Système RAID : Historique et explications

Au fil des ans, les systèmes de stockages sont devenus partie intégrante du système informatique. Ils ont évolué au même titre que les autres composants informatiques. Introduit il y a plus de 20 ans, le système de stockage RAID a suivi cette solution constitue aujourd'hui une excellente solution de stockage de masse pour les systèmes d'entreprise. Examinons un peu plus en détails l'historique du système RAID et son mode de fonctionnement.

Historique du système RAID

RAID est l'acronyme de Redundant Array of Inexpensive Disks (matrice redondante de disques indépendants). Le concept est né à l'université de Californie, à Berkeley, où David A. Patterson, Garth Gibson et Randy H. Katz collaboraient en vue de produire des prototypes opérationnels de cinq niveaux de systèmes de stockage RAID. Le résultat de leurs recherches a formé la base des systèmes de stockage RAID complexes qui existent de nos jours. Aujourd'hui IBM détient les droits de propriété intellectuelle sur RAID 5.

La conception du système de stockage RAID visait notamment à améliorer les performances, la récupération, la fiabilité et l'évolutivité du stockage. Il en a résulté un concept unique de redondance offrant des possibilités de récupération de données dans le cas où un disque tomberait en panne dans le système. En fait, les cartes contrôleurs RAID ont alors acquis la capacité de continuer à lire et écrire des données même si un disque est "hors ligne". Mais comment la carte contrôleur RAID gère-t-elle les disques individuels et offre-t-elle la tolérance aux pannes ?

Présentation du système RAID

Le cœur du système de stockage RAID est la carte contrôleur. Cette carte est généralement une carte contrôleur de disque dur SCSI ( toutefois, les cartes contrôleurs RAID IDE se généralisent). Ses fonctions sont de :

• gérer les disques durs individuels,
• fournir une configuration de système logique,
• accomplir des opérations redondantes ou tolérantes aux pannes.

Le contrôleur RAID traduit et communique directement avec les disques durs. Certaines cartes contrôleurs s'accompagnent d'outils complémentaires pour intervenir spécifiquement sur les disques, tels qu'une fonction d'analyse de surface et un utilitaire de formatage de disque. Dans le cas des cartes basées sur SCSI, ces contrôleurs offrent des options supplémentaires pour la gestion des disques.

Configuration du système logique

La configuration du système logique répartit les données par bandes sur l'ensemble des disques physiques. Cela permet d'avoir un débit de données équilibré sur l'ensemble des disques : au lieu d'avoir un disque qui fait tout le travail de lecture et d'écriture des données, tous les disques travaillent ensemble. Les données sont ainsi réparties sur l'ensemble des disques physiques.

Opérations redondantes ou tolérantes aux pannes

La redondance dans une configuration RAID 5 courante est le résultat de l'utilisation d'une fonction mathématique booléenne appelée "OU exclusif" (XOR). C'est ce qu'on qualifie communément de parité. La fonction XOR est un processus binaire logique. Le mieux est de considérer la parité comme une combinaison des blocs de données de l'autre disque. Chaque octet qui est écrit dans un bloc de données est calculé par rapport aux autres blocs de données. La parité ainsi obtenue est écrite dans le bloc de parité pour cette bande donnée. Si cette fonction est tellement unique, c'est parce que le calcul fonctionnera toujours, quel que soit le bloc de données manquant. Toutefois, les limitations de RAID 5 sont qu'un seul bloc de données peut être manquant : le calcul ne fonctionnera pas s'il manque deux blocs. Dans l'environnement de travail, cela signifie qu'un seul disque peut tomber en panne. La configuration RAID 5 n'offrira pas une redondance adéquate si deux disques ou plus tombent en panne.

Comme indiqué précédemment, la carte contrôleur répartit les données par bandes et exécute également la fonction XOR sur ces données. La quantité de calculs logiques qu'accomplit le contrôleur à chaque seconde est impressionnante. Les contrôleurs RAID actuels sont des systèmes matériels très sophistiqués, incluant des processeurs et des bancs de mémoire SDRAM spécialement conçus pour offrir performances et redondance.

Configurations RAID courantes

Les schémas ci-dessous illustrent comment les matrices RAID sont assemblées (cette tâche est gérée par la configuration RAID). Suivez les lettres pour voir comment les bandes de données permutent entre les disques.

La récupération de données RAID

Bien que les systèmes de stockage RAID soient conçus pour résister aux pannes, certaines défaillances matérielles, ou autres, peuvent rendrent vos données inaccessibles. Si votre système rencontre de tels problèmes avec sa matrice RAID, Ontrack Data Recovery maîtrise les procédures et les techniques de récupération de données RAID.

Nos ingénieurss'accordent à dire que la récupération de matrices RAID est l'un des aspects techniques les plus difficiles de la récupération de données. L'évaluation d'une récupération de système RAID est en fait la combinaison de deux étapes très importantes :

• La première, et la plus longue, est le réassemblage de la matrice. Lorsque les ingénieurs d'Ontrack Data Recovery réassemblent le système logique, ils ont mené au préalable des recherches approfondies sur la façon dont les données sont organisées sur l'ensemble des disques. Ils connaissent ainsi l'ordre des disques et la disposition des blocs de données et des blocs de parité. Cet investissement en temps est nécessaire pour déterminer la configuration d'origine et obtenir une récupération de qualité.

• La seconde étape consiste à travailler sur le système de fichiers logique. Les systèmes actuels de fichiers journaux d'entreprise sont extrêmement complexes. Si la matrice RAID est en panne, il y aura des milliers d'erreurs au sein du système de fichiers. Les ingénieurs d'Ontrack Data Recovery vérifient et confirment que la matrice est structurée correctement avant de copier la moindre donnée. Cette étape supplémentaire garantit une récupération de qualité.

Nous n'avons abordé là qu'un bref historique de cette solution de stockage, et il est raisonnable de penser que les matrices RAID continueront d'être amplement utilisées. Les sinistres sont inévitables, et lorsqu'ils surviennent, vous pouvez toujours compter sur Ontrack Data Recovery. Nous ferons tout ce que nous pouvons pour récupérer les données d'origine.

Références

Prototypes matériels de Berkeley | Arguments en faveur des matrices redondantes de disques indépendants (RAID) | Avancées d'IBM en matière de stockage