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Dossier : Découvrir les niveaux de stockage RAID dans le milieu de la vidéosurveillance

1987, plus ou moins 10 000 ordinateurs déjà raccordés à internet, et notre cher Bill lance Windows 2 qui n’aura pas le succès de sa future version 3XX , levier majeur dans l’apogée commercial de Microsoft que nous connaissons à ce jour. Sinon, en 1987 on écoutait U2 et sa cultissime « With Or Whitout You », tout en appréciant Gordon Gekko nous apprenant que l’avarice et l’ambition sont les premières vertus pour réussir, dans l’extraordinaire « The Wall Street ». D’ailleurs, pour un Back To Basic très 80s des systèmes d’alarme, c’est par ici ! Plus pragmatiquement, la fin des années 80 sonne tout simplement comme l’ère post informatique par excellence avec de très nombreuses innovations pensées, imaginées et parfaitement développées comme la technologie RAID qui avait pour but, l’élimination des énormes et couteux disques durs au format 6,5 et 9,5 pouces équipant de gros serveurs de fichiers d’époque. La technologie RAID fut présentée en 1987 à travers l’excellent article « A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks » rédigé par David Patterson, Randy Katz et Garth A. Gibson…

RAID pour Redundant Array of Independent Disks est une technologie permettant d’unifier au sein d’une seule et même unité logique de stockage, plusieurs disques durs présents de manière physique. Cette symbiose parfaite entre un ensemble (ou agrégat) de disques dur permet d’apporter à cette union appelée « grappe » une excellente tolérance aux pannes ou tout simplement d’accroitre les performances globales de manière significative. RAID se décompose en 6 niveaux allant de RAID 0 à RAID 6 en passant par des niveaux combinés de type RAID-50 pour les plus utilisé, et plus anecdotique, les niveaux RAID-55 ou 53 que très faiblement utilisés, car nécessitant un contrôleur RAID pour réaliser les calculs de parité sur deux niveaux. Les niveaux RAID sont tous encadrés et normalisés depuis 1992 par le Raid Advisory Board.

Pourquoi s’intéresser au RAID et qu’est il capable d’apporter de si bouleversant dans notre vie ?

RAID s’est totalement généralisé dans un très grand nombre d’applications nécessitant des performances et/ou de la redondance. Les serveurs d’entreprise, DataCenter, NAS et bien sûr NVR ou encore DVR sont une vraie Fan Base de la technologie RAID. Dans notre cas, ce sont particulièrement les solutions de stockage vidéosurveillance qui nous intéressent pour le déploiement d’une architecture RAID. RAID est universel et standard, pourtant certain type de RAID peuvent être propriétaire aux fabricants de stockage. Nous citerons RAID S, RAID Matrix, ou encore X-RAID.

Les disques durs n’ont pas vraiment une vie des plus passionnantes… Jour et nuit, et H24 ils opèrent telles des entités au service de l’homme en effectuant leurs opérations de routines de type lecture/écriture. Pire, leurs chemins de vie est comptés en année de manière plutôt précise grâce au MTBF Mean Time Between Failures (temps moyen entre pannes) ce qui permet de définir avec précision le moment où il sera temps de sonner leur glas. Autant dire, la réincarnation en disque-dur n’est pas un choix des plus pragmatique… Ce fameux MTBF assure que fatalement, une défaillance se produira. Qu’on le veuille ou non, elle arrivera ! Le RAID, et principalement les niveaux 1, 5 et 10 vont permettre d’assurer cette chute préméditée en assurant une redondance qui évitera de perdre l’intégrité des données présentes sur l’unité logique de stockage. RAID vas fonctionner de manière mathématique, mais les probabilités des défaillances ne sont pas impossibles malgré la multiplication des disques durs physiques. En effet, une panne matérielle sur l’ensemble des disques durs composant la grappe est malheureusement possible. La loi de Murphy s’applique également dans le milieu du stockage… Toutefois, en combinant le nombre de disques durs sur notre unité logique, on diminue grandement les chances de perte totale.

Pour des applications ou la performance l’emporte sur la sécurité, RAID 0 arrive tel un leadership bodybuildé et dopé aux strippings en proposant la multiplication des disques de stockage dans le but d’accroitre les performances générales en phase de lecture/écriture… Dans le domaine du RAID, l’idéal est de bien choisir son niveau afin de bénéficier d’un équilibre performance/sécurité. RAID 0 vas nous permettre d’optimiser les performances globales, RAID 1 quant à lui, nous offrira une minimisation des risques de défaillance par mise en miroirs des disques. Cette combinaison de RAID 0 et RAID 1 nous apporte le niveau « RAID 10 » qui permet de créer de multiples miroirs au-dessus duquel on ajoute de l’entrelacement (strip typique de RAID-0). Une association quasi-parfaite et magistralement orchestrée nécessitant l’usage de 4 disques durs de taille équivalente.

Le choix d’une solution RAID va nous permettre de bénéficier :

  • De meilleures performances selon l’usage que l’on souhaite en faire. RAID 0 apporte sans aucun doute les meilleures performances face aux autres niveaux, mais en contrepartie, fait abstraction totale à tolérance aux pannes. Pour information, en RAID 0, la perte d’un seul et unique disque dur physique engendre la perte de l’intégralité des données au sein de la grappe.

  • D’une meilleure tolérance aux pannes : les niveaux RAID 1 et RAID 5 apportent un niveau de sécurité élevé avec des phases de reconstruction différentes entre RAID 1 et 5. RAID 5 permet la reconstruction du disque manquant en s’appuyant sur le contenu des autres disques présents sur la grappe. RAID 1 quand à lui procède à une copie de type « disque à disque ».

Soulignons que les phases de reconstructions lors d’un remplacement d’un disque défectueux dans une grappe RAID sont des moments particulièrement sensibles et stressants (pensons à l’homme !). Qu’il soit de type 1, 5 ou 6, la grappe doit se reconstituer afin de rattraper son « retard ». La phase de « reconstruction » peut prendre plusieurs heures ou jours selon la taille totale de la grappe. En RAID 5, il s’agit d’une phase particulièrement délicate ou la grappe est mise à rude épreuve avec un risque élevé de panne sur le second disque. Le facteur temps est un élément clé lors de la reconstruction de la grappe. Il augmente drastiquement les risques de défaillance d’un second disque dur en raison de la forte monopolisation des ressources.
Pour conclure, afin d’assurer un équilibre parfait permettant d’augmenter les performances globales, la capacité et la tolérance aux pannes, le choix d’un niveau 5, 6 ou 10 permet de répondre de manière judicieuse à c’est différentes attentes.

Les grands principes du RAID, en quelques lignes…

Les niveaux de RAID permettent d’organiser les disques durs de telle sorte que le système d’exploitation intégré à notre stockeur numérique ne voie qu’une seule unité logique de stockage. Pour des applications de surveillance, RAID 1 est le minimum. RAID 0 répondra quant à lui à des applications de traitements d’image/vidéo nécessitant des temps d’accès courts et d’excellentes performances. La vidéosurveillance nécessite surtout une redondance de type miroir pour garantir une intégrité parfaite des données en temps réel. Dans une architecture RAID, plusieurs fonctionnalités peuvent être utilisées et combinées pour offrir un juste équilibre entre performance et sécurité.

  • Niveau
  • RAID-0
  • RAID-1
  • RAID-5/6
  • RAID-10
  • Nombre de DD minimum
  • 2
  • 2
  • 3-4
  • 4
  • Performances lecture
  • Performances écriture
  • Tolérance aux pannes
  • % stockage utilisé
  • 100%
  • 50%
  • 67/94% et 50/88%
  • 50%

Conclusion finale : doit-on choisir un NVR prédisposé à accepter le RAID ?

Oui, l’usage d’un stockeur numérique acceptant les niveaux de RAID est tout bonnement indispensable. Les disques durs qui composent un système de vidéosurveillance sont particulièrement malmenés. Pire, très souvent se sont de simples disques durs grand public qui équipent voir inondent bon nombre d’enregistreurs. Il est donc tout à fait envisageable de prédire une mort certaine de l’unité de stockage ! Nous déployons très régulièrement la série Dahua NVR 5816/5832/5864-16P-4KS2 qui possède 8 ports SATA pour la prise en charge de 8 disques durs avec un support RAID complet que nous déployons en RAID 10. Pour clore ce billet de blog, il est intéressant de savoir qu’en entreprise, le niveau RAID le plus utilisé hors niveau combiné est le RAID 5/6 pour son meilleur rapport capacité, performance et sécurité.

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REDACTION :

Féru des nouvelles technologies, tout en possédant une fibre « RetroGeek » je suis spécialiste depuis plus de 10 ans dans le domaine de la sureté électronique, autodidacte et perfectionniste avec moi-même, mon métier, au contact des hommes & des machines est la source de mes inspirations.

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