Bonjour à tous les lecteurs du site ! Mes amis, je voulais depuis longtemps vous parler de la façon de créer une matrice RAID (matrice redondante de disques indépendants) sur un ordinateur. Malgré l'apparente complexité du problème, en fait tout est très simple et je suis sûr que de nombreux lecteurs adopteront et apprécieront immédiatement cette technologie très utile liée à la sécurité de vos données.
Comment créer Matrice RAID et pourquoi elle est nécessaire
Ce n'est un secret pour personne que nos informations sur un ordinateur ne sont pratiquement pas assurées et se trouvent sur un simple disque dur, qui a tendance à tomber en panne au moment le plus inopportun. Il est reconnu depuis longtemps que le disque dur est l'endroit le plus faible et le moins fiable de notre unité centrale, car il comporte des pièces mécaniques. Les utilisateurs qui ont déjà perdu des données importantes (moi y compris) à cause de la défaillance de la « vis », après un certain temps de deuil, se demandent comment éviter de tels problèmes à l'avenir et la première chose qui leur vient à l'esprit est la suivante. création d'une matrice RAID.
Tout l’intérêt d’avoir une rangée redondante de disques indépendants est de sauvegarder vos fichiers sur votre disque dur en cas de panne totale de ce disque ! Comment faire cela, demandez-vous, c'est très simple, vous n'avez besoin que de deux disques durs (peut-être même de volume différent).
Dans l'article d'aujourd'hui, en utilisant le système d'exploitation Windows 8.1, nous allons créer le disque dur le plus simple et le plus populaire à partir de deux disques durs vierges. Matrice RAID 1, on l'appelle aussi « Mirroring ». La signification d'un « miroir » est que les informations sur les deux disques sont dupliquées (écrites en parallèle) et que les deux disques durs sont des copies exactes l'un de l'autre.
Si vous avez copié un fichier sur le premier disque dur, alors exactement le même fichier apparaît sur le second et, comme vous l'avez déjà compris, si un disque dur tombe en panne, toutes vos données resteront intactes sur deuxième disque dur ( miroir). La probabilité de panne de deux disques durs à la fois est négligeable.
Le seul inconvénient d'une matrice RAID 1 est que vous devez acheter deux disques durs, mais ils fonctionneront comme un seul, c'est-à-dire que si vous installez deux disques durs de 500 Go dans l'unité centrale, les mêmes 500 seront disponibles. pour stocker des fichiers Go, pas 1 To.
Si l'un des deux disques durs tombe en panne, il vous suffit de le prendre et de le remplacer, en l'ajoutant comme miroir à un disque dur déjà installé avec des données et c'est tout.
Personnellement, depuis de nombreuses années, je l'utilise au travail Matrice RAID 1 de deux disques durs de 1 To et il y a un an, quelque chose de grave s'est produit, un disque dur a perdu la vie, j'ai dû le remplacer immédiatement, puis j'ai pensé avec horreur à ce qui se passerait si je n'avais pas de matrice RAID, un un léger frisson m'a parcouru le dos, car les données accumulées au cours de plusieurs années de travail auraient disparu, j'ai donc simplement remplacé le « téraoctet » défectueux et j'ai continué à travailler. À propos, chez moi, j'ai également une petite matrice RAID de deux disques durs de 500 Go.
Création de logiciels RAID1 un ensemble de deux disques durs vides utilisant Windows 8.1
Tout d'abord, nous installons deux disques durs propres dans notre unité système. Par exemple, je prendrai deux disques durs de 250 Go.
Gestion des disques ouverts
Disque 0- Disque SSD avec système d'exploitation Windows 8.1 installé sur la partition (C :).
Disque 1 Et Disque 2- des disques durs d'une capacité de 250 Go à partir desquels nous assemblerons une matrice RAID 1.
Faites un clic droit sur n'importe quel disque dur et sélectionnez « Créer un volume miroir »
Ajoutez un disque qui sera un miroir du disque précédemment sélectionné. Nous avons sélectionné le disque 1 comme premier volume en miroir, ce qui signifie que nous sélectionnons le disque 2 sur le côté gauche et cliquons sur le bouton « Ajouter ».
Sélectionnez la lettre du logiciel RAID 1, je laisse la lettre (D :). Suivant
Cochez la case Formatage rapide et cliquez sur Suivant.
Dans Gestion des disques, les volumes en miroir sont indiqués en rouge sang et ont une seule lettre de lecteur, dans notre cas (D :). Copiez tous les fichiers sur n'importe quel disque et ils apparaîtront immédiatement sur un autre disque.
Dans la fenêtre Ce PC, La matrice logicielle RAID 1 apparaît comme un seul disque.
Si l'un des deux disques durs tombe en panne, la matrice RAID sera signalée par l'erreur « Failed Redundancy » dans la gestion des disques, mais toutes les données du deuxième disque dur seront en sécurité.
Dans cet article, nous parlerons des matrices RAID. Il convient de noter tout de suite que nous ne parlerons que des matrices RAID logicielles, et que les matrices RAID matérielles seront abordées plus tard. Alors, qu’est-ce qu’une matrice RAID ?
Qu'est-ce qu'une matrice RAID ?
RAID est une technologie permettant d'utiliser l'espace libre sur plusieurs disques durs locaux pour augmenter les performances et gagner en tolérance aux pannes. Cette technologie vous permet d'écrire sur tous les disques par petits blocs, répartissant la charge entre les disques. Les données sont divisées en blocs et écrites en parties sur tous les disques simultanément. Pendant la lecture, les données sont également lues simultanément sur tous les disques. Par conséquent, la technologie de matrice RAID améliore considérablement les performances de lecture et d’écriture. Après tout, un fichier est lu à partir de plusieurs sources à la fois. Un exemple serait un réseau tel que torrent. Si vous ne le savez pas, torrent est une technologie grâce à laquelle un utilisateur peut recevoir un fichier de plusieurs autres utilisateurs à la fois. Les films sont souvent téléchargés à partir de torrents. Les personnes qui possèdent déjà le film le transmettent collectivement à quelqu'un qui ne l'a pas. Et le film pèse beaucoup. Pendant ce temps, un utilisateur transmet, disons, le premier tiers du film, le deuxième transmet le deuxième tiers et le troisième est le dernier. La même chose se produit lors de la lecture d'un document à partir d'une matrice RAID. Vous recevez un document entier provenant de trois sources au lieu d'une seule. Eh bien, qu'est-ce qui est plus rapide : remplir un baril avec un seul tuyau ou avec trois à la fois (le chiffre 3 n'est utilisé ici qu'à titre d'exemple. Le nombre de disques durs utilisés n'est limité que par votre budget).
Quelles sont les matrices RAID ?
Examinons les types de matrices RAID et permettez-moi de vous rappeler que nous ne considérons que les matrices RAID logicielles.
Volume rayé (RAID-0) - l'écriture et la lecture s'effectuent simultanément à partir de plusieurs disques (2 ou plus) connectés à cette technologie. Ce type de matrice RAID n'offre aucune tolérance aux pannes. Si un disque tombe en panne, le reste ne servira à rien.
Le processus de création d'une matrice RAID logicielle n'est pas difficile. Ce processus sera particulièrement simple pour ceux qui ont de l’expérience. Pour créer cette matrice RAID, vous devez ouvrir Gestion informatique, allez à la rubrique Gestion des disques Nouveau volume rayé. Pour que cet élément soit actif, vous avez besoin de deux disques locaux avec des zones non allouées. Ensuite, tous les paramètres sont intuitifs, suivez les instructions Assistants de création de volumes et tout se passera bien. Si vous n'avez pas de zone non marquée, vous pouvez faire apparaître ces zones.
Volume en miroir (RAID-1). Ce type de matrice RAID n'augmente pas les performances, mais offre une tolérance aux pannes. Il est situé sur deux disques. Et comme leur nom l’indique, ils ont une image miroir. Cela signifie que tout ce qui se passe sur un disque se produit également sur l'autre. Toutes les données, toutes les modifications du premier disque seront reflétées sur le deuxième disque. Si le disque principal tombe en panne, le miroir se brise. Et puis le deuxième disque entre en jeu, qui est une copie complète du premier. Et pendant que le premier disque est en réparation, grâce au deuxième disque, le système continue de fonctionner. Ensuite, vous pouvez réparer le disque cassé et restaurer le miroir. Les disques doivent avoir le même espace libre. L’inconvénient est que pour stocker 100 Go de données, il faut 200 Go de mémoire. En retour, une tolérance totale aux pannes, afin que vous puissiez créer une copie exacte du système d'exploitation.
Pour créer cette matrice RAID, vous devez ouvrir Gestion informatique, allez à la rubrique Gestion des disques, faites un clic droit sur la zone non marquée et sélectionnez Nouveau volume miroir. J'espère que vous pourrez gérer vos prochaines étapes. Ici encore, vous devez disposer d’une zone non allouée sur deux disques durs.
Volume rayé avec contrôle de parité (RAID-5) - ce volume combine les avantages des deux premiers : performances et tolérance aux pannes. Ce volume nécessite un minimum de 3 disques, avec un espace libre égal sur chaque disque. L'entrelacement des enregistrements s'effectue de la même manière que dans un système RAID-0, mais chaque disque dispose d'un espace alloué à l'enregistrement parité, c'est-à-dire des informations compressées sur le contenu des disques restants. Ainsi, si l'un des disques tombe en panne, les données qu'il contient peuvent être restaurées à l'aide des informations provenant d'autres disques. La lecture de tous les disques s'effectue simultanément, mais lors de l'écriture, en plus des données, vous devez également écrire des données de parité. La vitesse d’écriture est donc légèrement inférieure à la vitesse de lecture. Mais dans tous les cas, l’augmentation des performances, contrairement à un simple volume, est très significative. Les données de parité, au total, occupent un volume égal au volume de l'un des disques. Cela signifie que si vous utilisez 3 disques de 300 Go, 300 Go sont utilisés pour les données de parité. Et le volume utilisable sera de 600 Go. C'est le prix de la tolérance aux pannes.
RAID-5 ne peut pas stocker le système d'exploitation du système ou d'autres informations système. Créer une matrice RAID-5 revient à créer les volumes décrits ci-dessus, il vous suffit de sélectionner en conséquence Nouveau volume RAID-5.
Les matrices RAID répertoriées ici sont basées sur des logiciels. Pour les créer, vous n'avez besoin d'aucun matériel autre que des disques durs. Mais les matrices RAID matérielles offrent encore plus de possibilités et d'avantages. Nous en parlerons bientôt.
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Toutes les cartes mères modernes sont équipées d'un contrôleur RAID intégré, et les modèles haut de gamme disposent même de plusieurs contrôleurs RAID intégrés. La question de savoir dans quelle mesure les contrôleurs RAID intégrés sont demandés par les utilisateurs à domicile est une autre question. Dans tous les cas, une carte mère moderne offre à l'utilisateur la possibilité de créer une matrice RAID de plusieurs disques. Cependant, tous les utilisateurs à domicile ne savent pas comment créer une matrice RAID, quel niveau de matrice choisir et n'ont généralement aucune idée des avantages et des inconvénients de l'utilisation de matrices RAID.
Dans cet article, nous donnerons de brèves recommandations sur la création de matrices RAID sur des PC domestiques et utiliserons un exemple spécifique pour démontrer comment vous pouvez tester indépendamment les performances d'une matrice RAID.
Histoire de la création
Le terme «matrice RAID» est apparu pour la première fois en 1987, lorsque les chercheurs américains Patterson, Gibson et Katz de l'Université de Californie à Berkeley ont décrit dans leur article «A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Discs, RAID» comment de cette manière, vous pouvez combiner plusieurs disques durs à faible coût en un seul périphérique logique afin que la capacité et les performances du système soient augmentées et que la panne de disques individuels n'entraîne pas la panne de l'ensemble du système.
Plus de 20 ans se sont écoulés depuis la publication de cet article, mais la technologie de construction de matrices RAID n'a pas perdu de sa pertinence aujourd'hui. La seule chose qui a changé depuis, c'est le décodage de l'acronyme RAID. Le fait est qu'au départ, les matrices RAID n'étaient pas du tout construites sur des disques bon marché, c'est pourquoi le mot bon marché (peu coûteux) a été remplacé par indépendant (indépendant), ce qui était plus vrai.
Principe de fonctionnement
Ainsi, RAID est une matrice redondante de disques indépendants (Redundant Arrays of Independent Discs), chargée d'assurer la tolérance aux pannes et d'augmenter les performances. La tolérance aux pannes est obtenue grâce à la redondance. Autrement dit, une partie de la capacité de l'espace disque est allouée à des fins officielles, devenant inaccessible à l'utilisateur.
Des performances accrues du sous-système de disque sont assurées par le fonctionnement simultané de plusieurs disques et, en ce sens, plus il y a de disques dans la matrice (jusqu'à une certaine limite), mieux c'est.
Le fonctionnement conjoint des disques d'une matrice peut être organisé en utilisant un accès parallèle ou indépendant. Avec un accès parallèle, l'espace disque est divisé en blocs (bandes) pour l'enregistrement des données. De même, les informations à écrire sur le disque sont divisées en mêmes blocs. Lors de l'écriture, des blocs individuels sont écrits sur différents disques et plusieurs blocs sont écrits simultanément sur différents disques, ce qui entraîne une augmentation des performances des opérations d'écriture. Les informations nécessaires sont également lues simultanément dans des blocs séparés à partir de plusieurs disques, ce qui augmente également les performances proportionnellement au nombre de disques dans la matrice.
Il convient de noter que le modèle d'accès parallèle n'est mis en œuvre que si la taille de la demande d'écriture de données est supérieure à la taille du bloc lui-même. Sinon, l’enregistrement parallèle de plusieurs blocs est quasiment impossible. Imaginons une situation où la taille d'un bloc individuel est de 8 Ko et la taille d'une demande d'écriture de données est de 64 Ko. Dans ce cas, les informations sources sont découpées en huit blocs de 8 Ko chacun. Si vous disposez d'une baie de quatre disques, vous pouvez écrire quatre blocs, soit 32 Ko, à la fois. Évidemment, dans l'exemple considéré, les vitesses d'écriture et de lecture seront quatre fois supérieures à celles d'un seul disque. Cela n'est vrai que dans une situation idéale, mais la taille de la requête n'est pas toujours un multiple de la taille du bloc et du nombre de disques dans la baie.
Si la taille des données enregistrées est inférieure à la taille du bloc, un modèle fondamentalement différent est alors mis en œuvre : l'accès indépendant. De plus, ce modèle peut également être utilisé lorsque la taille des données en cours d’écriture est supérieure à la taille d’un bloc. Avec un accès indépendant, toutes les données d'une seule requête sont écrites sur un disque séparé, c'est-à-dire que la situation est identique à celle d'un travail avec un seul disque. L'avantage du modèle d'accès indépendant est que si plusieurs requêtes d'écriture (lecture) arrivent simultanément, elles seront toutes exécutées sur des disques distincts indépendamment les unes des autres. Cette situation est typique, par exemple, pour les serveurs.
Conformément aux différents types d'accès, il existe différents types de matrices RAID, généralement caractérisées par des niveaux RAID. Outre le type d'accès, les niveaux RAID diffèrent dans la manière dont ils accueillent et génèrent des informations redondantes. Les informations redondantes peuvent être placées sur un disque dédié ou réparties sur tous les disques. Il existe de nombreuses façons de générer ces informations. Le plus simple d'entre eux est la duplication complète (redondance à 100 %) ou la mise en miroir. De plus, des codes de correction d'erreurs sont utilisés, ainsi que des calculs de parité.
Niveaux RAID
Actuellement, il existe plusieurs niveaux RAID qui peuvent être considérés comme standardisés : RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 et RAID 6.
Différentes combinaisons de niveaux RAID sont également utilisées, ce qui permet de combiner leurs avantages. Il s'agit généralement d'une combinaison d'une sorte de niveau de tolérance aux pannes et d'un niveau zéro utilisé pour améliorer les performances (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).
Notez que tous les contrôleurs RAID modernes prennent en charge la fonction JBOD (Just a Bench Of Disks), qui n'est pas destinée à créer des matrices - elle offre la possibilité de connecter des disques individuels au contrôleur RAID.
A noter que les contrôleurs RAID intégrés aux cartes mères pour PC domestiques ne supportent pas tous les niveaux RAID. Les contrôleurs RAID à double port ne prennent en charge que les niveaux 0 et 1, tandis que les contrôleurs RAID dotés de plus de ports (par exemple, le contrôleur RAID à 6 ports intégré au pont sud du chipset ICH9R/ICH10R) prennent également en charge les niveaux 10 et 5.
De plus, si l'on parle de cartes mères basées sur des chipsets Intel, elles implémentent également la fonction Intel Matrix RAID, qui permet de créer simultanément des matrices RAID de plusieurs niveaux sur plusieurs disques durs, en allouant une partie de l'espace disque à chacun d'eux.
RAID0
Le niveau RAID 0, à proprement parler, n'est pas une matrice redondante et, par conséquent, ne permet pas un stockage de données fiable. Néanmoins, ce niveau est activement utilisé dans les cas où il est nécessaire d'assurer des performances élevées du sous-système de disque. Lors de la création d'une matrice RAID de niveau 0, les informations sont divisées en blocs (parfois ces blocs sont appelés bandes), qui sont écrits sur des disques séparés, c'est-à-dire qu'un système avec accès parallèle est créé (si, bien sûr, la taille du bloc le permet ). En autorisant les E/S simultanées à partir de plusieurs disques, RAID 0 offre les vitesses de transfert de données les plus rapides et une efficacité maximale de l'espace disque car aucun espace n'est requis pour stocker les sommes de contrôle. La mise en œuvre de ce niveau est très simple. RAID 0 est principalement utilisé dans les zones où un transfert rapide de grandes quantités de données est requis.
RAID 1 (disque en miroir)
Le niveau RAID 1 est une matrice de deux disques avec une redondance à 100 %. Autrement dit, les données sont simplement complètement dupliquées (mises en miroir), grâce à quoi un niveau très élevé de fiabilité (ainsi que de coût) est atteint. Notez que pour implémenter le niveau 1, il n’est pas nécessaire de partitionner au préalable les disques et les données en blocs. Dans le cas le plus simple, deux disques contiennent les mêmes informations et constituent un seul disque logique. Si un disque tombe en panne, ses fonctions sont assurées par un autre (ce qui est absolument transparent pour l'utilisateur). La restauration d'un tableau s'effectue par simple copie. De plus, ce niveau double la vitesse de lecture des informations, puisque cette opération peut être effectuée simultanément à partir de deux disques. Ce type de système de stockage d'informations est principalement utilisé dans les cas où le coût de la sécurité des données est bien supérieur au coût de mise en œuvre d'un système de stockage.
RAID5
RAID 5 est une matrice de disques tolérante aux pannes avec stockage de somme de contrôle distribué. Lors de l'enregistrement, le flux de données est divisé en blocs (bandes) au niveau des octets et écrit simultanément sur tous les disques de la matrice dans un ordre cyclique.
Supposons que le tableau contienne n disques et la taille des bandes d. Pour chaque portion de n–1 rayures, la somme de contrôle est calculée p.
Bande j 1 enregistré sur le premier disque, stripe j 2- sur le deuxième et ainsi de suite jusqu'à la rayure dn–1, qui est écrit dans ( n–1)ième disque. Suivant n-la somme de contrôle du disque est écrite pn, et le processus est répété cycliquement à partir du premier disque sur lequel la bande est écrite dn.
Processus d'enregistrement (n-1) les rayures et leur somme de contrôle sont produites simultanément pour tous n disques.
La somme de contrôle est calculée à l'aide d'une opération OU exclusif au niveau du bit (XOR) appliquée aux blocs de données en cours d'écriture. Donc, s'il y a n disques durs, d- bloc de données (stripe), puis la somme de contrôle est calculée à l'aide de la formule suivante :
pn=d1 j 2 ... ré 1–1.
En cas de panne d'un disque, les données qu'il contient peuvent être restaurées à l'aide des données de contrôle et des données restantes sur les disques de travail.
A titre d'illustration, considérons des blocs de quatre bits. Qu'il n'y ait que cinq disques pour stocker les données et enregistrer les sommes de contrôle. S'il existe une séquence de bits 1101 0011 1100 1011, divisée en blocs de quatre bits, alors pour calculer la somme de contrôle, il est nécessaire d'effectuer l'opération au niveau du bit suivante :
1101 0011 1100 1011 = 1001.
Ainsi, la somme de contrôle écrite sur le cinquième disque est de 1001.
Si l'un des disques, par exemple le quatrième, tombe en panne, alors le bloc j 4= 1100 ne sera pas disponible lors de la lecture. Cependant, sa valeur peut être facilement restaurée à l'aide de la somme de contrôle et des valeurs des blocs restants en utilisant la même opération « OU exclusif » :
d4 = d1 j 2j 4p5.
Dans notre exemple nous obtenons :
d4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.
Dans le cas du RAID 5, tous les disques de la matrice ont la même taille, mais la capacité totale du sous-système de disque disponible pour l'écriture devient exactement un disque plus petit. Par exemple, si cinq disques ont une taille de 100 Go, la taille réelle de la baie est de 400 Go, car 100 Go sont alloués aux informations de contrôle.
RAID 5 peut être construit sur trois disques durs ou plus. À mesure que le nombre de disques durs dans une baie augmente, sa redondance diminue.
RAID 5 dispose d'une architecture d'accès indépendante, qui permet d'effectuer plusieurs lectures ou écritures simultanément.
RAID10
Le niveau RAID 10 est une combinaison des niveaux 0 et 1. La configuration minimale requise pour ce niveau est de quatre disques. Dans une matrice RAID 10 de quatre disques, ils sont combinés par paires en matrices de niveau 0, et ces deux matrices en tant que disques logiques sont combinées en une matrice de niveau 1. Une autre approche est également possible : initialement, les disques sont combinés en matrices en miroir. niveau 1, puis les disques logiques basés sur ces matrices - dans une matrice de niveau 0.
RAID matriciel Intel
Les matrices RAID considérées des niveaux 5 et 1 sont rarement utilisées à la maison, ce qui est principalement dû au coût élevé de telles solutions. Le plus souvent, pour les PC domestiques, une matrice de niveau 0 sur deux disques est utilisée. Comme nous l'avons déjà noté, le niveau RAID 0 ne fournit pas de stockage de données sécurisé, et les utilisateurs finaux sont donc confrontés à un choix : créer une matrice RAID de niveau 0 rapide mais peu fiable ou, en doublant le coût de l'espace disque, RAID- une matrice de niveau 1 qui fournit un stockage de données fiable, mais n'offre pas d'avantages significatifs en termes de performances.
Pour résoudre ce problème difficile, Intel a développé la technologie Intel Matrix Storage, qui combine les avantages des baies de niveau 0 et de niveau 1 sur seulement deux disques physiques. Et afin de souligner que dans ce cas nous ne parlons pas seulement d'une matrice RAID, mais d'une matrice qui combine à la fois des disques physiques et logiques, le mot « matrice » est utilisé dans le nom de la technologie au lieu du mot « matrice » ».
Alors, qu'est-ce qu'une matrice RAID à deux disques utilisant la technologie Intel Matrix Storage ? L'idée de base est que si le système dispose de plusieurs disques durs et d'une carte mère avec un chipset Intel prenant en charge la technologie Intel Matrix Storage, il est possible de diviser l'espace disque en plusieurs parties, dont chacune fonctionnera comme une matrice RAID distincte.
Regardons un exemple simple de matrice RAID composée de deux disques de 120 Go chacun. N'importe lequel des disques peut être divisé en deux disques logiques, par exemple 40 et 80 Go. Ensuite, deux disques logiques de même taille (par exemple, 40 Go chacun) peuvent être combinés dans une matrice RAID de niveau 1, et les disques logiques restants dans une matrice RAID de niveau 0.
En principe, à partir de deux disques physiques, il est également possible de créer uniquement une ou deux matrices RAID de niveau 0, mais il est impossible d'obtenir uniquement des matrices de niveau 1. Autrement dit, si le système ne dispose que de deux disques, la technologie Intel Matrix Storage vous permet de créer les types de matrices RAID suivants :
- une matrice de niveau 0 ;
- deux matrices de niveau 0 ;
- matrice de niveau 0 et matrice de niveau 1.
Si le système dispose de trois disques durs, les types de matrices RAID suivants peuvent être créés :
- une matrice de niveau 0 ;
- une matrice de niveau 5 ;
- deux matrices de niveau 0 ;
- deux matrices de niveau 5 ;
- matrice de niveau 0 et matrice de niveau 5.
Si le système dispose de quatre disques durs, il est alors possible de créer une matrice RAID de niveau 10, ainsi que des combinaisons de niveau 10 et de niveau 0 ou 5.
De la théorie à la pratique
Si nous parlons d'ordinateurs personnels, les plus populaires sont les matrices RAID de niveaux 0 et 1. L'utilisation de matrices RAID de trois disques ou plus dans les PC domestiques est plutôt une exception à la règle. Cela est dû au fait que, d'une part, le coût des matrices RAID augmente proportionnellement au nombre de disques impliqués, et d'autre part, pour les ordinateurs personnels, la capacité de la matrice de disques est d'une importance primordiale. , et non ses performances et sa fiabilité.
Par conséquent, à l'avenir, nous considérerons les niveaux RAID 0 et 1 basés sur seulement deux disques. L'objectif de notre recherche sera de comparer les performances et les fonctionnalités des matrices RAID de niveaux 0 et 1, créées sur la base de plusieurs contrôleurs RAID intégrés, ainsi que d'étudier la dépendance des caractéristiques de vitesse de la matrice RAID sur la bande. taille.
Le fait est que même si théoriquement, lors de l'utilisation d'une matrice RAID de niveau 0, la vitesse de lecture et d'écriture devrait doubler, en pratique, l'augmentation des caractéristiques de vitesse est beaucoup moins modeste et varie selon les différents contrôleurs RAID. Il en va de même pour une matrice RAID de niveau 1 : même si en théorie la vitesse de lecture devrait doubler, en pratique, ce n'est pas aussi fluide.
Pour nos tests comparatifs de contrôleur RAID, nous avons utilisé la carte mère Gigabyte GA-EX58A-UD7. Cette carte est basée sur le chipset Intel X58 Express avec le Southbridge ICH10R, qui dispose d'un contrôleur RAID intégré pour six ports SATA II, qui prend en charge l'organisation de matrices RAID de niveaux 0, 1, 10 et 5 avec la fonction Intel Matrix RAID. De plus, la carte Gigabyte GA-EX58A-UD7 intègre le contrôleur RAID GIGABYTE SATA2, qui dispose de deux ports SATA II avec la possibilité d'organiser des matrices RAID de niveaux 0, 1 et JBOD.
La carte GA-EX58A-UD7 contient également un contrôleur SATA III intégré Marvell 9128, sur la base duquel deux ports SATA III sont implémentés avec la possibilité d'organiser des matrices RAID de niveaux 0, 1 et JBOD.
Ainsi, la carte Gigabyte GA-EX58A-UD7 dispose de trois contrôleurs RAID distincts, sur la base desquels vous pouvez créer des matrices RAID de niveaux 0 et 1 et les comparer entre elles. Rappelons que la norme SATA III est rétrocompatible avec la norme SATA II, donc, sur la base du contrôleur Marvell 9128, qui prend en charge les disques avec l'interface SATA III, vous pouvez également créer des matrices RAID à l'aide de disques avec l'interface SATA II.
Le banc d'essai avait la configuration suivante :
- processeur - Intel Core i7-965 Extreme Edition ;
- carte mère - Gigabyte GA-EX58A-UD7 ;
- Version du BIOS - F2a ;
- disques durs - deux disques Western Digital WD1002FBYS, un disque Western Digital WD3200AAKS ;
- contrôleurs RAID intégrés :
- ICH10R,
- GIGABYTE SATA2,
- Marvell 9128 ;
- mémoire - DDR3-1066 ;
- capacité de mémoire - 3 Go (trois modules de 1 024 Mo chacun);
- mode de fonctionnement de la mémoire - DDR3-1333, mode de fonctionnement à trois canaux ;
- carte vidéo - Gigabyte GeForce GTS295 ;
- alimentation - Tagan 1300W.
Les tests ont été effectués sous le système d'exploitation Microsoft Windows 7 Ultimate (32 bits). Le système d'exploitation a été installé sur un disque Western Digital WD3200AAKS, qui était connecté au port du contrôleur SATA II intégré au Southbridge ICH10R. La matrice RAID a été assemblée sur deux disques WD1002FBYS avec une interface SATA II.
Pour mesurer les caractéristiques de vitesse des matrices RAID créées, nous avons utilisé l'utilitaire IOmeter, qui est la norme industrielle pour mesurer les performances des systèmes de disques.
Utilitaire IOmeter
Puisque nous avons conçu cet article comme une sorte de guide d'utilisation pour créer et tester des matrices RAID, il serait logique de commencer par une description de l'utilitaire IOmeter (Input/Output Meter), qui, comme nous l'avons déjà noté, est une sorte de norme industrielle pour mesurer les performances des systèmes de disques. Cet utilitaire est gratuit et peut être téléchargé depuis http://www.iometer.org.
L'utilitaire IOmeter est un test synthétique et vous permet de travailler avec des disques durs qui ne sont pas partitionnés en partitions logiques, vous pouvez donc tester les disques quelle que soit la structure des fichiers et réduire à zéro l'influence du système d'exploitation.
Lors des tests, il est possible de créer un modèle d'accès spécifique, ou « modèle », qui permet de spécifier l'exécution d'opérations spécifiques par le disque dur. Si vous créez un modèle d'accès spécifique, vous êtes autorisé à modifier les paramètres suivants :
- taille de la demande de transfert de données ;
- distribution aléatoire/séquentielle (en %) ;
- répartition des opérations de lecture/écriture (en %) ;
- Nombre d'opérations d'E/S individuelles exécutées en parallèle.
L'utilitaire IOmeter ne nécessite pas d'installation sur un ordinateur et se compose de deux parties : IOmeter lui-même et Dynamo.
IOmeter est la partie de contrôle du programme avec une interface graphique utilisateur qui vous permet d'effectuer tous les réglages nécessaires. Dynamo est un générateur de charge sans interface. Chaque fois que vous exécutez IOmeter.exe, le générateur de charge Dynamo.exe démarre automatiquement.
Pour commencer à travailler avec le programme IOmeter, exécutez simplement le fichier IOmeter.exe. Cela ouvre la fenêtre principale du programme IOmeter (Fig. 1).
Riz. 1. Fenêtre principale du programme IOmeter
Il convient de noter que l'utilitaire IOmeter vous permet de tester non seulement les systèmes de disques locaux (DAS), mais également les périphériques de stockage en réseau (NAS). Par exemple, il peut être utilisé pour tester les performances du sous-système de disque d'un serveur (serveur de fichiers) à l'aide de plusieurs clients réseau. Par conséquent, certains des signets et outils de la fenêtre de l’utilitaire IOmeter se rapportent spécifiquement aux paramètres réseau du programme. Il est clair que lors du test des disques et des matrices RAID, nous n'aurons pas besoin de ces capacités du programme et nous n'expliquerons donc pas le but de tous les onglets et outils.
Ainsi, lorsque vous lancez le programme IOmeter, une arborescence de tous les générateurs de charge en cours d'exécution (instances Dynamo) sera affichée sur le côté gauche de la fenêtre principale (dans la fenêtre Topologie). Chaque instance du générateur de charge Dynamo en cours d'exécution est appelée un gestionnaire. De plus, le programme IOmeter est multithread et chaque thread individuel exécuté sur une instance du générateur de charge Dynamo est appelé Worker. Le nombre de Workers en cours d'exécution correspond toujours au nombre de cœurs de processeur logique.
Dans notre exemple, nous utilisons un seul ordinateur doté d'un processeur quad-core prenant en charge la technologie Hyper-Threading, donc un seul gestionnaire (une instance de Dynamo) et huit (selon le nombre de cœurs de processeur logiques) Workers sont lancés.
En fait, pour tester les disques dans cette fenêtre, il n'est pas nécessaire de modifier ou d'ajouter quoi que ce soit.
Si vous sélectionnez le nom de l'ordinateur avec la souris dans l'arborescence des instances Dynamo en cours d'exécution, alors dans la fenêtre Cible sur l'onglet Cible du disque Tous les disques, baies de disques et autres lecteurs (y compris les lecteurs réseau) installés sur l'ordinateur seront affichés. Ce sont les lecteurs avec lesquels IOmeter peut fonctionner. Les supports peuvent être marqués en jaune ou en bleu. Les partitions logiques des supports sont marquées en jaune et les périphériques physiques sur lesquels aucune partition logique n'est créée sont marqués en bleu. Une section logique peut être barrée ou non. Le fait est que pour que le programme fonctionne avec une partition logique, il doit d'abord être préparé en créant dessus un fichier spécial, de taille égale à la capacité de l'ensemble de la partition logique. Si la partition logique est barrée, cela signifie que la section n'est pas encore préparée pour le test (elle sera préparée automatiquement lors de la première étape du test), mais si la section n'est pas barrée, cela signifie qu'un fichier a déjà été créé sur la partition logique, complètement prêt pour les tests.
Notez que, malgré la possibilité de travailler avec des partitions logiques, il est optimal de tester les disques qui ne sont pas partitionnés en partitions logiques. Vous pouvez supprimer une partition de disque logique très simplement - via un composant logiciel enfichable Gestion des disques. Pour y accéder, faites un clic droit sur l'icône Ordinateur sur le bureau et sélectionnez l'élément dans le menu qui s'ouvre Gérer. Dans la fenêtre qui s'ouvre Gestion informatique sur le côté gauche, vous devez sélectionner l'élément Stockage, et dedans - Gestion des disques. Après cela, sur le côté droit de la fenêtre Gestion informatique Tous les lecteurs connectés seront affichés. En faisant un clic droit sur le lecteur souhaité et en sélectionnant l'élément dans le menu qui s'ouvre Supprimer le volume..., vous pouvez supprimer une partition logique sur un disque physique. Rappelons que lorsque vous supprimez une partition logique d'un disque, toutes les informations qu'elle contient sont supprimées sans possibilité de récupération.
En général, à l'aide de l'utilitaire IOmeter, vous ne pouvez tester que des disques ou des baies de disques vierges. Autrement dit, vous ne pouvez pas tester un disque ou une baie de disques sur lequel le système d'exploitation est installé.
Revenons donc à la description de l'utilitaire IOmeter. Dans la fenêtre Cible sur l'onglet Cible du disque vous devez sélectionner le disque (ou la baie de disques) qui sera testé. Ensuite, vous devez ouvrir l'onglet Accéder aux spécifications(Fig. 2), sur laquelle il sera possible de déterminer le scénario de test.
Riz. 2. Accédez à l'onglet Spécifications de l'utilitaire IOmeter
Dans la fenêtre Spécifications d'accès global Il existe une liste de scripts de test prédéfinis qui peuvent être attribués au gestionnaire de démarrage. Cependant, nous n’aurons pas besoin de ces scripts, ils peuvent donc tous être sélectionnés et supprimés (il y a un bouton pour cela). Supprimer). Après cela, cliquez sur le bouton Nouveau pour créer un nouveau script de test. Dans la fenêtre qui s'ouvre Modifier la spécification d'accès Vous pouvez définir le scénario de démarrage pour un disque ou une matrice RAID.
Supposons que nous voulions connaître la dépendance de la vitesse de lecture et d'écriture séquentielles (linéaires) sur la taille du bloc de demande de transfert de données. Pour ce faire, nous devons générer une séquence de scripts de démarrage en mode lecture séquentielle avec différentes tailles de blocs, puis une séquence de scripts de démarrage en mode écriture séquentielle avec différentes tailles de blocs. En règle générale, les tailles de bloc sont choisies sous forme de série, dont chaque membre est deux fois plus grand que le précédent, et le premier membre de cette série fait 512 octets. Autrement dit, les tailles de bloc sont les suivantes : 512 octets, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 Ko, 1 Mo. Il ne sert à rien de rendre la taille de bloc supérieure à 1 Mo pour les opérations séquentielles, car avec des tailles de blocs de données aussi grandes, la vitesse des opérations séquentielles ne change pas.
Créons donc un script de chargement en mode lecture séquentielle pour un bloc de 512 octets.
Dans le champ Nom fenêtres Modifier la spécification d'accès entrez le nom du script de chargement. Par exemple, Sequential_Read_512. Suivant sur le terrain Taille de la demande de transfert nous définissons la taille du bloc de données à 512 octets. Curseur Pourcentage de distribution aléatoire/séquentielle(le rapport en pourcentage entre les opérations séquentielles et sélectives), nous nous déplaçons complètement vers la gauche pour que toutes nos opérations soient uniquement séquentielles. Eh bien, le curseur , qui définit le rapport en pourcentage entre les opérations de lecture et d'écriture, est décalé complètement vers la droite afin que toutes nos opérations soient en lecture seule. Autres paramètres dans la fenêtre Modifier la spécification d'accès pas besoin de changer (Fig. 3).
Riz. 3. Modifier la fenêtre de spécification d'accès pour créer un script de chargement de lecture séquentielle
avec une taille de bloc de données de 512 octets
Cliquez sur le bouton D'accord, et le premier script que nous avons créé apparaîtra dans la fenêtre Spécifications d'accès global sur l'onglet Accéder aux spécifications Utilitaires IOmeter.
De la même manière, vous devez créer des scripts pour les blocs de données restants, cependant, pour faciliter votre travail, il est plus simple de ne pas créer le script à chaque fois en cliquant sur le bouton Nouveau, et après avoir sélectionné le dernier scénario créé, appuyez sur le bouton Modifier la copie(éditer la copie). Après cela, la fenêtre s'ouvrira à nouveau Modifier la spécification d'accès avec les paramètres de notre dernier script créé. Il suffira de changer uniquement le nom et la taille du bloc. Après avoir effectué une procédure similaire pour toutes les autres tailles de bloc, vous pouvez commencer à créer des scripts pour l'enregistrement séquentiel, ce qui se fait exactement de la même manière, sauf que le curseur Pourcentage de distribution lecture/écriture, qui définit le rapport en pourcentage entre les opérations de lecture et d'écriture, doit être déplacé complètement vers la gauche.
De même, vous pouvez créer des scripts pour une écriture et une lecture sélectives.
Une fois que tous les scripts sont prêts, ils doivent être attribués au gestionnaire de téléchargement, c'est-à-dire indiquer avec quels scripts fonctionneront Dynamo.
Pour ce faire, on vérifie à nouveau ce qu'il y a dans la fenêtre Topologie Le nom de l'ordinateur (c'est-à-dire le gestionnaire de chargement sur le PC local) est mis en surbrillance, et non celui du Worker individuel. Cela garantit que les scénarios de charge seront attribués à tous les travailleurs en même temps. Suivant dans la fenêtre Spécifications d'accès global sélectionnez tous les scénarios de chargement que nous avons créés et appuyez sur le bouton Ajouter. Tous les scénarios de chargement sélectionnés seront ajoutés à la fenêtre (Fig. 4).
Riz. 4. Affectation des scénarios de charge créés au gestionnaire de charge
Après cela, vous devez aller dans l'onglet Configuration des tests(Fig. 5), où vous pouvez définir le temps d'exécution de chaque script que nous avons créé. Pour le faire en groupe Temps d'exécution définir le temps d'exécution du scénario de chargement. Il suffira de régler le temps sur 3 minutes.
Riz. 5. Définition du temps d'exécution du scénario de chargement
De plus, sur le terrain Description de l'essai Vous devez préciser le nom de l'ensemble du test. En principe, cet onglet comporte de nombreux autres paramètres, mais ils ne sont pas nécessaires à nos tâches.
Une fois tous les réglages nécessaires effectués, il est recommandé de sauvegarder le test créé en cliquant sur le bouton avec l'image d'une disquette dans la barre d'outils. Le test est enregistré avec l'extension *.icf. Par la suite, vous pouvez utiliser le scénario de chargement créé en exécutant non pas le fichier IOmeter.exe, mais le fichier enregistré avec l'extension *.icf.
Vous pouvez maintenant commencer les tests directement en cliquant sur le bouton avec un drapeau. Il vous sera demandé de préciser le nom du fichier contenant les résultats des tests et de sélectionner son emplacement. Les résultats des tests sont enregistrés dans un fichier CSV, qui peut ensuite être facilement exporté vers Excel et, en définissant un filtre sur la première colonne, sélectionnez les données souhaitées avec les résultats des tests.
Pendant les tests, les résultats intermédiaires sont visibles sur l'onglet Affichage des résultats, et vous pouvez déterminer à quel scénario de chargement ils appartiennent dans l'onglet Accéder aux spécifications. Dans la fenêtre Spécification d'accès attribué un script en cours d'exécution apparaît en vert, les scripts terminés en rouge et les scripts non exécutés en bleu.
Nous avons donc examiné les techniques de base pour travailler avec l'utilitaire IOmeter, qui seront nécessaires pour tester des disques individuels ou des matrices RAID. Notez que nous n'avons pas parlé de toutes les capacités de l'utilitaire IOmeter, mais une description de toutes ses capacités dépasse le cadre de cet article.
Création d'une matrice RAID basée sur le contrôleur GIGABYTE SATA2
Nous commençons donc à créer une matrice RAID basée sur deux disques en utilisant le contrôleur RAID GIGABYTE SATA2 intégré à la carte. Bien entendu, Gigabyte lui-même ne produit pas de puces, et donc sous la puce GIGABYTE SATA2 se cache une puce renommée d'une autre société. Comme vous pouvez le découvrir dans le fichier INF du pilote, nous parlons d'un contrôleur de la série JMicron JMB36x.
L'accès au menu de configuration du contrôleur est possible au stade du démarrage du système, pour lequel vous devez appuyer sur la combinaison de touches Ctrl+G lorsque l'inscription correspondante apparaît à l'écran. Naturellement, d'abord dans les paramètres du BIOS, vous devez définir le mode de fonctionnement des deux ports SATA liés au contrôleur GIGABYTE SATA2 comme RAID (sinon l'accès au menu du configurateur de la matrice RAID sera impossible).
Le menu de configuration du contrôleur RAID GIGABYTE SATA2 est assez simple. Comme nous l'avons déjà noté, le contrôleur est à double port et vous permet de créer des matrices RAID de niveau 0 ou 1. Grâce au menu des paramètres du contrôleur, vous pouvez supprimer ou créer une matrice RAID. Lors de la création d'une matrice RAID, vous pouvez spécifier son nom, sélectionner le niveau de la matrice (0 ou 1), définir la taille de bande pour RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 ou 4K) et également déterminer la taille de la matrice RAID. tableau.
Une fois le tableau créé, toute modification n’est plus possible. Autrement dit, vous ne pouvez pas modifier ultérieurement le tableau créé, par exemple son niveau ou sa taille de bande. Pour ce faire, vous devez d'abord supprimer le tableau (avec perte de données), puis le recréer. En fait, ce n'est pas propre au contrôleur GIGABYTE SATA2. L'impossibilité de modifier les paramètres des matrices RAID créées est une caractéristique de tous les contrôleurs, qui découle du principe même de mise en œuvre d'une matrice RAID.
Une fois qu'une matrice basée sur le contrôleur GIGABYTE SATA2 a été créée, ses informations actuelles peuvent être visualisées à l'aide de l'utilitaire GIGABYTE RAID Configurer, qui est installé automatiquement avec le pilote.
Création d'une matrice RAID basée sur le contrôleur Marvell 9128
La configuration du contrôleur RAID Marvell 9128 n'est possible que via les paramètres BIOS de la carte Gigabyte GA-EX58A-UD7. De manière générale, il faut dire que le menu du configurateur du contrôleur Marvell 9128 est quelque peu rudimentaire et peut induire en erreur les utilisateurs inexpérimentés. Cependant, nous parlerons de ces défauts mineurs un peu plus tard, mais pour l'instant, nous considérerons la fonctionnalité principale du contrôleur Marvell 9128.
Ainsi, bien que ce contrôleur prenne en charge les disques SATA III, il est également entièrement compatible avec les disques SATA II.
Le contrôleur Marvell 9128 permet de créer une matrice RAID de niveaux 0 et 1 basée sur deux disques. Pour un tableau de niveau 0, vous pouvez définir la taille de bande sur 32 ou 64 Ko et également spécifier le nom du tableau. De plus, il existe une option telle que Gigabyte Rounding, qui nécessite une explication. Malgré son nom, qui ressemble à celui du fabricant, la fonction Gigabyte Rounding n'a rien à voir avec cela. De plus, il n'est en aucun cas lié à la matrice RAID de niveau 0, bien que dans les paramètres du contrôleur il puisse être défini spécifiquement pour une matrice de ce niveau. En fait, c'est la première de ces lacunes du configurateur de contrôleur Marvell 9128 que nous avons mentionnée. La fonctionnalité Gigabyte Rounding est définie uniquement pour le niveau RAID 1. Elle vous permet d'utiliser deux disques (par exemple, de fabricants ou de modèles différents) avec des capacités légèrement différentes pour créer une matrice RAID de niveau 1. La fonction Gigabyte Rounding définit précisément la différence de taille des deux disques utilisés pour créer une matrice RAID de niveau 1. Dans le contrôleur Marvell 9128, la fonction Gigabyte Rounding permet de définir la différence de taille des disques à 1 ou 10. GB.
Un autre défaut du configurateur du contrôleur Marvell 9128 est que lors de la création d'une matrice RAID de niveau 1, l'utilisateur a la possibilité de sélectionner la taille de la bande (32 ou 64 Ko). Cependant, la notion de stripe n'est pas du tout définie pour le niveau RAID 1.
Création d'une matrice RAID basée sur le contrôleur intégré à l'ICH10R
Le contrôleur RAID intégré au pont sud ICH10R est le plus courant. Comme déjà indiqué, ce contrôleur RAID est doté de 6 ports et prend en charge non seulement la création de matrices RAID 0 et RAID 1, mais également RAID 5 et RAID 10.
L'accès au menu de configuration du contrôleur est possible au stade du démarrage du système, pour lequel vous devez appuyer sur la combinaison de touches Ctrl + I lorsque l'inscription correspondante apparaît à l'écran. Naturellement, vous devez d'abord définir dans les paramètres du BIOS le mode de fonctionnement de ce contrôleur comme RAID (sinon l'accès au menu du configurateur de matrice RAID sera impossible).
Le menu de configuration du contrôleur RAID est assez simple. Grâce au menu des paramètres du contrôleur, vous pouvez supprimer ou créer une matrice RAID. Lors de la création d'une matrice RAID, vous pouvez spécifier son nom, sélectionner le niveau de la matrice (0, 1, 5 ou 10), définir la taille de bande pour RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 ou 4K) et également déterminer la taille du tableau.
Comparaison des performances RAID
Pour tester les matrices RAID à l'aide de l'utilitaire IOmeter, nous avons créé des scénarios de lecture séquentielle, d'écriture séquentielle, de lecture sélective et de charge d'écriture sélective. Les tailles des blocs de données dans chaque scénario de chargement étaient les suivantes : 512 octets, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 Ko, 1 Mo.
Sur chacun des contrôleurs RAID, nous avons créé une matrice RAID 0 avec toutes les tailles de stripe autorisées et une matrice RAID 1. De plus, afin de pouvoir évaluer le gain de performances obtenu grâce à l'utilisation d'une matrice RAID, nous avons également testé un seul disque. sur chacun des contrôleurs RAID.
Voyons donc les résultats de nos tests.
Contrôleur GIGABYTE SATA2
Tout d'abord, examinons les résultats des tests des matrices RAID basées sur le contrôleur GIGABYTE SATA2 (Fig. 6-13). En général, le contrôleur s'est avéré littéralement mystérieux et ses performances étaient tout simplement décevantes.
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Riz. 6.Vitesse séquentielle |
Riz. 7.Vitesse séquentielle |
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Riz. 12. Vitesse séquentielle |
Riz. 13.Vitesse série |
Si vous examinez les caractéristiques de vitesse d'un disque (sans matrice RAID), la vitesse de lecture séquentielle maximale est de 102 Mo/s et la vitesse d'écriture séquentielle maximale est de 107 Mo/s.
Lors de la création d'une matrice RAID 0 avec une taille de bande de 128 Ko, la vitesse de lecture et d'écriture séquentielle maximale augmente à 125 Mo/s, soit une augmentation d'environ 22 %.
Avec des tailles de bande de 64, 32 ou 16 Ko, la vitesse de lecture séquentielle maximale est de 130 Mo/s et la vitesse d'écriture séquentielle maximale est de 141 Mo/s. Autrement dit, avec les tailles de bande spécifiées, la vitesse de lecture séquentielle maximale augmente de 27 % et la vitesse d'écriture séquentielle maximale augmente de 31 %.
En fait, cela ne suffit pas pour un tableau de niveau 0, et j'aimerais que la vitesse maximale des opérations séquentielles soit plus élevée.
Avec une taille de bande de 8 Ko, la vitesse maximale des opérations séquentielles (lecture et écriture) reste à peu près la même qu'avec une taille de bande de 64, 32 ou 16 Ko, cependant, il existe des problèmes évidents de lecture sélective. À mesure que la taille du bloc de données augmente jusqu'à 128 Ko, la vitesse de lecture sélective (comme elle devrait) augmente proportionnellement à la taille du bloc de données. Cependant, lorsque la taille du bloc de données est supérieure à 128 Ko, la vitesse de lecture sélective chute jusqu'à presque zéro (à environ 0,1 Mo/s).
Avec une taille de bande de 4 Ko, non seulement la vitesse de lecture sélective diminue lorsque la taille du bloc est supérieure à 128 Ko, mais également la vitesse de lecture séquentielle lorsque la taille du bloc est supérieure à 16 Ko.
L'utilisation d'une matrice RAID 1 sur un contrôleur GIGABYTE SATA2 ne modifie pas significativement la vitesse de lecture séquentielle (par rapport à un seul disque), mais la vitesse d'écriture séquentielle maximale est réduite à 75 Mo/s. Rappelons que pour une matrice RAID 1, la vitesse de lecture doit augmenter et la vitesse d'écriture ne doit pas diminuer par rapport à la vitesse de lecture et d'écriture d'un seul disque.
Sur la base des résultats des tests du contrôleur GIGABYTE SATA2, une seule conclusion peut être tirée. Il est logique d'utiliser ce contrôleur pour créer des matrices RAID 0 et RAID 1 uniquement si tous les autres contrôleurs RAID (Marvell 9128, ICH10R) sont déjà utilisés. Même s'il est assez difficile d'imaginer une telle situation.
Contrôleur Marvell 9128
Le contrôleur Marvell 9128 a démontré des caractéristiques de vitesse beaucoup plus élevées que le contrôleur GIGABYTE SATA2 (Fig. 14-17). En fait, les différences apparaissent même lorsque le contrôleur fonctionne avec un seul disque. Si pour le contrôleur GIGABYTE SATA2, la vitesse de lecture séquentielle maximale est de 102 Mo/s et est obtenue avec une taille de bloc de données de 128 Ko, alors pour le contrôleur Marvell 9128, la vitesse de lecture séquentielle maximale est de 107 Mo/s et est obtenue avec une taille de bloc de données de 128 Ko. taille de bloc de 16 Ko.
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Riz. 18. Vitesse séquentielle Si nous parlons de la matrice RAID 0 sur le contrôleur ICH10R, alors la vitesse de lecture et d'écriture séquentielle maximale ne dépend pas de la taille de la bande et est de 212 Mo/s. La taille de la bande détermine uniquement la taille du bloc de données auquel la vitesse séquentielle maximale de lecture et d'écriture est atteinte. Comme le montrent les résultats des tests, pour RAID 0 basé sur le contrôleur ICH10R, il est optimal d'utiliser une bande de 64 Ko. Dans ce cas, la vitesse de lecture et d'écriture séquentielle maximale est atteinte avec une taille de bloc de données de seulement 16 Ko. Donc, pour résumer, nous soulignons une fois de plus que le contrôleur RAID intégré à l'ICH10R surpasse largement tous les autres contrôleurs RAID intégrés en termes de performances. Et étant donné qu'il a également de plus grandes fonctionnalités, il est optimal d'utiliser ce contrôleur particulier et d'oublier simplement l'existence de tous les autres (à moins, bien sûr, que le système n'utilise des disques SATA III). |
Une matrice RAID est une image miroir des données stockées sur l'ordinateur de l'utilisateur sur plusieurs disques durs. Lorsqu'un disque devient inutilisable, vous pouvez facilement le remplacer par un autre sans perdre vos fichiers personnels.
Pour installer le système d'exploitation Windows 7, 8.1 ou 10, il ne suffit pas d'acheter simplement deux disques durs et de les connecter à l'aide de programmes en une seule baie de disques durs, ce qui coûtera moins cher. Dans cette situation, vous devez utiliser une méthode plus complexe.
Configuration d'une baie Raid et installation des dernières versions des systèmes d'exploitation Windows dessus
De nombreux utilisateurs, après avoir créé une baie logicielle Raid à l'aide des outils du système d'exploitation, commencent à se demander s'il est possible d'installer le système d'exploitation lui-même sur ce Raid et s'il est possible de transférer un programme Windows déjà préinstallé et rempli de programmes Windows vers la baie. créé par Raid 1. Il existe une forte probabilité que le disque dur lui-même, avec le système d'exploitation et tous les programmes, tombe en panne, et pas seulement le disque dur sur lequel se trouve un ensemble de fichiers.
Il convient de noter que si un disque dur doté d'un système d'exploitation et de tous les fichiers cesse de fonctionner dans une entreprise, il suspendra immédiatement ses activités pendant un certain nombre de jours. Par conséquent, la procédure de création d'une baie Raid avec un système d'exploitation installé est classée comme un processus obligatoire.
Il convient également de prendre en compte qu'en plus du tableau Raid 1, il est également possible de créer un tableau Raid 0. La seconde permet d'augmenter considérablement la vitesse du système d'exploitation.
Dans cet article, nous allons essayer de comprendre comment créer une matrice Raid 1 à partir de deux disques durs et y installer un système d'exploitation. Dans ce cas, la carte mère peut être n'importe quoi.
Il convient de noter que vous pouvez utiliser la méthode consistant à démarrer normalement le BIOS et à utiliser la technologie Raid. Vous devez le sélectionner et y transférer le système d'exploitation déjà installé à l'aide d'un autre ensemble d'utilitaires. Cependant, nous verrons d’abord comment installer Windows.
Vous devez d’abord créer un lecteur flash à des fins de démarrage de la manière la plus simple.
Afin d'assembler une baie Raid 1, vous devez vous approvisionner en deux disques durs ou disques SSD. Il est très important de vérifier si votre modèle de carte mère spécifique prend en charge la technologie Raid. Vous pouvez acheter une paire de disques durs d'une capacité de 250 gigaoctets.
Ils doivent être placés correctement dans l'unité centrale.
Afin de configurer un système avec une matrice Raid, vous devez ouvrir le BIOS et y sélectionner la partition appropriée. Chaque modèle d'appareil informatique aura le sien.
Après avoir allumé l'ordinateur, vous devez entrer via le BIOS et appuyer sur la touche Suppr.
Dans la fenêtre qui apparaît, visitez la section Avancé et ouvrez-la. Sélectionnez Configuration SATA dans la liste.
Il est nécessaire de définir la position Raid dans la sélection du mode Sata.
HotPlug doit être en position Activé pour les disques durs que nous combinerons en Raid.
Pour que tous les paramètres soient enregistrés, vous devez appuyer sur le bouton F10. Ensuite, le périphérique informatique redémarrera.
Afin d'accéder aux paramètres de configuration Raid, le système nous alerte d'appuyer sur CTRL + I. Vous devez effectuer cette action.
Sur la nouvelle page qui apparaît, vous devez trouver l'élément Créer un volume Raid et cliquer dessus. Après cela, appuyez immédiatement sur Entrée.
Sur la nouvelle page, vous devez saisir le nom du tableau Raid. Cela peut être n'importe quoi. Pour saisir le nom du Raid, appuyez sur la barre d'espace.
Après avoir saisi le nom, appuyez sur Entrée.
Dans la nouvelle fenêtre, nous devons sélectionner Raid1 (Mirror). Si cela n'est pas fait, toutes les données resteront sur un autre disque dur. Le contrôleur apparaîtra sur un autre disque dur en mode automatique.
Les réglages s'effectuent à l'aide des touches fléchées du clavier. Après les avoir exécutés, vous devez cliquer sur Créer un volume et Entrée.
Un avertissement apparaîtra dans une nouvelle fenêtre indiquant que l'utilisateur accepte que ses données puissent être perdues. Dans celui-ci, vous devez cliquer sur Oui à l'aide du bouton Y.
Ainsi, il s'avère que la création du Raid 1 est terminée et vous pouvez quitter en appuyant sur le bouton esc.
Pour accepter de quitter, vous devez appuyer à nouveau sur Y.
Après avoir redémarré l'ordinateur, vous devez accéder au menu de démarrage et sélectionner un lecteur flash dans la liste des téléchargements prioritaires. Le Raid que nous avons créé plus tôt devrait également être ici.
Ensuite, vous devez sélectionner Installer.
Dans la nouvelle fenêtre, après avoir lu le contrat de licence, cliquez sur Accepter.
Sur la page qui apparaît, vous devez sélectionner le deuxième élément.
Il est désormais visible que le système détecte deux disques durs combinés dans une matrice Raid en un seul tout.
Sur la page Connecter, vous devez sélectionner Ignorer cette étape.
Dans la nouvelle fenêtre, vous devez utiliser les paramètres standard.
Vous pouvez créer un compte local et cliquer sur Terminé.
Réseau RAID. Qu'est-ce que c'est? Pour quoi? Et comment créer ?
Au cours des longues décennies de développement de l'industrie informatique, les moyens de stockage d'informations pour ordinateurs ont connu une évolution sérieuse. Bandes perforées et cartes perforées, bandes et tambours magnétiques, disques magnétiques, optiques et magnéto-optiques, lecteurs à semi-conducteurs - ce n'est là qu'une courte liste de technologies déjà testées. Actuellement, des laboratoires du monde entier tentent de créer des dispositifs de stockage holographiques et quantiques qui augmenteront considérablement la densité d'enregistrement et la fiabilité de son stockage.
Entre-temps, les disques durs sont restés pendant longtemps le moyen le plus courant de stocker des informations sur un ordinateur personnel. Sinon, ils peuvent être appelés disques durs (disques magnétiques durs), disques durs, disques durs, mais l'essence ne change pas en changeant de nom - ce sont des disques avec un paquet de disques magnétiques dans un seul boîtier.
Le premier disque dur, baptisé IBM 350, a été assemblé le 10 janvier 1955 dans le laboratoire de la société américaine IBM. Avec la taille d’une bonne armoire et un poids d’une tonne, ce disque dur pourrait contenir cinq mégaoctets d’informations. D'un point de vue moderne, un tel volume ne peut même pas être qualifié de drôle, mais lors de l'utilisation massive de cartes perforées et de bandes magnétiques avec accès en série, il s'agissait d'une avancée technologique colossale.
Déchargement du premier disque dur IBM 350 d'un avion
Moins de six décennies se sont écoulées depuis ce jour, mais désormais, vous ne surprendrez personne avec un disque dur pesant moins de deux cents grammes, dix centimètres de long et un volume d'informations de quelques téraoctets. Dans le même temps, la technologie d'enregistrement, de stockage et de lecture des données n'est pas différente de celle utilisée dans l'IBM 350 - les mêmes plaques magnétiques et têtes de lecture/écriture glissant au-dessus d'elles.
L'évolution des disques durs sur fond de règle en pouces (photo de " Wikipédia " )
Malheureusement, ce sont précisément les caractéristiques de cette technologie qui posent deux problèmes principaux liés à l'utilisation des disques durs. Le premier d'entre eux est la vitesse trop faible d'écriture, de lecture et de transfert des informations du disque vers le processeur. Dans un ordinateur moderne, c'est le disque dur qui est le périphérique le plus lent, ce qui détermine souvent les performances de l'ensemble du système.
Le deuxième problème est la sécurité insuffisante des informations stockées sur le disque dur. Si votre disque dur tombe en panne, vous pouvez perdre irrémédiablement toutes les données qui y sont stockées. Et c'est bien si les pertes se limitent à la perte d'un album photo de famille (même si en réalité il n'y a pas grand-chose de bon à cela). La destruction d’informations financières et marketing importantes peut provoquer l’effondrement d’une entreprise.
La sauvegarde régulière de toutes ou seulement des données importantes sur le disque dur contribue en partie à protéger les informations stockées. Mais même dans ce cas, en cas de panne, la partie des données mises à jour depuis la dernière sauvegarde sera perdue.
Heureusement, il existe des méthodes qui peuvent aider à surmonter les inconvénients ci-dessus des disques durs traditionnels. Une de ces méthodes consiste à créer des matrices RAID de plusieurs disques durs.
Qu'est-ce que le RAID
Sur Internet et même dans la littérature informatique moderne, vous pouvez souvent rencontrer le terme « matrice RAID », qui est en fait une tautologie, puisque l'abréviation RAID (tableau redondant de disques indépendants) signifie déjà « tableau redondant de disques indépendants ».
Le nom révèle pleinement la signification physique de telles baies - il s'agit d'un ensemble de deux disques durs ou plus. Le fonctionnement conjoint de ces disques est contrôlé par un contrôleur spécial. En raison du fonctionnement du contrôleur, ces baies sont perçues par le système d'exploitation comme un seul disque dur et l'utilisateur peut ne pas penser aux nuances liées à la gestion du fonctionnement de chaque disque dur séparément.
Il existe plusieurs types principaux de RAID, chacun ayant un impact différent sur la fiabilité globale et la vitesse de la matrice par rapport aux disques simples. Ils sont désignés par un nombre conventionnel de 0 à 6. Une désignation similaire avec une description détaillée de l'architecture et du principe de fonctionnement des baies a été proposée par des spécialistes de l'Université de Californie à Berkeley. En plus des sept principaux types de RAID, diverses combinaisons d'entre eux sont également possibles. Considérons-les plus en détail.
Il s'agit du type de baie de disques durs le plus simple, dont l'objectif principal est d'augmenter les performances du sous-système de disque de l'ordinateur. Ceci est réalisé en divisant les flux d'informations écrites (lues) en plusieurs sous-flux, qui sont simultanément écrits (lus) sur plusieurs disques durs. En conséquence, la vitesse totale d'échange d'informations, par exemple pour les baies à deux disques, augmente de 30 à 50 % par rapport à un disque dur du même type.
Le volume total du RAID 0 est égal à la somme des volumes des disques durs qui y sont inclus. Les informations sont divisées en blocs de données d'une longueur fixe, quelle que soit la longueur des fichiers enregistrés.
Le principal avantage du RAID 0 est une augmentation significative de la vitesse d'échange d'informations entre le système de disques sans perdre la capacité utile des disques durs. L'inconvénient est une diminution de la fiabilité globale du système de stockage. Si l'un des disques RAID 0 tombe en panne, toutes les informations enregistrées dans la matrice sont perdues à jamais.
Semblable à celui évoqué ci-dessus, ce type de tableau est également le plus simple à organiser. Il est construit sur la base de deux disques durs, chacun étant le reflet exact (miroir) de l'autre. Les informations sont écrites en parallèle sur les deux disques de la baie. Les données sont lues simultanément sur les deux disques par blocs séquentiels (parallélisation des requêtes), grâce à quoi une légère augmentation de la vitesse de lecture est obtenue par rapport à un seul disque dur.
La capacité totale du RAID 1 est égale à la capacité du plus petit disque dur de la matrice.
Avantages du RAID 1 : haute fiabilité du stockage des informations (les données ne sont pas endommagées tant qu'au moins un des disques inclus dans la matrice est intact) et une certaine augmentation de la vitesse de lecture. L’inconvénient est que lorsque vous achetez deux disques durs, vous n’obtenez que la capacité utilisable d’un seul. Malgré la perte de la moitié du volume utile, les baies "miroirs" sont très populaires en raison de leur grande fiabilité et de leur coût relativement faible - une paire de disques coûte toujours moins cher que quatre ou huit.
Lors de la construction de ces tableaux, un algorithme de récupération d'informations est utilisé à l'aide des codes de Hamming (un ingénieur américain qui a développé cet algorithme en 1950 pour corriger les erreurs de fonctionnement des ordinateurs électromécaniques). Pour assurer le fonctionnement de ce contrôleur RAID, deux groupes de disques sont créés - un pour stocker les données, le deuxième groupe pour stocker les codes de correction d'erreurs.
Ce type de RAID est devenu moins répandu dans les systèmes domestiques en raison de la redondance excessive du nombre de disques durs - par exemple, dans une matrice de sept disques durs, seuls quatre seront alloués aux données. À mesure que le nombre de disques augmente, la redondance diminue, comme le reflète le tableau ci-dessous.
Le principal avantage du RAID 2 est la possibilité de corriger les erreurs à la volée sans réduire la vitesse d'échange des données entre la matrice de disques et le processeur central.
RAID 3 et RAID 4
Ces deux types de baies de disques sont de conception très similaire. Les deux utilisent plusieurs disques durs pour stocker les informations, dont l'un est utilisé exclusivement pour stocker les sommes de contrôle. Trois disques durs suffisent pour créer du RAID 3 et du RAID 4. Contrairement au RAID 2, la récupération des données à la volée n'est pas possible : les informations sont restaurées après le remplacement d'un disque dur défaillant sur une période donnée.
La différence entre RAID 3 et RAID 4 réside dans le niveau de partitionnement des données. Dans RAID 3, les informations sont décomposées en octets individuels, ce qui entraîne un ralentissement important lors de l'écriture/lecture d'un grand nombre de petits fichiers. RAID 4 divise les données en blocs séparés dont la taille ne dépasse pas la taille d'un secteur du disque. En conséquence, la vitesse de traitement des petits fichiers augmente, ce qui est essentiel pour les ordinateurs personnels. C'est pour cette raison que le RAID 4 est devenu plus répandu.
Un inconvénient important des baies considérées est la charge accrue sur le disque dur destiné au stockage des sommes de contrôle, ce qui réduit considérablement ses ressources.
Les matrices de disques de ce type sont en fait un développement du schéma RAID 3/RAID 4. Une particularité est qu'un disque séparé n'est pas utilisé pour stocker les sommes de contrôle : elles sont réparties uniformément sur tous les disques durs de la matrice. Le résultat de la distribution est la possibilité d'enregistrer en parallèle sur plusieurs disques à la fois, ce qui augmente légèrement la vitesse d'échange de données par rapport à RAID 3 ou RAID 4. Cependant, cette augmentation n'est pas si significative, car des ressources système supplémentaires sont consacrées au calcul sommes de contrôle à l’aide de l’opération « ou exclusif ». Dans le même temps, la vitesse de lecture augmente considérablement, puisqu'une simple parallélisation du processus est possible.
Le nombre minimum de disques durs pour créer un RAID 5 est de trois.
Les baies construites à l'aide du schéma RAID 5 présentent un inconvénient très important. Si un disque tombe en panne après son remplacement, la restauration complète des informations prend plusieurs heures. À l'heure actuelle, les disques durs intacts de la baie fonctionnent en mode super-intensif, ce qui augmente considérablement le risque de panne du deuxième disque et de perte totale d'informations. Bien que rare, cela arrive. De plus, lors de la restauration RAID 5, la matrice est presque entièrement occupée par ce processus et les opérations d'écriture/lecture en cours sont effectuées avec des délais importants. Bien que cela ne soit pas critique pour la plupart des utilisateurs ordinaires, dans le secteur des entreprises, de tels retards peuvent entraîner certaines pertes financières.
Dans une large mesure, le problème ci-dessus est résolu en construisant des matrices utilisant le schéma RAID 6. Dans ces structures, un volume de mémoire égal au volume de deux disques durs est alloué pour stocker les sommes de contrôle, qui sont également réparties de manière cyclique et uniforme sur différents disques. . Au lieu d'une, deux sommes de contrôle sont calculées, ce qui garantit l'intégrité des données en cas de panne simultanée de deux disques durs de la baie.
Les avantages du RAID 6 sont un degré élevé de sécurité des informations et une perte de performances moindre qu'en RAID 5 lors de la récupération des données lors du remplacement d'un disque endommagé.
L'inconvénient du RAID 6 est que la vitesse globale d'échange de données est réduite d'environ 10 % en raison d'une augmentation du volume des calculs de somme de contrôle nécessaires, ainsi qu'en raison d'une augmentation du volume d'informations écrites/lues.
Types RAID combinés
En plus des principaux types évoqués ci-dessus, diverses combinaisons d'entre eux sont largement utilisées, qui compensent certains inconvénients du RAID simple. En particulier, l'utilisation des schémas RAID 10 et RAID 0+1 est largement répandue. Dans le premier cas, une paire de matrices miroirs sont combinées en RAID 0, dans le second, au contraire, deux RAID 0 sont combinées en un miroir. Dans les deux cas, les performances accrues du RAID 0 s'ajoutent à la sécurité des informations du RAID 1.
Souvent, afin d'augmenter le niveau de protection des informations importantes, des schémas de construction RAID 51 ou RAID 61 sont utilisés - la mise en miroir de baies déjà hautement protégées garantit une sécurité exceptionnelle des données en cas de panne. Cependant, il n’est pas pratique de mettre en œuvre de tels réseaux à la maison en raison d’une redondance excessive.
Construire une baie de disques - de la théorie à la pratique
Un contrôleur RAID spécialisé est responsable de la création et de la gestion du fonctionnement de tout RAID. Au grand soulagement de l'utilisateur moyen d'un ordinateur personnel, dans la plupart des cartes mères modernes, ces contrôleurs sont déjà implémentés au niveau du chipset Southbridge. Ainsi, pour constituer une matrice de disques durs, il vous suffit d'en acheter le nombre requis et de déterminer le type RAID souhaité dans la section appropriée des paramètres du BIOS. Après cela, au lieu de plusieurs disques durs dans le système, vous n'en verrez qu'un, qui peut être divisé en partitions et lecteurs logiques si vous le souhaitez. Veuillez noter que ceux qui utilisent encore Windows XP devront installer un pilote supplémentaire.
Contrôleur RAID externe avec quatre ports SATA
Notez qu'en règle générale, les contrôleurs intégrés sont capables de créer du RAID 0, du RAID 1 et des combinaisons de ceux-ci. La création de baies plus complexes nécessitera toujours l'achat d'un contrôleur séparé.
Et enfin, encore un conseil : pour créer un RAID, achetez des disques durs de même capacité, du même fabricant, du même modèle, et de préférence du même lot. Ils seront alors équipés des mêmes ensembles logiques et le fonctionnement de la matrice de ces disques durs sera le plus stable.