Même à l’ère des SSD, l’informatique fonctionne toujours avec des technologies développées au siècle dernier. Ces technologies comprennent les…
Interface de contrôleur hôte avancée et matrices redondantes de disques indépendants.
L’informatique considère souvent AHCI et RAID dans le même contexte, mais ils servent à des fins différentes. Qu’un utilisateur utilise un seul PC ou un environnement de périphérique de stockage complet, il est important de comprendre la question AHCI vs RAID. Chacun comprend un ensemble différent de fonctionnalités qui peuvent aider à assurer le bon fonctionnement de l’environnement de stockage. Cet article présente les bases pour aider à prendre les bonnes décisions lorsqu’il s’agit d’AHCI vs RAID.
AHCI a permis d’utiliser certaines des capacités inhérentes aux périphériques SATA du côté du système d’exploitation. Par exemple, SATA a permis la prise en charge des périphériques d’échange à chaud – la possibilité de brancher un nouveau périphérique sur un ordinateur sans avoir à redémarrer l’ordinateur. AHCI permet aux systèmes d’exploitation Windows, Unix et Linux d’utiliser l’échange à chaud.
Native Command Queuing (NCQ) sur les disques durs est une fonctionnalité importante introduite dans SATA du côté matériel et AHCI du côté du système d’exploitation. Plutôt que de fonctionner sur un processus traditionnel de mise en file d’attente de commandes série, premier entré, premier sorti, NCQ permet aux disques, y compris les disques SSD, d’optimiser la façon dont ils gèrent les opérations de stockage simultanées. Les avantages sont différents selon le type de périphérique de stockage utilisé. Pour les disques durs, NCQ signifie que les têtes de lecture/écriture doivent bouger moins souvent. Le mouvement de la tête de lecture/écriture est l’un des plus gros contributeurs à la latence des disques durs. L’optimisation de leur mouvement permet des gains de performances.
AHCI offre également des avantages aux SSD, tels qu’une meilleure prise en charge des transferts de fichiers volumineux, mais sa faible profondeur de file d’attente limite le nombre de demandes d’E/S qu’il peut traiter. Des solutions de contournement sont nécessaires pour permettre aux SSD d’éviter la mise en file d’attente des commandes, ce qui peut ralentir les performances. Même avec NCQ, la nécessité de mettre les commandes en file d’attente implique qu’il y a un blocage quelque part qui nécessite la formation d’une file d’attente.
Pour résoudre le problème de file d’attente de manière permanente, la norme NVMe remplace les anciennes interfaces, telles que SATA, et introduit de nouvelles capacités de gestion des commandes. NVMe est conçu pour le flash, ce qui élimine les inconvénients de la prise en charge des supports de stockage modernes avec les anciens protocoles.
Présentation du RAID
Le RAID a été utilisé pour la première fois en 1987. Aujourd’hui, le RAID est bien plus performant que les premières versions. Cependant, les nouvelles technologies, telles que codage d’effacement, commencent à le supplanter.
Le RAID est un mécanisme de protection et de disponibilité des données qui permet à un système de continuer à fonctionner après la perte d’un ou plusieurs disques durs ou SSD. Il inclut généralement la possibilité de reconstruire le contenu d’un disque défaillant une fois qu’il a été remplacé.
Les administrateurs peuvent créer des volumes de stockage RAID sur n’importe quel ordinateur avec plusieurs périphériques de stockage si l’ordinateur ou la matrice de stockage prend en charge RAID. Certains PC peuvent ne pas prendre en charge une option RAID. Certaines baies de stockage, appelées JBOD (juste un groupe de disques), ne prennent pas en charge le RAID. Même si le matériel ne prend pas en charge nativement le RAID, le système d’exploitation Windows permet aux JBOD d’être traités comme une matrice RAID logicielle.
Sur les PC modernes, l’activation du RAID sur les ports SATA de la carte mère active généralement également la prise en charge AHCI. Le RAID permet aux administrateurs de :
installez plusieurs périphériques de stockage – disques durs et SSD – et utilisez-les comme un seul volume ;
activer la redondance pour protéger le système contre la défaillance d’un ou plusieurs disques ; et
améliorez les performances en répartissant les opérations de stockage sur plusieurs périphériques plutôt que sur un seul disque.
Les administrateurs ont besoin d’au moins deux disques dans le cadre d’un Groupe RAID. Cependant, la plupart des structures RAID nécessitent un plus grand nombre de disques. Un système à deux disques peut activer la mise en miroir du stockage, ou RAID 1, ce qui signifie que, chaque fois que des données sont écrites sur un disque, le contrôleur RAID copie cette écriture sur le deuxième disque. Par conséquent, si un disque tombe en panne, une copie en double existe toujours.
Alternativement, les administrateurs peuvent utiliser l’entrelacement, ou RAID 0, pour demander à l’ordinateur d’écrire des données sur les deux disques simultanément. Alors que la mise en miroir existe uniquement pour des raisons de redondance, l’entrelacement améliore les performances de lecture/écriture. L’inconvénient de l’entrelacement, cependant, est qu’il n’y a pas de redondance pour se prémunir contre une panne de disque. Si un disque de l’ensemble échoue, l’ensemble échoue.
Par ailleurs, les ensembles de bandes utilisent généralement plus de deux disques. De même, il existe également des implémentations RAID 1 qui mettent en miroir les données sur plusieurs disques redondants. Par exemple, certaines organisations créent des miroirs à trois voies, qui génèrent trois copies indépendantes des données.
Il existe d’autres niveaux RAID. RAID 5 et RAID 6 sont les plus courants. Les deux utilisent la parité pour aider à protéger les données contre les pannes de l’appareil. Avec RAID 5, un système peut supporter la perte d’un seul disque. Avec RAID 6, deux disques peuvent mordre la poussière tout en restant opérationnels.
Certaines des implémentations RAID les plus récentes combinent plusieurs niveaux RAID en un seul. RAID10 (qui est parfois appelé RAID 1+0), par exemple, crée un jeu de bandes en miroir. Comme RAID 0, RAID 10 améliore les performances des périphériques de stockage en répartissant les données sur plusieurs disques. L’ensemble de cet ensemble de bandes est ensuite mis en miroir sur un deuxième ensemble de bandes qui peut prendre le relais en cas de panne de disque.
AHCI contre RAID ou AHCI + RAID ?
AHCI et RAID sont parfois comparés l’un à l’autre car les deux sont des technologies de stockage. Même ainsi, on ne peut pas faire une vraie comparaison de pommes à pommes entre les deux car ils servent à des fins différentes. AHCI est une architecture de niveau matériel qui permet aux systèmes de prendre en charge l’utilisation de disques SATA. Le RAID est une structure de disque logique que les administrateurs peuvent créer au niveau matériel ou logiciel.
Les administrateurs créent généralement des matrices RAID sur le matériel AHCI. De nombreuses cartes mères prennent en charge une fonction RAID matérielle qui permet aux administrateurs de traiter les disques SATA comme une matrice RAID. Même si une telle fonctionnalité fait défaut, la console de gestion des disques du système d’exploitation Windows peut arranger disques dans une matrice RAID au niveau logiciel. De la même manière, Les espaces de stockage Windows peuvent regrouper des disques physiques dans des pools de stockage à partir desquels créer des volumes RAID.
Le niveau de performance varie considérablement en fonction de plusieurs facteurs. La première de ces considérations est l’interface SATA. SATA 1 prenait en charge une vitesse maximale de 1,5 Gbps, tandis que SATA 2 fonctionnait à 3 Gbps. Les ports SATA 3 de la génération actuelle prennent en charge une vitesse maximale de 6 Gbit/s. Cependant, les disques durs fonctionnent souvent à des niveaux plus lents que ce que le port peut fournir. Cela est particulièrement vrai pour les disques durs fortement fragmentés.
Si une matrice RAID est construite à partir des disques SATA d’un système, le type de RAID aura également un impact sur ses performances. Les matrices RAID matérielles sont plus rapides, par exemple, que le RAID logiciel. De même, le niveau RAID a également un impact sur les performances. Le RAID 1 offre une redondance mais n’offre aucune performance supplémentaire au-delà de ce que fournit un disque dur individuel. Selon l’implémentation, certaines baies RAID 1 entraînent une diminution des performances d’écriture en raison de la surcharge impliquée dans l’écriture des données sur plusieurs disques.
Les administrateurs créent généralement des matrices RAID sur le matériel AHCI.
Les matrices RAID 0 répartissent les données sur plusieurs disques, ce qui améliore les performances. Si un tel ensemble contient trois disques, par exemple, les vitesses de lecture/écriture seront théoriquement trois fois plus rapides que celles d’un seul disque.
Les matrices RAID 5 et 6 ont tendance à se situer entre les performances de RAID 0 et RAID 1. Comme RAID 0, RAID 5 et 6 sont en effet des ensembles de bandes et bénéficient de données qui s’étendent sur plusieurs disques. Cependant, ces baies sont conçues pour résister aux pannes de disque. En tant que tels, ils doivent calculer les données de parité pour chaque opération d’écriture et stocker les données de parité avec les données réelles écrites sur le disque. La surcharge associée aux données de parité diminue considérablement les performances de la baie par rapport à celles d’une baie RAID 0 comparable.
De plus, les administrateurs perdent une partie de la capacité de la baie en raison de la nécessité de stocker les données de parité. Dans le cas d’une matrice RAID 5, la surcharge est égale à celle d’un disque entier. Dans une matrice RAID 6, la surcharge est égale à deux disques. Par exemple, si une baie comporte cinq disques de 1 To et qu’elle est configurée pour utiliser RAID 5, sa capacité utilisable est de 4 To. Si cette même baie est configurée pour utiliser RAID 6, sa capacité utilisable est de 3 To. Alors qu’une matrice RAID 5 peut survivre à une panne de disque, une matrice RAID 6 peut survivre à deux pannes de disque simultanées.
Conclusion sur AHCI vs RAID
En discutant AHCI vs RAID, il est important de savoir où ces deux concepts s’intègrent dans le environnement global du périphérique de stockage. AHCI garantit la pleine fonctionnalité des périphériques SATA. Le RAID fournit des fonctionnalités de mise en miroir et d’entrelacement essentielles à la protection des données.
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