Récupération de données sur tous types de RAID
Redundant Array of Independent Disks (regroupement redondant de disques indépendants). Fonctionnement et types de pannes.
Historique du RAID
L'histoire du RAID remonte à l'année 1987, lorsque le terme RAID a été introduit dans un article publié par l'Université de Berkeley.
Le mot RAID est en réalité un acronyme de l'expression anglaise "Redundant Array of Independent Disks", qui peut être traduit en français par "Regroupement redondant de disques indépendants".
La mise en place d'un système RAID permet d'atteindre plusieurs objectifs essentiels :
On peut distinguer deux types principaux de RAID :
Il existe donc des configurations RAID sécurisées et d'autres non.
Le RAID 1, également connu sous le nom de miroir, consiste en la duplication des données sur deux disques ou plus. Cela garantit une redondance des informations, de sorte que si l'un des disques tombe en panne, les données restent accessibles à partir des autres disques en fonctionnement.
Le RAID 5 utilise une approche de parité distribuée pour assurer la redondance des données. Les données sont réparties sur plusieurs disques, accompagnées de calculs de parité. En cas de défaillance d'un disque, les données manquantes peuvent être reconstruites à l'aide des informations de parité stockées sur les autres disques.
Le RAID 6 est similaire au RAID 5, mais avec une double parité, ce qui permet de tolérer la défaillance de deux disques simultanément. Cela offre une plus grande sécurité pour les systèmes nécessitant une haute disponibilité et une protection renforcée des données.
En revanche, le JBOD (Just a Bunch Of Disks) et le RAID 0 ne fournissent pas de redondance des données. Le JBOD permet simplement de regrouper plusieurs disques pour former un volume unique, sans aucune redondance ni protection en cas de panne d'un disque. Le RAID 0, quant à lui, se concentre sur l'amélioration des performances en répartissant les données sur plusieurs disques, mais sans aucune redondance. Cela signifie que la perte d'un seul disque entraînera la perte de toutes les données.
Il est également possible de combiner différentes configurations RAID pour obtenir des résultats spécifiques. Par exemple, le RAID 1+0 (ou RAID 10) est une combinaison de RAID 1 et RAID 0, où les données sont d'abord répliquées en miroir puis réparties pour améliorer les performances. Le RAID 0+1 (ou RAID 01) est l'inverse, avec une répartition des données suivie d'une duplication en miroir. Le RAID 0+5 (ou RAID 05) combine le striping du RAID 0 avec la parité distribuée du RAID 5.
La gestion des systèmes RAID peut s'effectuer soit au niveau logiciel, par le biais d'une couche logicielle du système d'exploitation (comme Windows, Linux ou Mac OS), soit au niveau matériel, en utilisant la carte mère de l'ordinateur ou, idéalement, un contrôleur RAID spécifique dédié à cette tâche.
Fonctionnement du RAID 0
Le RAID 0 est un mode de configuration utilisé dans les systèmes de stockage pour améliorer les performances en matière d'accès et d'écriture des données. Il est souvent utilisé dans des environnements où la vitesse est primordiale, tels que les applications multimédias, les serveurs de jeu ou les systèmes nécessitant un traitement intensif des données.
Le principe de fonctionnement du RAID 0 repose sur la répartition des données sur plusieurs disques durs. Contrairement à d'autres modes de RAID qui offrent une redondance des données pour une meilleure sécurité, le RAID 0 se concentre uniquement sur les performances. Cela signifie qu'aucune redondance n'est prévue, ce qui peut présenter un risque en cas de défaillance d'un disque dur.
Lorsqu'un RAID 0 est configuré, un "block size" est défini. Ce "block size" représente la taille des blocs de données qui seront répartis sur les disques. Par exemple, si le "block size" est de 64 ko, les premiers 64 ko d'un fichier seront écrits sur le premier disque dur, les 64 ko suivants sur le deuxième disque dur, et ainsi de suite. Cette technique permet d'exploiter la capacité de chaque disque dur de manière simultanée, ce qui se traduit par une augmentation significative des performances globales du système.
L'un des avantages majeurs du RAID 0 est sa capacité à améliorer considérablement les taux de transfert de données. En répartissant les données sur plusieurs disques durs, les opérations de lecture et d'écriture peuvent être effectuées en parallèle, ce qui permet d'obtenir des vitesses d'accès et de transfert plus élevées par rapport à un disque dur unique.
Cependant, il est essentiel de souligner que le RAID 0 présente également des inconvénients importants. En raison de l'absence de redondance des données, la perte d'un seul disque dur entraînera la perte totale de toutes les données stockées sur le RAID 0. Par conséquent, il est crucial de mettre en place des stratégies de sauvegarde régulières pour prévenir toute perte de données catastrophique.
En résumé, le RAID 0 est une configuration de stockage qui offre des performances accrues grâce à la répartition des données sur plusieurs disques durs. Bien qu'il offre une vitesse d'accès et d'écriture supérieure, il est important de prendre en compte le risque de perte de données en raison de l'absence de redondance. Le RAID 0 convient aux environnements où la performance prime sur la sécurité, mais une attention particulière doit être portée à la sauvegarde régulière des données critiques pour éviter toute perte irrécupérable.
Pannes du RAID 0
La panne d'un des disques durs formant le volume du RAID 0, entraine l'impossibilité d'accéder aux données. En effet, les données sont découpées et réparties sur l'ensemble des disques durs.
Les pannes courantes sur le RAID 0 sont :
Fonctionnement du RAID 1
Le fonctionnement du RAID 1 repose sur le principe de la redondance des données. Lorsque vous configurez un RAID 1, vous avez besoin d'au moins deux disques durs. Ce mode de configuration assure une copie exacte des données sur chaque disque dur du RAID. Cela signifie que chaque bit, chaque fichier et chaque élément de données sont répliqués et stockés simultanément sur tous les disques durs.
Le RAID 1 offre une grande sécurité et fiabilité des données. En cas de défaillance d'un disque dur, les données restent accessibles et intégralement disponibles sur le disque dur restant. Cette redondance des données garantit une protection contre la perte de données due à des pannes matérielles. Lorsqu'un disque dur tombe en panne, le RAID 1 bascule automatiquement sur le disque dur fonctionnel, permettant ainsi une continuité de l'accès aux données sans interruption.
Cependant, il est important de noter que le RAID 1 ne propose pas d'amélioration significative des performances en termes d'accès ou d'écriture des données par rapport à un disque dur unique. Étant donné que toutes les données sont écrites simultanément sur chaque disque dur du RAID 1, le temps d'écriture est doublé par rapport à un disque dur unique. De même, l'accès aux données n'est pas plus rapide que sur un disque dur traditionnel.
Le principal avantage du RAID 1 réside donc dans sa résilience et sa capacité à protéger les données contre les pannes matérielles. C'est une solution idéale pour les utilisateurs et les entreprises qui accordent une importance primordiale à la sécurité des données et à la disponibilité continue. En cas de défaillance d'un disque dur, la reconstruction du RAID 1 en remplaçant le disque défectueux est relativement simple et rapide, minimisant ainsi les temps d'arrêt.
En résumé, le RAID 1 assure une redondance complète des données en les répliquant sur tous les disques durs du RAID. Cela garantit une grande sécurité des données, mais ne procure pas de gains significatifs en termes de vitesse d'accès ou d'écriture. Le RAID 1 est particulièrement adapté aux environnements où la protection des données est primordiale, tels que les serveurs de fichiers, les bases de données et les systèmes nécessitant une disponibilité élevée.
Pannes du RAID 1
Du fait que les disques durs sont en miroir, vous perdez autant de volume qu'il y a de disque dur en miroir. C'est-à-dire que si votre RAID 1 est constitué de 2 disques durs, vous perdez en volume de stockage, le volume d'un disque dur, puisqu'il est utilisé pour le miroir.
Les pannes courantes sur le RAID 1 sont :
Fonctionnement du RAID 5
Le fonctionnement du RAID 5 repose sur la répartition des données et le calcul de parité pour assurer la tolérance aux pannes. Pour former un RAID 5, il est nécessaire d'avoir au minimum trois disques durs. L'idée principale derrière le RAID 5 est de répartir les données et la parité de manière équitable sur tous les disques du système.
Prenons un exemple concret d'un RAID 5 composé de cinq disques durs. Lorsqu'une donnée doit être écrite, elle est découpée en blocs de X secteurs. Le premier bloc du fichier est enregistré sur le premier disque dur, le deuxième bloc sur le deuxième disque dur, le troisième bloc sur le troisième disque dur, et ainsi de suite. Une fois que ces quatre blocs sont enregistrés sur les quatre disques durs, un calcul de parité est effectué en prenant en compte ces blocs. La parité calculée est ensuite enregistrée sur le dernier disque dur du RAID 5. Ce processus se répète pour chaque bloc de données suivant.
Afin de garantir une répartition équilibrée, la parité change de disque dur de manière cyclique. Cela signifie que la parité pour le premier bloc peut être stockée sur le deuxième disque dur, la parité pour le deuxième bloc sur le troisième disque dur, et ainsi de suite.
La parité calculée est généralement obtenue à l'aide d'un XOR (OU exclusif) sur les blocs de données. Cette parité joue un rôle essentiel en permettant de reconstruire les données en cas de panne d'un disque dur. La perte d'un disque dur, ou plus précisément la perte d'un bloc de données, peut être calculée en utilisant la parité. Cela revient à résoudre une équation à une seule inconnue pour retrouver les données manquantes.
Lorsqu'un disque dur défaillant est remplacé, les données sont automatiquement recréées à partir des autres disques durs présents dans le RAID 5. Grâce à la parité, le système est capable de reconstruire les données manquantes et de restaurer l'intégrité du RAID.
Cependant, il est important de noter qu'en raison de l'utilisation de la parité, la configuration d'un RAID 5 entraîne la perte de l'espace de stockage équivalent à un disque dur complet. Par exemple, si vous configurez un RAID 5 avec cinq disques durs, vous ne pourrez utiliser que l'espace total de quatre disques pour stocker vos données, le cinquième disque étant réservé à la parité.
En résumé, le RAID 5 offre une tolérance aux pannes en répartissant les données et en calculant la parité sur plusieurs disques durs. Cela permet de récupérer les données en cas de défaillance d'un disque dur. Cependant, la configuration d'un RAID 5 entraîne une perte d'espace de stockage équivalent à un disque dur, ce qui doit être pris en compte lors de la planification de la capacité de stockage du système RAID 5.
Pannes du RAID 5
Les pannes courantes sur les RAID 5 sont :
Fonctionnements du RAID 6
Le fonctionnement du RAID 6 repose sur des principes similaires à ceux du RAID 5, mais avec une redondance accrue pour une meilleure tolérance aux pannes. Pour former un RAID 6, il est nécessaire d'avoir au minimum cinq disques durs. L'une des principales différences par rapport au RAID 5 est l'utilisation de deux calculs de parité distincts, ce qui permet de tolérer la perte de deux disques durs.
Prenons un exemple concret d'un RAID 6 composé de cinq disques durs. Lorsque les données doivent être écrites, elles sont divisées en blocs de X secteurs. Le premier bloc du fichier est enregistré sur le premier disque dur, le deuxième bloc sur le deuxième disque dur, et le troisième bloc sur le troisième disque dur.
Une fois que ces trois blocs sont enregistrés sur les trois disques durs, un premier calcul de parité est effectué en prenant en compte ces trois blocs. Cette première parité est ensuite enregistrée sur le quatrième disque dur. Ensuite, une deuxième parité, calculée différemment de la première, est inscrite sur le cinquième disque dur. Une fois que ces deux parités sont sauvegardées, l'enregistrement des blocs suivants se poursuit selon le même principe.
Afin d'éviter d'enregistrer les parités sur les mêmes disques durs, celles-ci changent de disques durs de manière cyclique. Par exemple, la première parité peut être stockée sur le deuxième disque dur, la deuxième parité sur le troisième disque dur, puis la première parité sur le quatrième disque dur, et ainsi de suite.
La perte de deux disques durs, ou la perte de deux blocs de données, peut être calculée en utilisant cette double parité. Grâce à ces informations de parité, le système est capable de reconstruire les données manquantes en cas de panne de deux disques durs.
Lorsqu'un disque dur défaillant est remplacé, les données sont automatiquement recréées à partir des autres disques durs présents dans le RAID 6. Les calculs de parité sont utilisés pour reconstruire les données perdues, ce qui permet de restaurer l'intégrité du RAID.
Cependant, il est important de noter que cette double parité entraîne une perte de volume équivalente à deux disques durs dans la configuration d'un RAID 6. Par exemple, si vous configurez un RAID 6 avec cinq disques durs, vous ne pouvez stocker des données que sur le volume total de trois disques durs, les deux autres disques étant dédiés à la parité.
En résumé, le RAID 6 offre une tolérance aux pannes encore plus élevée que le RAID 5 grâce à l'utilisation de deux parités distinctes. Cela permet de reconstruire les données en cas de défaillance de deux disques durs. Cependant, la configuration d'un RAID 6 sacrifie une plus grande partie de l'espace de stockage, ce qui doit être pris en compte lors de la planification de la capacité de stockage du système RAID 6.
Pannes du RAID 6
Les pannes courantes sur les RAID 6 sont :
Fonctionnement du JBOD
Le JBOD, ou Just a Bunch of Disks, est une configuration de stockage qui diffère considérablement des systèmes RAID en termes de fonctionnement et de sécurité des données. Contrairement aux configurations RAID qui impliquent des niveaux de redondance et de parité pour la tolérance aux pannes, le JBOD ne fournit aucune mesure de protection des données.
Dans un JBOD, les données sont simplement écrites séquentiellement sur chaque disque dur, un après l'autre, jusqu'à ce que le premier disque soit plein. Ensuite, le deuxième disque est utilisé pour stocker les données restantes, et ainsi de suite jusqu'à l'utilisation de tous les disques disponibles. Cela signifie que chaque disque est utilisé indépendamment, sans qu'il y ait de répartition des données ou de parité calculée.
Cependant, cette approche présente un inconvénient majeur : la perte d'un seul disque dur entraîne la perte totale des données qui y étaient stockées. En effet, contrairement aux configurations RAID qui permettent la récupération des données grâce à la redondance ou à la parité, le JBOD ne possède aucune mesure de protection en cas de défaillance d'un disque dur. Si un disque dur du JBOD tombe en panne, toutes les données qu'il contenait sont perdues de manière irrécupérable.
Malgré ce manque de sécurité des données, certaines personnes considèrent le JBOD comme étant plus sûr que le RAID 0. Cela s'explique par le fait qu'avec le JBOD, les données sont réparties sur plusieurs disques durs, ce qui réduit légèrement le risque de perte totale des données par rapport à un seul disque dur utilisé dans un RAID 0. Cependant, il est important de noter que le JBOD ne fournit aucune redondance ni protection des données, et qu'il est donc moins fiable que les configurations RAID qui offrent des niveaux de tolérance aux pannes.
En conclusion, le JBOD est une configuration de stockage simple et peu coûteuse, mais qui ne fournit aucune sécurité des données. Toute défaillance d'un disque dur entraîne la perte totale des données qui y étaient stockées. Bien que certains considèrent le JBOD comme étant légèrement plus sûr que le RAID 0 en raison de la répartition des données sur plusieurs disques, il est important de prendre en compte les risques et de choisir une configuration de stockage appropriée en fonction des besoins de sécurité et de tolérance aux pannes.
Pannes du JBOD
Les pannes courantes sur un JBOD sont :
Fonctionnement du RAID 0+1
Le RAID 0+1 est une configuration de stockage qui offre à la fois une sécurité de stockage grâce au miroir du RAID 1 et un accès plus rapide grâce au fonctionnement du RAID 0. Cette combinaison permet de bénéficier des avantages des deux niveaux de RAID, mais elle présente également quelques particularités.
L'une des caractéristiques clés du RAID 0+1 est son niveau de fiabilité inférieur à celui du RAID 10. En effet, si un disque dur venait à tomber en panne dans l'un des ensembles de disques formant la grappe, cela entraînerait la défaillance de l'ensemble de la grappe. Cela signifie que la perte d'un seul disque dur peut entraîner la perte totale des données stockées dans cette grappe, même si l'autre grappe en miroir est opérationnelle. Par conséquent, bien que le RAID 0+1 offre une certaine redondance et sécurité des données grâce au miroir, il est moins résilient face aux pannes que le RAID 10.
Dans un RAID 0+1, les données sont découpées en blocs de taille fixe, généralement appelés secteurs. Le premier bloc de données est écrit sur le premier disque dur de l'un des ensembles de disques formant la grappe, puis le deuxième bloc est écrit sur le deuxième disque dur, et ainsi de suite, suivant le principe du RAID 0. Cette grappe ainsi formée est ensuite mise en miroir avec une autre grappe, en utilisant le principe du RAID 1. Cela signifie qu'une copie identique des données est créée sur l'autre ensemble de disques, offrant ainsi une sécurité de stockage supplémentaire.
En combinant la vitesse du RAID 0 avec la redondance du RAID 1, le RAID 0+1 permet d'obtenir à la fois des performances élevées et une certaine sécurité des données. Les données sont réparties et traitées en parallèle sur plusieurs disques durs, améliorant ainsi les performances en termes de vitesse d'accès et de débit de données. De plus, la présence du miroir assure une redondance des données, ce qui signifie qu'en cas de défaillance d'un disque dur, les données peuvent être récupérées à partir de la grappe en miroir.
Cependant, il est important de noter que bien que le RAID 0+1 offre une certaine tolérance aux pannes et une amélioration des performances, il nécessite un nombre plus élevé de disques durs par rapport à d'autres configurations RAID. En effet, pour former un RAID 0+1, il faut au moins quatre disques durs, car il faut deux ensembles de disques en mode RAID 1, qui sont ensuite combinés en mode RAID 0. Cette exigence supplémentaire en termes de nombre de disques doit être prise en compte lors de la planification de la capacité de stockage et du coût global du système RAID 0+1.
En résumé, le RAID 0+1 est une configuration de stockage qui combine les avantages du RAID 0 en termes de performances avec la sécurité du RAID 1 grâce au miroir. Cependant, il présente une fiabilité inférieure au RAID.
Pannes du RAID 0+1
Le RAID 01 est moins sécuritaire que le RAID 10.
Les pannes courantes sur les RAID 01 sont :
Fonctionnement du RAID 10
Le RAID 10 est une configuration de stockage qui combine les avantages du miroir du RAID 1 pour la sécurité du stockage et du fonctionnement du RAID 0 pour un accès plus rapide.
Sa fiabilité est considérée comme bonne, car il exige que les deux disques durs d'une même grappe (ceux qui sont en RAID 1) soient défectueux en même temps pour entraîner une défaillance de la grappe. Cette redondance accrue offre une protection supplémentaire contre la perte de données.
Dans un RAID 10, les données sont divisées en blocs de taille fixe, généralement appelés secteurs. Le premier bloc de données est écrit simultanément sur deux disques durs en miroir (c'est-à-dire en mode RAID 1), puis le deuxième bloc est écrit sur deux autres disques durs formant une autre grappe en RAID 1. Cette approche garantit à la fois la vitesse et la sécurité des données stockées.
Le RAID 10 est souvent considéré comme plus sécuritaire que le RAID 01. Bien que les deux configurations combinent les niveaux de RAID 0 et 1, le RAID 10 offre une meilleure redondance et une tolérance accrue aux pannes grâce à son schéma de miroir. En cas de défaillance d'un disque dur dans l'une des grappes en RAID 1, les données peuvent toujours être récupérées à partir de l'autre grappe en miroir.
La combinaison de la vitesse du RAID 0 et de la sécurité du RAID 1 fait du RAID 10 une solution attrayante pour les applications nécessitant à la fois des performances élevées et une protection des données fiable. Cependant, il est important de noter que le RAID 10 nécessite un nombre plus élevé de disques durs par rapport à d'autres configurations RAID, car il utilise la duplication des données sur plusieurs ensembles de disques. Par conséquent, il faut prendre en compte les considérations de capacité de stockage et de coût lors de la mise en place d'un système RAID 10.
En conclusion, le RAID 10 offre une combinaison équilibrée de sécurité et de performances, avec une redondance élevée et une tolérance aux pannes accrue. Son fonctionnement en utilisant le miroir du RAID 1 et le mode de répartition du RAID 0 permet d'obtenir une solution de stockage fiable et rapide pour les environnements critiques.
Pannes du RAID 10
Les pannes courantes sur les RAID 10 sont :
Fonctionnement du RAID + Spare
En ajoutant la fonctionnalité de disque dur de secours (Spare) à un système RAID, on augmente encore davantage la résilience du système en cas de défaillance d'un disque dur. Le disque dur Spare est un disque dur supplémentaire qui est prêt à prendre la relève immédiatement en cas de panne d'un autre disque dur dans le RAID.
Prenons l'exemple d'un RAID 5 avec un disque dur défectueux. Dans une configuration normale sans disque dur Spare, si un deuxième disque dur venait également à dysfonctionner, cela entraînerait la perte complète du RAID 5. Toutes les données stockées seraient alors irrécupérables. Cependant, en utilisant un disque dur Spare, cette situation peut être évitée.
Lorsqu'un disque dur défaillant est détecté, le disque dur Spare prend automatiquement et immédiatement sa place. Les données qui étaient initialement stockées sur le disque dur défaillant sont alors reconstruites sur le nouveau disque dur Spare. Cette reconstruction permet de limiter la période pendant laquelle le RAID fonctionne en mode dégradé, c'est-à-dire avec moins de disques durs opérationnels.
Il est important de noter que le disque dur Spare n'est jamais utilisé tant qu'il n'y a pas de panne dans le système RAID. Il reste en veille, prêt à être activé en cas de besoin. Cela garantit que le disque dur Spare conserve son intégrité et sa capacité de remplacement immédiat lorsqu'une défaillance se produit.
Différents niveaux de RAID prennent en charge l'utilisation de disques durs Spare. Parmi ceux-ci, on retrouve le RAID 1 + Spare, le RAID 5 + Spare, le RAID 6 + Spare et le RAID 10 + Spare. Dans tous ces cas, le disque dur Spare est utilisé pour maintenir la redondance et la résilience du système RAID en cas de défaillance d'un disque dur.
En résumé, l'incorporation d'un disque dur Spare dans un système RAID renforce la tolérance aux pannes et améliore la disponibilité des données. Il s'agit d'une mesure préventive essentielle pour minimiser les temps d'arrêt et protéger les données importantes contre les pertes potentielles.
Les RAID acceptant les disques en Spare sont les suivants :