RAID matériel, RAID 6 et Windows Storage Server

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Des solutions de stockage réseau (NAS) avec RAID matériel.

Une sécurité des données et une fiabilité élevées, sans perte de performances.

RAID est un acronyme signifiant « Redundant Array of Independent Disks » et décrivant une technologie permettant de relier plusieurs disques durs indépendants au sein d’un ou de plusieurs arrays afin d’augmenter leurs performances, leur capacité et la sécurité de leurs données. Quand les premières solutions RAID ont été implémentées au début des années 1990, elles se fondaient presque exclusivement sur une base matérielle, c’est-à-dire que la commande de la matrice de disques durs était prise en charge par des cartes contrôleur avec processeurs d’E/S hautes performances. En raison des coûts élevés associés aux contrôleurs RAID, cette solution n’a été mise en oeuvre que dans le cadre de serveurs coûteux dans le domaine des entreprises.

Avec l’introduction du RAID logiciel, cette technologie de stockage s’est également avérée utile afin de bénéficier de serveurs, de périphériques de stockage réseau (NAS), d’appareils de stockage externes, mais aussi d’ordinateurs de bureau et de terminaux mobiles à moindres frais, et on la retrouve aujourd’hui non seulement dans le domaine des entreprises, mais aussi sur le marché des consommateurs.

Ce livre blanc évoque d’abord les avantages offerts par l’implémentation d’un RAID matériel au sein d’un NAS, puis il explique pourquoi les entreprises ont tout à gagner à sauvegarder leurs données avec un RAID 6. La deuxième partie s’intéresse de plus près à la nouvelle TeraStation WSH de Buffalo avec Windows Storage Server 2016 et RAID matériel.

RAID logiciel vs RAID matériel

RAID logiciel de système d’exploitation

Sur un RAID logiciel pur, la matrice de disques durs du NAS est commandée par une application intégrée au système d’exploitation. Cette application est normalement offerte gratuitement en tant que fonction du système d’exploitation et ne nécessite pas de matériel supplémentaire. Le principal avantage du RAID logiciel paraît ainsi évident : des coûts inférieurs. Les seuls frais imputables à l’utilisateur correspondent à l’acquisition de mémoires de masse supplémentaires pour la redondance des données.

Le RAID logiciel présente cependant plusieurs inconvénients, principalement au niveau des performances et de la sécurité des données :

  • Influence négative sur les performances de la solution de stockage : la charge du système augmente à mesure que le RAID se complexifie. Les performances du NAS sont par exemple fortement mises à mal avec un RAID 5. Il faut alors choisir entre des performances élevées avec une plus faible sécurité des données ou des performances limitées avec une sécurité des données plus élevée.
  • Pas de protection au démarrage : le RAID logiciel n’est pas actif lors du démarrage du système et ne peut donc pas gérer ou protéger les données sauvegardées. Une panne de disques durs ou une corruption des données lors du démarrage risque ainsi de rendre le RAID inaccessible.
  • Perte de données à cause d’un plantage du système ou d’une attaque du système hôte par un virus.

RAID matériel

RAID matériel signifie que l’ensemble de disques durs est contrôlé par un contrôleur séparé. Cela permet de décharger le CPU principal, qui peut alors fonctionner sans être affecté par des processus RAID. Le système est ainsi en mesure de maintenir les performances à un niveau élevé tout en exécutant des applications gourmandes en ressources, même à des niveaux de RAID complexes comme RAID 5 ou

  1. Même la charge élevée d’une reconstruction RAID ne se traduit pas par une perte de performances. La séparation de la commande RAID du système d’exploitation permet en outre d’éviter de nombreux autres inconvénients inhérents au RAID logiciel :
  • Protection au démarrage du système : si le lecteur de démarrage produit une erreur au démarrage ou s’il tombe entièrement en panne, cela n’a pas d’effets négatifs sur les données sauvegardées sur la matrice RAID.
  • Les données restent intactes en cas de plantage du système de l’hôte.
  • Un plantage du système hôte lié à un virus ne perturbe pas l’array RAID et l’intégrité des données.

Les contrôleurs RAID matériel ne sont cependant que rarement implémentés dans des solutions NAS en raison des coûts supplémentaires peu avantageux. Un RAID logiciel suffit amplement pour la plupart des applications.

RAID 5 et RAID 6

Contrairement au RAID 1, où les données sont dupliquées une à une, le RAID 5 et le RAID 6 emploient des processus compliqués de sauvegarde et de distribution des données sur les lecteurs de l’array. Au moins trois lecteurs sont requis pour le RAID 5 et au moins quatre pour le RAID 6. Ce dernier n’est cependant pas pris en charge par Windows, ce qui n’en fait pas une solution viable pour de nombreux utilisateurs.

Sur les deux niveaux de RAID, le contrôleur RAID crée des sommes de contrôle (ou « parité ») à partir des blocs de données à écrire et les inscrit séparément sur un lecteur voisin. Les données et sommes de contrôle sont ainsi réparties uniformément sur tous les lecteurs selon un procédé spécial. Lorsqu’un lecteur de la matrice tombe en panne, les données perdues sont rétablies à partir des blocs de données et données de parité encore disponibles et inscrites sur un nouveau lecteur. Cette reconstruction peut prendre de nombreuses heures, voire plusieurs jours. Tandis que le RAID 5 ne permet la perte que d’un seul lecteur, les utilisateurs du RAID 6 ne perdent aucune donnée même si deux des lecteurs tombent en panne et sont donc également protégés contre une perte de données pendant la reconstruction RAID après une panne de lecteur. Cette parité « bidimensionnelle » du RAID 6 améliore ainsi encore plus la complexité de calcul déjà élevée du RAID 5.

Les « Non-recoverable Read Errors » présentent par ailleurs un risque supplémentaire. Celles-ci peuvent survenir même sur des disques durs ou SSD modernes et très fiables. Si une erreur de ce type survient pendant une reconstruction RAID, une perte de données est alors fortement probable avec le RAID

  1. Dans la plupart des cas, le RAID interrompt alors la reconstruction en raison d’une erreur de lecture. Les données du RAID dégradé doivent dans ce cas d’abord être protégées, puis le RAID doit être restauré. Le RAID 6 permet de très largement contourner ce risque de perte de données ainsi que les procédés de restauration extrêmement coûteux de la matrice RAID. La deuxième parité du RAID 6 peut ici être utilisée pour reconstruire les secteurs non lisibles sur l’autre lecteur.

À terme, les niveaux de RAID complexes paient la sécurité de leurs données par une complexité de calcul plus élevée. Dans le cas d’un RAID logiciel, cela cause inévitablement une dégradation des performances du CPU principal. Une solution NAS avec RAID 6 et RAID matériel serait ainsi idéale pour les utilisateurs et entreprises avec des exigences élevées en termes de disponibilité des données. Néanmoins, le RAID matériel est resté assez rare jusqu’ici par rapport aux périphériques de stockage réseau extrêmement abordables des serveurs Enterprise.

Buffalo TeraStation™ WSH avec Windows Storage Server 2016 et RAID matériel

Outre les performances et la fiabilité élevées, les entreprises faisant l’acquisition d’un périphérique de stockage réseau souhaitent qu’il soit simple à intégrer à leur réseau. Les NAS avec Windows Storage Server constituent la solution optimale pour les réseaux exclusivement à stratégies Windows et/ou pour les environnements Windows entièrement intégrés. Ils s’intègrent parfaitement et peuvent être utilisés très facilement au sein de larges organisations de domaines complexes (sous-domaines compris). Autres avantages d’un NAS WSS :

  • Complexité de réseau inférieure, pour un rendement, des performances et une disponibilité plus élevés
  • Resilient File System (ReFS) pour une modularité et une fiabilité maximales
  • Gestion simple de centres de données et de clouds privés et connexion pratique avec des services de cloud publics
  • Liaison facilitée entre les utilisateurs et les ressources informatiques
  • Compatibilité des applications avec Windows Server 2016 : Il n’est pas nécessaire de tester la compatibilité des applications individuellement dans la mesure où Buffalo™ Windows Storage Server 2016 propose le même code de base que celui des appareils Windows Server™ 2016. Même les applications antivirus et de sécurité fonctionnant avec des systèmes d’exploitation Windows Server peuvent être utilisées sans problème avec Windows Storage Server 2016.

La prise en charge limitée de niveau de RAID est un des inconvénients du système d’exploitation Windows Storage Server. RAID 6 et RAID 10 ne sont pas possibles. L’implémentation d’un contrôleur RAID matériel résout ce problème, ce qui n’était jusqu’ici possible qu’au sein de solutions Windows Server coûteuses. La demande de ses clients a poussé Buffalo a lancer sur le marché le NAS mis à jour à 2016 et 8 Go de RAM version avec RAID matériel et Windows Storage Server pour petites et moyennes entreprises : la TeraStation™ WSH5610DNS6.

TeraStation™ WSH5610DNS6

La TeraStation™ WSH5610DNS6 avec Windows Storage Server est équipée d’un contrôleur RAID matériel Buffalo propriétaire et d’un SSD distinct pour le système d’exploitation. Cela a pour effet d’augmenter à la fois la fiabilité et la stabilité, ainsi que les performances et la vitesse du NAS, tandis que l’array de disques durs peut ainsi utiliser intégralement pour des données utilisateur.

  • Windows Storage Server 2016 Standard (nombre illimité d’utilisateurs) -Processeur Intel® Celeron™ Quad Core de 2 GHz et 8 Go DDR3 RAM
  • Intégration parfaite dans tout environnement Windows Server
  • Prise en charge d’Active Directory
  • iSCSI Target optimise les tâches de stockage au sein d’environnements de développement et de test ainsi que d’environnements de production de petites et moyennes entreprises ou de succursales.
  • RAID Striped/10/5/6
  • Entièrement équipé de disques durs NAS avec une capacité totale de 12, 24 ou 48 To
  • 2 x LAN, 1 x USB 3.0, 2 x USB 2.0, 1 x eSATA, 1 x HDMI, 1 x UPS Serial D-Sub 9, 1 x VGA
  • Prise en charge DFS (Distributed File System)
  • Logiciel préinstallé : RAID Builder, notifications par e-mail, Buffalo Dashboard, réplication et sauvegarde Buffalo (sauvegardes distantes possibles)
  • Garantie de 3 ans

Conclusion

Pour les entreprises et les utilisateurs professionnels ayant des exigences très élevées pour leur NAS en termes de sécurité des données et du fonctionnement, RAID 6 devrait être le niveau de RAID de choix. C’est la seule garantie que le système soit protégé contre les pertes de données même pendant la reconstruction RAID après une panne de disque dur. Comme la restauration d’un RAID pour des volumes de données souvent énormes peut durer jusqu’à un ou deux jours, le risque d’une deuxième panne de disque dur ou d’une « Non-recoverable Read Error » est trop élevé au cours

de cette période pour que les entreprises puissent se permettre de l’ignorer. Windows ne prend cependant pas encore en charge RAID 6. Les utilisateurs misant sur Windows Storage Server pour leur NAS en raison de l’intégration facile et/ou de directives d’entreprise peuvent contourner cette faiblesse en utilisant la Buffalo TeraStation WSH avec un RAID matériel. Le RAID matériel offre également d’autres avantages, notamment dans le domaine des performances et de la stabilité, et il est devenu abordable pour les entreprises à budget réduit.