Stockage

Stockage local

Matériel

Au fil du temps, plusieurs types de matériels se sont développés dans le but de stocker des données.

Les bandes magnétiques

Une des plus anciennes méthodes de stockage "amovible", nous sommes successivement passés de bandes magnétiques simples, au cassettes type "cassette audio", jusqu'au LTO 3/4 (Linear Tape-Open : une technique de stockage sur bande magnétique, au format ouvert développé par HP, IBM et Seagate à la fin des années 90). Leur temps d'accès étant supérieur à 1 seconde, elles servent de nos jours à des sauvegardes, par accès séquentiels.

Médias magnétique rotatifs

Cela inclut les disquettes (aujourd'hui bien dépassées : bien qu'ayant un temps d'accès court, le débit est limité et la fiabilité douteuse) et les disques durs à plateaux, dont les temps d'accès est supếrieur à 20 ms. Le débit étant important, ils servent en général de stockage principal.

Médias optiques

Cela inclut les CD-Rom (en lecture seule), et les CD-R, RW, DVD-R/R+/RAM, disque opto-magnétiques... Ces derniers ne pouvant rivaliser avec les disques durs pour ce qui est du débit et du temps d'accès, ils servent en général à l'archivage.

Médias électroniques

Cela inclut la RAM, très rapide mais volatile, et la mémoire flash, plus lente mais non volatile. Le SSD, un assemblage de mémoires flash, constitue un véritable disque dur. Celui-ci inclue :

• Un processeur SOC,
• Une interface de DD standard,
• De la RAM pour la mémoire cache
• Des modules de mémoire flash

Il a de nombreux avantages : pas de pièces mobiles, consomme et chauffe peu, est assez fiable et performant, et est un matériel standard. En revanche, il coûte cher !

Bus et Interfaces

Ils servent à assurer la connexion entre la carte mère et le périphérique. Dans la catégorie "Desktop", les moins chers, qui mettent l'intelligence sur le poste et favorisent les connexions internes, on a:

• IDE, le plus vieux
• ATA (Parrallèle), ou PATA
• ATA (Série), ou SATA
  • Moins coûteux, ils montent à 7200 RPM, et en général dans les 2 To. Les vitesses sont de 1.5 (Sata 1), 3 Gbps (Sata 2), et 6 GBps (Sata 3), et ils fonctionnent en half-duplex ! On ne peut en brancher qu'un seul par interface.

Les interfaces serveur sont plus chères, mais elles mettent l'intelligence dans le périphérique, et peuvent proposer des connexions internes ou externes. On utilise en général :

• Le SCSI (Parrallèle)
• Le SAS (série), qui se rapporte au SATA
  • On peut en brancher jusqu'à 128 par interface, ils montent à 15000 RPM, et font en général dans les 450 Go. Ils coûtent cher, mais fonctionnent en full-duplex et vont de 3Gbps (SAS) à 6 Gbps (SAS 2.0).
• Le Fibre Channel en série.

Différence série / parallèle

La transmission en série (norme RS-232) se fait de façon asynchrone (sans signal d'horloge), le périphérique devant être capable de distinguer les différents cractères de 8 bits (on utilise pour cela des bits start et stop, qui utilisent 20% de la bande passante). La transmission en parallèle consiste à envoyer simultanément des données sur plusieurs canaux. Différents types de ports parallèles permettent différents débits (EPP permet 8 à 16 Mbps, et ECP y ajoute du plug-and-play). Les connecteurs DB25 permettent de connecter un élements extérieur à l'ordinateur en parallèle.

Universal Serial Bus

L'USB (Port Série Universel, qu'on peut aussi appliquer au FireWire) est universel, aussi on peut y brancher n'importe quoi (y compris du stockage). Dans le raccordement, le protocole USB Mass Storage est utilisé. Peut s'appliquer au disques SATA.

Si les disques/clefs USB sont plug and play, ils sont aussi unplug and pray : des données non contrôlées et non sécurisées sont en danger. Il faut mettre en place une politique de stockage pour limiter la prolifération des données !

Politique de stockage

Chaque disque dur est découpé en partitions, chacune de ces partitions utilisant un FS (File Système), soit une façon d'organiser les fichiers sur le disque. Certains sont Multi-système. On compte différents FS :

• ext4
• swapFS
• XFS
• btrfs
• NTFS
• etc...

Une politique de stockage a pour but de ne pas laisser les données éparpillées, mais de les sécuriser (en les mutualisant, et en effectuant des contrôles et des sauvegardes). Le support de cette politique est le réseau de stockage.

Sécuriser

Une baie de stockage est un périphérique intelligent, qui contient un CPU, de la mémoire cache, des contrôleurs... La sécurité se fait de plusieurs façons :

• En sécurisant l'environnement de la salle machines
• En ayant des élements redondants et échangeables à chaud, sans perte de données ni arrêts
• En utilisant le RAID
• Les accès possibles (généralement indépendants des disques internes utilisés) sont:
  • e-SATA
  • SAS
  • Fibre Channel
  • Ethernet

Le RAID

Le RAID (Redundant Array of Independent Disks), permet de dupliquer automatiquement les données sur plusieurs disques, pour que celles-ci restent accessibles en cas de panne d'un disque. Les recopies de données peuvent être faites de 2 façons :

• Raid Software : effectué par l'OS ou par un pilote spécifique
• Raid Hardware : effectué par un contrôleur spécifique.

Il existe plusieurs niveaux de RAID :

Niveau de RAID	Description	Nombre min. de disques	Capacité utile (Nbre de disques)	Particularités
0	Striping/Concaténation	2	N	Zéro RAID : pas de duplication !
1	Miroir	2	N/2	Chaque donnée est dupliquée sur un autre disque.
1+0	Miroir puis striping	4	N/2
5	Stripes avec parité distribuée et E/S aléatoires	3	N-1	Chaque disque fait la parité d'un/plusieurs autres : la reconstruction est longue et stressante
6	Stripes avec deux calculs de parité différents distribués et E/S aléatoires	4	N-2	La double parité rend le processus plus complexe.

 

Augmenter l'espace de stockage

On peut étendre via des JBOD, on a alors pas d'intelligence intégrée. On augmente la capacité de stockage mais pas la puissance de traitement. On peut aussi ajouter des baies, pour augmenter la puissance de traitement; certains constructeurs permettent d'augmentation de la puissance de traitement en ajoutant des contrôleurs. Les fonctions dépendent de l'intelligence de la baie : il faut faire le rapport prix/fonctions.

Partitionnement d'une baie

Sur une baie de 24 To, on peut partitionner comme suit :

• Un volume utile de 12 TO en RAID6, de 8*2To (prendre en compte les disques de parité !)
• Un volume de 12To en RAID5, de 7*2 To (toujours avec les disques de parité), en gardant un emplacement "Hot spare".

Performance des baies

Pour choisir le constructeur, le mieux est de tester en conditions réelles. Le choix SAS/SATA peut se faire comme suit :

• SAS : BDD, E/S aléatoires
• SATA : Le Reste
• SAS SSD : Est-ce raisonnable?

Le cache est important : la baie embarque beaucoup de cache, les différences sont lissées mais elles existent. SATA suffit dans beaucoup de cas.