Présentation de l'ATA-100 et du RAID.

L'ATA-100

L'Ultra ATA-100, amélioration de l'Ultra ATA-66, apporte une augmentation de performances et de fiabilités, permettant un débit en mode rafale de 100Mo/s, contre 66Mo/s pour l'Ultra ATA-66 et 33Mo/s pour l'Ultra-33, ce qui apporte des performances disques accrues, tout en restant compatible avec l'environnement bus local PCI et les standard IDE précédent.

Pour l'Ultra ATA-66/100, la nappe conductrice comporte 80 fils contre 40 pour l'Ultra ATA-33, tout en conservant les supports à 40 connecteurs. Les 40 fils additionnels sont des lignes de masse permettant de réduire les interférences engendrées par les champs électromagnétiques qui se forment durant les transferts à haute vitesse.

La compatibilité de l'Ultra ATA-100 avec les systèmes antérieur s'effectue par une limitation dans son mode de transfère : Ultra ATA-33/66 (Ultra DMA Mode 2 - 33 Mbytes/s ou Ultra DMA Mode 2 - 66 Mbytes/s) ou PIO Mode 4 (16.6 Mbytes/s). Les disques durs Ultra ATA-100 sont entièrement compatibles avec les modes Ultra ATA-33/66, DMA ainsi que les existants disques durs ATA (IDE), lecteurs de CD-ROM et systèmes. Le protocole Ultra ATA-100 et ses commandes sont conçus pour être compatibles avec les périphériques et systèmes ATA (IDE). Bien qu'une nouvelle nappe 40 connecteurs, 80 conducteurs soit requis pour l'Ultra ATA-100, les connecteurs du chipset reste le même qu'en 40. Les disques durs supportant le mode Ultra ATA-100 supportent également les spécifications Ultra ATA-33/66 et l'ancien ATA (IDE).

Il y a quatre conditions nécessaire pour fonctionner en Ultra ATA-100 :

• Les disques durs doivent supporter le mode Ultra ATA-100,
• La carte mère et le BIOS Système (ou une carte contrôleur additionnelle) doivent supporter l'Ultra ATA-100
• Le système d'exploitation doit supporter le Direct Memory Access (DMA) ; Microsoft Windows 2000 / NT / 95B (Osr2) / 98 et Me (Millenium) support ce DMA.
• La nappe doit être en 80 conducteurs ; la longueur ne devant pas excéder 18 pouces.

Le RAID, c'est quoi ?

La technologie RAID (Redundant Aray of Inexpensive/Independent Disks) a été développée dans le but d'offrir la meilleure combinaison possible de disponibilité de données, de hautes performances et d'une grande capacité de stockage que ne pouvait fournir un seul disque dur. Une aire RAID est définie comme étant deux disques ou plus groupés ensemble et apparaissant pour le système comme étant un seul périphérique, pouvant tolérer la perte d'un disque sans pour cela entraîner la perte des données et chacun pouvant en même temps opérer indépendamment entre eux.

Pour gérer le MTBF (Mean Time Between Failures) et prévenir la panne d'un seul disque causant ainsi la perte de données à l'intérieur d'une aire RAID, les scientifiques de l'UC Berkeley proposèrent cinq types d'architectures d'aire redondants. Ils sont définis comme les RAID de niveau 1 à 5. Chaque niveau de RAID a ses points forts et ses faiblesses et est adapté pour certains types d'applications et d'environnements informatiques. Les RAID 1, RAID 3 et RAID 5 de ces cinq types sont communément utilisés. Les RAID 2 et RAID 4 n'offrent guère d'avantages significatifs sur les autres niveaux. Le RAID 3 est conçu pour les environnements simple utilisateur ou de données intensives, comme par exemple le traitement d'images ou l'acquisition de données, qui doivent accéder à de très larges fichiers séquentiels. Ce qui laisse les niveaux de RAID 1 et 5 particulièrement adaptés pour les environnements réseaux et de transactions utilisant NetWare, Windows NT/2000, Unix, et OS/2.

En addition à ces cinq architectures d'aire redondante, il est devenu populaire de se référer à une aire non redondante de disques comme étant le RAID 0.

Pourquoi le RAID ?

La sécurité des données est un problème très important pour tout administrateurs système. Ils doivent adopter des méthodes efficaces de protection de données pour se prévenir des pertes de données qu'une panne de disque dur peut engendrer. Les sauvegardes par bande ont été une solution pour la sécurité des données, mais cette méthode commence à montrer ses limites. La demande de stocker de toujours plus grosses applications logicielles a amené la capacité des disques durs à dépasser les 10GBs en fin 1997. Lents, les solutions de sauvegarde par bande perdent peu à peu leur efficacité dans les serveurs et les stations de travail.

La technologie RAID est une autre solution pour la sécurité des données. Plusieurs facteurs sont à l'origine de l'adoption de plus en plus large de la technologie RAID pour la protection des données critiques en milieu de stockage réseau. Du fait que les applications actuelles créent des fichiers plus larges, le besoin en capacité de stockage réseau a augmenté de façon proportionnelle. Pour répondre à ce besoin, les utilisateurs ajoutent des disques durs, augmentant ainsi la probabilité qu'un des disques tombent en panne. De plus, le développement des CPUs a dépassé celui des taux de transferts de données vers le périphérique de stockage, causant ainsi un goulet d'étranglement d'entrées/sorties pour les applications réseaux.

La technologie RAID résout tous ces défis en offrant une combinaison incroyable de disponibilité des données, de très hautes et évolutives performances ainsi qu'une capacité de stockage sans égale. Le RAID permet la reconstruction des données en temps réel quand un disque dur tombe en panne, augmentant le temps de fonctionnement d'un système et la disponibilité d'un réseau tout en vous protégeant de la perte de données critiques. Plusieurs disques fonctionnant en même temps améliorent aussi les performances du système.

Les niveaux de RAID

RAID 0 : Aire de disques fusionnés sans tolérance de fautes

Le RAID 0 est typiquement défini comme une collection non redondante de disques durs fusionnées. Il ne fournit pas de protection des données mais il offre un très haut débit de données, spécialement pour les fichiers larges.

Le RAID 0 ne fournit aucune tolérance de faute. Toutes les données sont perdues si un seul disque dur dans l'aire tombe en panne. Il est prévu pour les applications sans données critiques et nécessitant de hautes performances.

RAID 1 : Mirroring et Duplexing

Le RAID 1 fournit 100% de redondance en faisant un miroir d'un disque à un autre. Dans l'éventualité d'une panne d'un disque dur, le contrôleur de l'aire basculera automatiquement les activités de lecture/écriture sur l'autre disque.

Chaque disque individuel est capable d'exécuter simultanément des opérations de lecture. Le Mirroring de ce fait double les performances en lecture d'un simple disque mais la vitesse d'écriture reste inchangée.

Le RAID 1 est un bon système redondant d'entrée de gamme du fait que seulement deux disques sont requis. Cependant, le coût du RAID 1 est plus élevé parce qu'un disque est utilisé pour la duplication des données.

RAID 2 : Disques fusionnés avec code de correction d'erreur (ECC).

Le RAID2, qui utilise les codes de correction d'erreurs Hamming, est prévu pour être utilisé avec des disques durs n'intégrant pas de détection d'erreurs. Du fait de la grande complexité du code Hamming, et plus d'un disque étant requis pour stocker les informations ECC, le RAID 2 n'offre aucun avantage significatif sur le RAID 3.

RAID 3 : Transfert parallèle avec parité Le RAID 3 utilise un disque séparé pour stocker les données de parité et répartit les données sur un schéma octet par octet sur tous les disques de l'aire. Du fait que chaque entrée/sortie accède à tous les disques dans l'aire, le RAID 3 ne supporte pas les requêtes de lecture/écriture multiples et simultanées. Il est optimisé pour des requêtes de données séquentielles et larges.

RAID 4 : Disques de données indépendants avec un disque de parité partagé Le RAID 4 est identique au RAID 3 excepté que les blocs de niveau de répartition sont utilisés. Le RAID 4 supporte les requêtes de lecture multiples et simultanées. Cependant, du fait que chaque opération d'écriture requiert la mise à jour des données de parité, ces requêtes ne peuvent être accumulées. Le RAID 4 n'offre donc aucun avantage significatif sur le RAID 5.

RAID 5 : Disques de données indépendants avec blocs de parité répartis. Le RAID 5 distribue aussi les données au niveau des blocs sur plusieurs disques. Mais la parité est également distribuée sur ces plusieurs disques, ce qui évité le goulet d'étranglement causé par un seul disque dur dédicacé à la parité. Chaque disque prend son tour pour stocker les données de parité pour différentes séries de distributions de données. Le RAID 5 peut exécuter les opérations de lecture/écriture en parallèle ou chacun indépendamment.

Quel niveau de RAID doit-je utiliser ?

Plusieurs configurations d'aire de disques sont possibles, cela dépend des besoins de l'utilisateur et des buts du constructeur. Chaque conception de contrôleur propose des fonctionnalités différentes pour atteindre des niveaux de performance et de disponibilité des données spécifiques selon les buts à atteindre. De ce fait, aucun niveau RAID individuel est de façon inhérente supérieure à un autre. Chacune des cinq architectures est adaptée pour certains types d'applications et environnements informatiques. Le tableau suivant résume les points forts et les faiblesses de chaque niveau de RAID.

Niveau RAID	Min. disques	Description	Caractéristiques / Points forts	Faiblesses
RAID 0	2	Aire de disques fusionnés sans tolérance de fautes	Meilleure performance I/O Conception très simple Facile à implémenter	Pas de redondance, un disque en panne, toutes les données sont perdues
RAID 1	2	Mirroring & Duplexing	100% redondance des données Deux fois le taux de transaction lecture qu'un simple disque, même taux de transaction écriture qu'un seul disque La plus simple conception RAID	Redondance à haut coût.
RAID 0+1	4	Performance et Sécurité	La combinaison du Stripping et du Mirroring Offre la vitesse du RAID 0 et la disponibilité des données du niveau RAID 1	Nécessite deux fois la capacité des données
RAID 2	Non utilisé en LAN	Disques Stripping avec code de correction d'erreurs (ECC)	Précédemment utilisé pour un environnement RAM pour la correction des erreurs (connu comme Hamming Code) et dans les disques durs avant l'intégration de l'ECC	Aucune utilisation pratique
RAID 3	3	Transfert parallèle avec parité	Très haut taux de transfert en lecture Très haut taux de transfert en écriture Performance excellente pour des requêtes de données larges et séquentielles Un faible ratio de disques ECC (Parité) vers disques de données signifie une haute efficacité	Ne supporte pas les requêtes multiples et simultanées en lecture/écriture Le taux de transaction est égal au mieux à celui d'un seul disque
RAID 4	3	Disques de données indépendants avec un disque de parité partagé	Très haut taux de transaction en lecture de données Haut taux de transfert en lecture Un faible ratio de disques ECC (Parité) vers disques de données signifie une haute efficacité	Le pire taux de transaction en écriture et de transfert en écriture
RAID 5	3	Disques de données indépendants avec des blocs de parité distribués	Le plus haut taux de transaction en lecture de données Taux de transaction en écriture moyen Meilleur rapport coût/performance pour les réseaux orientés transactions Supporte de multiples, simultanées lecture et écriture Un faible ratio de disques ECC (Parité) vers disques de données signifie une haute efficacité	Les performances en écriture sont moins bonnes que celles des RAID 0 et RAID 1