2. Motivation du RAID

Il existe diff�rentes bonnes raisons pour se servir du RAID parmis lesquelles figurent la possibilit� de fusionner plusieurs disques physiques en un p�riph�rique virtuel plus important, l'am�lioration des performances et la redondance.

2.1 Aspects techniques

Le RAID Linux est adapt� � la majeure partie des p�riph�riques de type bloc. Peu importe que vous utilisiez de l'IDE, du SCSI ou un m�lange des deux. Certains ont �galement obtenu quelques succ�s en s'en servant avec des p�riph�riques de type bloc en r�seau (Network Block Device ou NBD).

V�rifiez que les bus d'acc�s aux p�riph�riques sont assez rapides. Il n'est pas conseill� d'installer 14 disques Ultra Wide sur une m�me chaine si chacun d'entre eux peut d�biter 10 Mo/s car le bus, lui, ne d�passera pas les 40 Mo/s. Vous avez �galement int�r�t � ne pas mettre plus d'un disque par interface IDE sans quoi les performances ne vont pas �tre fameuses. L'IDE n'est pas adapt� pour l'acc�s simultan� � plusieurs disques sur une m�me interface. Toutes les cartes m�res r�centes incluent deux ports et vous pourrez donc configurer deux disques en RAID sans acheter de contr�leur suppl�mentaire.

La couche RAID est ind�pendante du syst�me de fichier. Vous pourrez donc y superposer celui de votre choix.

2.2 Vocabulaire

RAID sera employ� pour "RAID logiciel Linux". Le document ne traite pas du RAID mat�riel.

Dans la description des configurations, on utilise fr�quemment le nombre de disques et leur taille. N d�signera le nombre de disques dans une matrice RAID, les disques de secours �tant exclus, S sera la taille du plus petit disque et P le d�bit d'un disque en Mo/s. Quand on se servira de P, on supposera que les disques ont tous les m�mes performances (� v�rifier).

P�riph�rique et disque seront synonymes. En g�n�ral, les matrices RAID sont davantage construites avec des partitions qu'avec des disques complets. La combinaison de plusieurs partitions appartenant � un m�me disque ne pr�sente gu�re d'int�r�t et on entendra donc par p�riph�rique et disque "des partitions sur diff�rents disques".

2.3 Niveaux RAID

Voici une br�ve description des niveaux de RAID g�r�s par Linux. Certaines de ces infos sont basiques mais j'ai fait mention d'�l�ments sp�cifiques � la mise en oeuvre au sein de Linux. Sautez cette section si vous savez ce qui se cache derri�re le RAID. Vous y reviendrez quand vous aurez des probl�mes :o)

Les patches RAID pour Linux offrent les possibilit�s suivantes  :

• mode lin�aire
  • Deux disques et plus sont combin�s par concat�nation. L'�criture sur le disque RAID se fera donc d'abord sur le premier puis sur le second quand il sera plein et ainsi de suite. Il n'est pas n�cessaire que les disques soient de la m�me taille et, pour tout dire, la taille n'est ici d'aucune importance.
  • Il n'y a aucune redondance � ce niveau. Si un disque tombe en panne, vous perdrez surement toutes vos donn�es. Vous aurez peut �tre la chance d'en r�cup�rer une partie si, du point de vue du syst�me de fichiers, il ne manque qu'un gros bloc cons�cutif de donn�es.
  • Les performances en lecture/�criture ne vont pas s'am�liorer automatiquement mais si plusieurs utilisateurs se servent simultan�ment du p�riph�rique, il se peut qu'ils acc�dent � des disques diff�rents et que les performances en soient augment�es.
• RAID-0
  • Ou "stripe". Semblable au mode lin�aire � ceci pr�s que les lectures et les �critures ont lieu en parall�le sur les disques. Les disques doivent avoir sensiblement la m�me taille. Les p�riph�riques se remplissent progressivement de la m�me fa�on. Si l'un des deux est plus grand que l'autre, l'espace suppl�mentaire est toujours employ� pour la matrice RAID mais vous n'utiliserez qu'un des deux disques vers la fin. Les performances en patiront.
  • Comme en lin�aire, il n'y a pas de redondance des donn�es mais en plus vous ne serez pas capable de r�cup�rer vos donn�es si un disque tombe en panne. Au lieu de ce qu'il vous manque un gros bloc de donn�es, votre syst�me de fichiers comprendra de nombreux petits trous. e2fsck ne sera vraisemblablement pas en mesure de reconstituer quoi que ce soit.
  • Les performances en lecture/�criture augmenteront puisque les lectures et les �critures auront lieu sur les deux disque en m�me temps. C'est souvent ce qui motive l'emploi du RAID-0. Si les bus sont assez rapides, vous pourrez flirter avec N*P Mo/s.
• RAID-1
  • Il s'agit du premier mode redondant. Le RAID-1 s'employe � partir de deux disques auxquels viennent �ventuellement se greffer des disques de secours. Ce mode duplique les informations d'un disque sur l(es)'autre(s). Bien s�r, les disques doivent �tre de m�me taille. Si un disque est plus grand que les autres, la matrice sera de la taille du plus petit.
  • Jusqu'� N-1 disques ot�s (ou d�fectueux), les donn�es restent intactes et si le contr�leur (SCSI, IDE, etc...) survit, la reconstruction sera imm�diatement entam�e sur un des disques de secours apr�s d�tection de l'anomalie.
  • Les performances en �criture sont l�g�rement inf�rieures � celles d'un disque unique vu que les donn�es doivent �tre �crites sur chaque disque de la matrice. Les performances en lecture sont en g�n�ral bien plus mauvaises en raison de la mise en oeuvre au sein du code d'une strat�gie d'�quilibrage simpliste. Cependant, cette partie des sources a �t� revue pour le noyau 2.4.
• RAID-4
  • Ce niveau RAID n'est pas utilis� tr�s souvent. Il s'employe � partir de trois disques et plus. Au lieu d'effectuer une copie des informations, on conserve la parit� sur un disque et on �crit les donn�es sur les autres comme on le ferait avec une matrice RAID-0. Un disque �tant d�di� � la parit�, la taille de la matrice sera (N-1)*S ou S est la taille du plus petit disque. Comme en RAID-1, les disques doivent avoir la m�me taille sans quoi le S pr�c�dent correspondra � celui du plus petit disque.
  • Si un disque lache, l'information de parit� permet de reconstruire toutes les donn�es. Si deux disques lachent, toutes les donn�es sont perdues.
  • On n'utilise pas beaucoup ce niveau en raison du stockage de la parit� sur un disque unique. L'information doit �tre mise � jour � chaque fois qu'on �crit sur un des disques, ce qui constitue un goulot d'�tranglement si le disque de parit� n'est pas nettement plus rapide que les autres. Cependant, si vous avez beaucoup de petits disques lents et un disque tr�s rapide, le RAID-4 peut s'av�rer tr�s utile.
• RAID-5
  • Il s'agit surement du mode le plus appropri� quand on souhaite combiner un grand nombre de disques tout en conservant de la redondance. Le RAID-5 s'employe � partir de trois disques avec �ventuellement des disques de secours. La matrice sera de taille (N-1)*S, comme en RAID-4. A la diff�rence du RAID-4, l'information de parit� est r�partie �quitablement entre les diff�rents disques, �vitant ainsi le goulot d'�tranglement du RAID-4.
  • Si un des disques tombe en panne les donn�es restent intactes. La reconstruction peut commencer imm�diatement si des disques de secours sont disponibles. Si deux disques rendent simultan�ment l'�me, toutes les donn�es sont perdues. Le RAID-5 ne survit pas � la d�faillance de plus d'un disque.
  • Les performances en lecture/�criture s'am�liorent mais il est difficile de pr�voir de combien.

Disques de secours

Les disques de secours ne prenent pas part � la matrice RAID jusqu'� ce qu'un des disques de celle-ci tombe en panne. Quand un disque lache, il est marqu� d�fectueux et la reconstruction est entam�e sur le premier disque de secours disponible.

Les disques de secours renforcent donc la s�curit� de syst�mes RAID-5 qui peuvent �tre difficilement accessibles. Le syst�me peut fonctionner pendant un certain temps aec un disque d�fectueux tant que le disque de secours assure la redondance.

Vous ne pouvez �tre s�r de la survie de votre syst�me en cas de d�faillance d'un disque. La couche RAID peut faire son travail mais les gestionnaires SCSI peuvent receller des erreurs, les composants IDE peuvent se bloquer et d'autres ph�nom�nes peuvent se produire.

2.4 RAID et swap

Il n'y a aucune raison d'employer le RAID au dessus du swap pour en am�liorer les performances. Le noyau se charge lui-m�me d'�quilibrer le swap sur plusieurs p�riph�riques si toutes les partitions ont la m�me priorit� dans la fstab.

Un fichier fstab correct ressemble � ce qui suit  :

/dev/sda2       swap           swap    defaults,pri=1   0 0
/dev/sdb2       swap           swap    defaults,pri=1   0 0
/dev/sdc2       swap           swap    defaults,pri=1   0 0
/dev/sdd2       swap           swap    defaults,pri=1   0 0
/dev/sde2       swap           swap    defaults,pri=1   0 0
/dev/sdf2       swap           swap    defaults,pri=1   0 0
/dev/sdg2       swap           swap    defaults,pri=1   0 0

Le RAID s'emploie pour le swap � des fins de haute disponibilit�. Si vous configurez un syst�me pour d�marrer sur un p�riph�rique RAID-1, le syst�me doit �tre capable de survivre � une d�faillance de disque. Seulement si le syst�me �tait en train de swaper sur le p�riph�rique d�fectueux, vous allez surement avoir des probl�mes. Swaper sur une matrice RAID-1 aide dans ce genre de situations.

Il y a eu beaucoup de discussions concernant la stabilit� du swap sous une couche RAID logicielle. Le d�bat continue car il d�pend fortement d'autres aspects du noyau. A la date de r�daction de ce document, il semble que swaper via le RAID soit parfaitement stable � l'exception des phases de reconstruction (i.e. lorsqu'un nouveau disque est ins�r� dans une matrice d�grad�e). La question ne se posera plus lorsque le noyau 2.4 sortira mais jusque l�, � vous de pousser le syst�me dans ses retranchements afin de savoir si la stabilit� vous satisfait ou bien si vous ne vous servirez pas du RAID pour le swap.

Vous pouvez utiliser un fichier de swap sur un syst�me de fichiers au dessus d'une couche RAID, activer le RAID pour le fichier lui m�me ou d�clarer un p�riph�rique RAID en tant que swap. A vous de voir. Comme d'habitude, le disque RAID apparaitra comme un p�riph�rique de type bloc.

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Generated: 2007-01-26 18:01:24