne en mode dégradé. Les données sont recréées à partir des disques restants. |
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Amélioration des performances de lecture, mais ralentissement des performances d'écriture. |
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La redondance protège les données. |
Voir aussi les informations suivantes :
Consultez les sections suivantes :
Niveau de RAID 6 (segmentation avec parité distribuée supplémentaire)
RAID 6 fournit une redondance des données en utilisant la segmentation des données combinée aux informations sur la parité. Similaire à RAID 5, la parité est distribuée dans chaque bande. En revanche, RAID 6 utilise un disque physique supplémentaire pour maintenir la parité, pour que chaque bande dans le groupe de disques garde deux blocs de disques avec les informations de parité. La parité supplémentaire fournit une protection de données si deux pannes de disque se produisent. Dans la Figure 3-5, les deux jeux d'informations sur la parité sont identifiés pas « P » et « Q ».
Caractéristiques de RAID 6 :
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Regroupe n disques sur un grand disque virtuel d'une capacité de (n-2) disques. |
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Les informations redondantes (la parité) sont stockées alternativement sur tous les disques. |
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Le disque virtuel reste opérationnel même en cas de deux pannes de disque. Les données sont recréées à partir des disques restants. |
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Amélioration des performances de lecture, mais ralentissement des performances d'écriture. |
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Amélioration de la redondance pour la protection des données. |
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Deux disques par répartition sont requis pour la parité. RAID 6 est plus coûteux en termes d'espace disque. |
Voir aussi les informations suivantes :
Consultez les sections suivantes :
Niveau de RRAID 50 (segmentation sur des jeux de RAID 5 )
RAID 50 représente une segmentation sur plusieurs répartitions de disques physiques. Par exemple, un groupe de disques RAID 5 qui est utilisé avec trois disques physiques et continue avec un groupe de disques de trois autres disques physiques est du RAID 50.
Il est possible d'implémenter RAID 50 même lorsqu'il n'est pas directement pris en charge par le matériel. Dans ce cas, vous pouvez implémenter plus d'un disque virtuel en RAID 5 puis convertir les disques en RAID 5 en disques dynamiques. Vous pouvez ensuite créer un volume dynamique qui se répartit sur tous les disques virtuels de RAID 5.
Caractéristiques de RAID 50 :
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Regroupe n*r disques sur un grand disque virtuel d'une capacité de r*(n-1) disques, r étant le nombre de répartitions et n le nombre de disques sur chaque répartition. |
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Les informations redondantes (la parité) sont stockées alternativement sur tous les disques des répartitions RAID 5. |
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Amélioration des performances de lecture, mais ralentissement des performances d'écriture. |
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Nécessite autant d'informations sur la parité que RAID 5. |
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Les données sont segmentées sur toutes les répartitions. RAID 50 est plus coûteux en termes d'espace disque. |
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REMARQUE : Sur les contrôleurs PERC 3/SC, 3/DC, 3/QC, 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si, 4e/Di et CERC ATA100/4ch, il existe des considérations particulières pour implémenter RAID 50 sur un groupe de disques dont les disques n'ont pas la même taille. Pour plus d'informations, consultez « Considérations pour RAID 10 et 50 : contrôleurs PERC 3/SC, 3/DC, 3/QC, 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si, 4e/Di et CERC ATA100/4ch ». |
Voir aussi les informations suivantes :
Consultez les sections suivantes :
Niveau de RAID 60 (segmentation sur des jeux de RAID 6 )
RAID 60 représente une segmentation sur plusieurs répartitions de disques physiques qui sont configurés comme RAID 6. Par exemple, un groupe de disques RAID 6 qui est implémenté avec quatre disques physiques puis avec un groupe de disques de quatre autres disques physiques est du RAID 60.
Caractéristiques de RAID 60 :
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Regroupe n*r disques sur un grand disque virtuel d'une capacité de r* (n-2) disques, r étant le nombre de répartitions et n le nombre de disques sur chaque répartition. |
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Les informations redondantes (la parité) sont stockées alternativement sur tous les disques des répartitions RAID 6. |
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Amélioration des performances de lecture, mais ralentissement des performances d'écriture. |
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L'amélioration de la redondance fournit un meilleure protection des données qu'avec RAID 50. |
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Nécessite autant d'informations sur la parité que RAID 6. |
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Deux disques par répartition sont requis pour la parité. RAID 60 est plus coûteux en termes d'espace disque. |
Voir aussi les informations suivantes :
Consultez les sections suivantes :
Niveau de RAID 10 (segmentation sur des jeux en miroir)
La RAB considère le niveau de RAID 10 comme une implémentation de RAID de niveau 1. RAID 10 combine la mise en miroir des disques physiques (RAID 1) avec la segmentation des données (RAID 0). Avec RAID 10, les données sont segmentées sur plusieurs disques physiques. Le groupe de disques segmenté est alors mis en miroir sur un autre groupe de disques physiques. RAID 10 peut être considéré comme un miroir de bandes.
Caractéristiques de RAID 10 :
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Regroupe n disques en un grand disque virtuel avec une capacité de (n/2) disques, n étant un entier pair. |
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Les images miroirs des données sont réparties sur plusieurs groupes de disques physiques. Ce niveau fournit une redondance par le biais de la mise en miroir. |
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Lorsqu'un disque tombe en panne, le disque virtuel continue de fonctionner. Les données seront lues sur le disque mis en miroir restant. |
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Les performances de lecture et d'écriture sont améliorées. |
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La redondance protège les données. |
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REMARQUE : Sur les contrôleurs PERC 3/SC, 3/DC, 3/QC, 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si, 4e/Di et CERC ATA100/4ch, il existe des considérations particulières pour implémenter RAID 10 sur un groupe de disques dont les disques n'ont pas la même taille. Pour plus d'informations, consultez « Considérations pour RAID 10 et 50 : contrôleurs PERC 3/SC, 3/DC, 3/QC, 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si, 4e/Di et CERC ATA100/4ch ». |
Voir aussi les informations suivantes :
Consultez les sections suivantes :
Niveau de RAID 1 concaténé (miroir concaténé)
RAID 1 concaténé est un groupe de disques en RAID 1 fractionné sur plusieurs paires de disques physiques. Ceci associe les avantages de la concaténation à la redondance de RAID 1. Aucune segmentation n'a lieu dans ce type de RAID.
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REMARQUE : Vous ne pouvez pas créer de disque virtuel concaténé RAID 1 ou en reconfigurer un en RAID 1 concaténé avec Storage Management. Vous ne pouvez que surveiller un disque virtuel concaténé RAID 1 avec Storage Management. |
Voir aussi les informations suivantes :
Consultez les sections suivantes :
Considérations pour RAID 10 et 50 : contrôleurs PERC 3/SC, 3/DC, 3/QC, 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si, 4e/Di et CERC ATA100/4ch
Sur les contrôleurs PERC 3/SC, 3/DC, 3/QC, 4/SC, 4/DC, 4e/DC, 4/Di, 4e/Si, 4e/Di et CERC ATA100/4ch, il y a des considérations particulières pour implémenter RAID 10 ou RAID 50 sur un groupe de disques dont les disques n'ont pas la même taille. Lorsque vous implémentez RAID 10 ou RAID 50, l'espace disque est fractionné pour créer des bandes et des miroirs. La taille de la répartition peut varier en fonction de la taille des différents disques. Cependant, il est possible qu'une partie du plus grand disque du groupe de disques ne soit pas utilisable, entraînant un gaspillage de l'espace disque. Par exemple, prenez le cas d'un groupe de disques ayant les disques suivants :
Disque A = 40 Go
Disque B = 40 Go
Disque C = 60 Go
Disque D = 80 Go
Dans cet exemple, les données seront réparties sur les quatre disques jusqu'à ce que le disque A, le disque B ainsi que 40 Go sur le disque C et autant sur le disque D soient complètement remplis. Les données seront ensuite réparties sur les disques C et D jusqu'à ce que le disque C soit rempli. Il reste ainsi 20 Go d'espace disque sur le disque D. Vous ne pouvez pas écrire de données sur cet espace disque car il n'existe pas d'espace disque correspondant dans le groupe de disques permettant de créer des données redondantes.
Comparaison des niveaux de RAID et des performances de concaténation
Le tableau suivant compare les caractéristiques des performances associées aux niveaux de RAID standard. Ce tableau fournit des règles générales pour le choix d'un niveau de RAID. Évaluez vos exigences spécifiques relatives à l'environnement avant de choisir un niveau de RAID.
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REMARQUE : Le tableau suivant ne montre pas tous les niveaux de RAID pris en charge par Storage Management. Pour des informations sur les niveaux de RAID pris en charge par Storage Management, consultez « Choix des niveaux de RAID et de la concaténation ». |