Introduction et configuration du RAID sous Linux (mdadm)

Le RAID (Redundant Array of Independent Disks, Ensemble redondant de disques indépendants) est une technologie d’exploitation des disques durs qui permet d’utiliser un espace de stockage réparti sur plusieurs disques physiques avec pour objectif d’augmenter les performances, la tolérance aux pannes, ou les deux. Si cette technologie est normalement gérée par le matériel dans des baies de disques ou des SAN, il est néanmoins possible de s’en remettre à Linux pour sa réalisation. Dans cette hypothèse, le noyau Linux aura à sa disposition plusieurs disques durs, et organisera les blocs de données sur ces disques pour présenter des partitions logiques qui recevront les filesystems.

Le RAID est une technique consistant à combiner plusieurs partitions sur des disques séparés en un seul grand périphérique ou unité de stockage virtuel. Ces unités sont appelées matrices RAID.

Nous pouvons stocker et gérer nos données de plusieurs façons en utilisant RAID dans Linux. Il nous permet de conserver nos données de manière sûre, précise et rapidement accessible de manière répliquée. Ainsi, même si l'un des disques ou tous les disques se corrompent ou tombent en panne, grâce à la réplication et à la sauvegarde des données, le périphérique peut continuer à fonctionner sans interruption ni perte de données.

Avantages du RAID

Il y a plusieurs avantages à implémenter RAID sous Linux à différents niveaux. L'administrateur système peut déterminer et exécuter divers niveaux de RAID en fonction des exigences du cadre ITBM. Voici les principaux avantages :

•  Redondance : Si un disque tombe en panne, les données sont dupliquées sur d'autres disques, ce qui évite toute perte de données.
•  Performances :L'écriture de données sur plusieurs disques permet d'augmenter le taux de transfert global des données. 
•  Pratique :La configuration du système RAID est plus simple, et le stockage sur plusieurs disques physiques peut être géré même s'ils se trouvent dans des systèmes différents.

Configurations RAID

En tant qu'administrateur système, vous pouvez configurer et utiliser deux catégories de RAID. Ceux-ci sont -

•  RAID matériel
•  RAID logiciel.

RAID matériel

Le RAID matériel est implémenté indépendamment sur l'hôte. Cela signifie que vous devrez dépenser des frais supplémentaires en matériel pour le rendre opérationnel. Ils sont, bien sûr, rapides et ils ont leur contrôleur RAID dédié, qui est fourni par la carte PCI express.

Le matériel ne consomme pas de ressources de l'hôte en tant que tel et il contribue de manière optimale au cache NVRAM, ce qui permet un accès plus rapide en lecture et en écriture.

En cas de défaillance, le matériel sauvegarde le cache et le reconstruit avec la capacité de secours. Globalement, le RAID matériel est destiné à un groupe limité de contrôleurs et nécessite un investissement initial important.

RAID logiciel.

Le RAID logiciel est un dispositif de stockage logique qui est construit à partir des disques attachés dans le système. Il utilise toutes les ressources du système. Il fournit des performances lentes mais ne coûte rien.

Voici les principaux avantages de l'utilisation du RAID logiciel :

•  Open Source : Le logiciel RAID est open source. Cela garantit que vous pouvez basculer entre les systèmes Linux et être sûr qu'ils continueront à fonctionner. Vous pouvez exporter une configuration RAID créée dans Ubuntu et l'utiliser ultérieurement dans un autre système.
•  Flexibilité : Vous aurez un contrôle total sur le fonctionnement du RAID et ses configurations. C'est parce qu'il doit être programmé dans le système d'exploitation. En conséquence, vous pouvez effectuer des ajustements sans modifier aucun matériel.
•  Coût limité : Vous n'aurez pas à dépenser beaucoup d'argent car aucun matériel spécial n'est nécessaire.

Niveaux RAID

Les niveaux RAID standard dans le domaine du stockage informatique sont une collection de base de configurations RAID qui utilisent des techniques d'entrelacement (striping), de mirroring ou de parité pour construire des stocks de données massifs et stables à partir de plusieurs disques durs

Un périphérique RAID peut être configuré de plusieurs manières. Selon la configuration, il peut être classé dans de nombreux niveaux différents. Voici quelques termes importants utilisés dans la configuration RAID.

•  Chunk : Il s'agit de la taille du bloc de données utilisé dans la configuration RAID. Si la taille des blocs est de 64 Ko, il y aura 16 blocs dans une matrice RAID de 1 Mo (1024 Ko/64 Ko).
•  Disque de secours : Il s'agit d'un disque supplémentaire dans une matrice RAID. Si un disque tombe en panne, les données du disque défectueux seront automatiquement transférées sur ce disque de secours.
•  Mirroring : Si cette fonction est activée, une copie des mêmes données sera enregistrée sur l'autre disque. Cela revient à faire une copie supplémentaire des données à des fins de sauvegarde.
•  Striping : Si cette fonction est activée, les données seront écrites sur tous les disques disponibles de façon aléatoire. Cela revient à partager les données entre tous les disques, afin qu'ils soient tous remplis de manière égale.
•  Parité : Il s'agit d'une méthode de régénération des données perdues à partir des informations de parité sauvegardées.

RAID 0

Ce niveau fournit un striping sans parité. Comme il ne stocke aucune donnée de parité et effectue simultanément des opérations de lecture et d'écriture, la vitesse serait beaucoup plus rapide que les autres niveaux. Ce niveau nécessite au moins deux disques durs. Tous les disques durs de ce niveau sont remplis de manière égale. Vous ne devez utiliser ce niveau que si la vitesse de lecture et d'écriture est concernée. Si vous décidez d'utiliser ce niveau, déployez toujours un autre plan de sauvegarde des données. Comme toute défaillance d'un seul disque de la matrice entraînera une perte totale de données.

RAID 1

Ce niveau fournit la parité sans striping. Il écrit toutes les données sur deux disques. Si un disque est défaillant ou supprimé, toutes les données sont encore sur l'autre disque. Ce niveau nécessite des disques durs doubles. Cela signifie que si vous voulez utiliser 2 disques durs, vous devez déployer 4 disques durs ou si vous voulez utiliser un disque dur, vous devez déployer deux disques durs. Le premier disque dur stocke les données originales tandis que l'autre disque stocke la copie exacte du premier disque. Comme les données sont écrites deux fois, les performances seront réduites. Vous ne devriez utiliser ce niveau que si la sécurité des données est concernée à tout prix.

RAID 5

Ce niveau fournit à la fois la parité et le striping. Il nécessite au moins trois disques. Il écrit les données de parité de manière égale sur tous les disques. Si un disque est défaillant, les données peuvent être reconstruites à partir des données de parité disponibles sur les autres disques. Cette méthode offre une combinaison d'intégrité et de performance. Dans la mesure du possible, vous devriez toujours utiliser ce niveau.

RAID 6

RAID 6, également connu sous le nom de RAID à double parité, est l'un des rares schémas RAID qui améliorent les performances en répartissant les données sur plusieurs disques et en autorisant les opérations d'entrée/sortie (E/S) à se chevaucher de manière équilibrée. Redondance des données également disponible en RAID 6.

RAID 10

Une matrice RAID 10 (alias RAID 1+0 ou bande de miroirs) offre des performances élevées et des opérations d'E/S de disque tolérantes aux pannes en combinant les caractéristiques du RAID 0 (où les opérations de lecture/écriture sont effectuées en parallèle sur plusieurs disques) et du RAID 1 (où les données sont écrites de manière identique sur deux disques ou plus).

Les volumes RAID se configurent assez facilement avec la commande mdadm. Il faudra disposer de plusieurs espaces de stockages, disques durs entiers ou partitions, déterminer le niveau de RAID souhaité, et choisir le nom ou numéro du volume à créer.

La commande mdadm trouve sa configuration, notamment l’ordre de scanner toutes les partitions trouvées dans /proc/partitions dans son fichier de configuration /etc/mdadm/mdadm.conf. Il n’est généralement pas nécessaire de modifier la configuration par défaut.

Syntaxe

mdadm action volume -l niveau -n nombre_disques stockages

•  action : -C : crée un volume RAID. / -S : désactive un volume et libère les ressources.
•  volume : Le fichier de bloc à créer pour représenter le nouveau volume. Souvent /dev/mdx, mais peut être un nom quelconque
•  niveau : Valeur du niveau de RAID, généralement 0, 1, 10 ou 5.
•  nombre_disques : Nombre d’espaces de stockage à employer, suivi des fichiers de blocs représentant ces espaces.
•  stockages : Les périphériques de stockage séparés par des espaces et désignés par leur fichier spécial bloc.

L'exemple suivant crée un RAID 1 (md0) en utilisant deux disques sdb et sdc

devinfo@ubuntu:~$ mdadm -C /dev/md0 -l 1 -n 2 /dev/sdb /dev/sdc 

Vérification d’un volume RAID

La commande mdadm qui va nous permettre de connaître la nature d’un volume RAID inconnu.

mdadm -D volume

Où volume est le fichier spécial de périphérique en mode bloc qui représente le volume RAID.

Le fichier /proc/mdstat donne aussi des informations sur l’état des disques RAID sur un système Linux.

Exploitation des volumes RAID

Une fois les volumes créés par la commande mdadm, ils sont désignés par leur fichier de bloc spécial et supporteront la création d’un filesystem ainsi que le montage, qu’il soit manuel ou appelé depuis le fichier /etc/fstab.