Vers une exploitation informatique sans entracte mais avec filets

Dans leur exercice de haute voltige, quotidien, les serveurs disposent aujourd’hui de garde-fous pour parer aux pannes incongrues.

Au sein de l'environnement de production informatique, le serveur n'a pas le droit à la semaine des trente-cinq heures. Plage d'exploitation étendue, télétravail, vitrine Internet ouverte en permanence... : tous ces traitements ne lui laissent guère de répit. Fort heureusement, bon nombre d'outils se pressent pour soulager ce pivot essentiel du système d'information, à commencer par le trivial onduleur, prêt à prendre le relais lors d'une panne secteur. L'autre soutien, vieux comme l'informatique, consiste à sauvegarder les données du serveur. Hier traitement manuel à base de bandes et de cartouches, cette tâche s'oriente aujourd'hui vers une automatisation intégrale à travers les architectures San (Storage Area Network). Sans négliger cette aide périphérique, le serveur s'est progressivement métamorphosé pour satisfaire des exigences de disponibilité de plus en plus draconiennes, au point d'apparaître comme un mutant doté de plusieurs processeurs et unités de disque.

Abondance de disques ne nuit pas
Cette multiplication d'extensions matérielles accroît statistiquement le taux de pannes, notamment

pour les unités de disque fragilisées par leurs composants électromécaniques. Pour résoudre ce problème, des chercheurs de l'université de Berkeley (Californie) ont, en 1987, développé le concept d'organisation de données sur disques Raid (Redundant Array of Independant Disks), garantissant l'intégrité de ces dernières en cas de défection d'un ou plusieurs disques. Duplication ou distribution des données sur une grappe de disques, génération d'un code de redondance avec ou sans éclatement du résultat sont les maîtres mots du parachute Raid. Toutes ces parades se soldent par un surcroît de traitement et une dilapidation de l'espace disque.
Pour adapter cette surcharge en fonction des applications, les promoteurs du concept Raid ont défini cinq modèles théoriques d'entrée/sortie de complexité croissante, offrant une tolérance aux pannes et des performances plus ou moins élevées. Par abus de langage, un modèle Raid de niveau 0 précède cette série d'archétypes, bien qu'il n'apporte rien en terme de sécurité. Il se borne à définir le principe de segmentation d'un volume source en blocs équivalents répartis équitablement sur la grappe de disques. Cet éclatement (striping), réduit le délai de transfert proportionnellement au nombre de disques employés. Mais si l'un des plateaux tombe en panne, toutes les données passent à la trappe ! Cette configuration offre donc moins de protection qu'une batterie de disques individuels.

Les cinq modèles d'organisation des données Raid

Le modèle Raid de niveau 1 surmonte cette impasse en autorisant une duplication intégrale des données sur un support distinct. Cette copie s'opère en mode mirroring ou duplexing selon que la pile de disques emprunte respectivement un ou deux bus SCSI (Small Computer System Interface). L'exercice réclame un nombre de disques pairs, deux au minimum. Bien que sommaire, il offre la plus grande tolérance aux pannes. Ces qualités conviennent aux applications de gestion comme la comptabilité, la paie et tout autre traitement susceptible aux temps de réponse. Malheureusement, ce clonage coûte cher en espace disque. e modèle Raid de niveau 2 reprend la technique d'éclatement du niveau 0 qu'il applique pour chaque bit. Pour retrouver tous ses petits après une panne, celui-ci se réfère à des informations de contrôle ECC (Error Correction Code) stockées sur des disques auxiliaires. Cet appendice se montre quelque peu encombrant. Quitte à accroître l'overhead, mieux vaut se rabattre sur le modèle 3, qui ne requiert qu'un seul disque supplémentaire pour héberger le code de secours. Ce code est issu du résultat d'une opération d'exclusion booléenne (XOR) entre les différents fragments de données éclatées sur les disques, complétée par un contrôle de parité. En cas de défection d'un des disques, il suffit d'associer ces renseignements de contrôle aux données des disques valides pour rétablir l'état initial. Si le disque de contrôle de parité venait à faire défaut en premier, le contexte de reprise se retrouverait au niveau 0. Le procédé d'éclatement du Raid 3 implique le verrouillage de toutes les ressources à un instant T pour chaque session. Ce modèle convient aux applications mono-utilisateurs dotées de longs enregistrements : production ou distribution vidéo.
Le modèle Raid 4 gomme cette restriction. L'application d'un contrôle de parité sur des blocs de données, recouvrant un secteur disque, voire plus, au lieu de fragments d'enregistrements, autorise en effet des opérations de lecture simultanées. En revanche, la mise à jour du disque commun porteur des renseignements de secours interdit un tel chevauchement en phase d'écriture, et la procédure de restauration est plus laborieuse.
Le modèle Raid de niveau 5 opère un contrôle de parité sur des blocs, à la nuance que ce résultat s'insère entre les données au lieu d'accaparer un disque dédié. Si cet entrelacement autorise le chevauchement des opérations d'entrée/sortie, il ne facilite pas plus la reconstruction des données d'origine après une panne. Cela dit, il offre le meilleur compromis capacité de stockage/taux de transfert. Il se destine au partage de gros volumes de données (SGBD, web, serveur de mails).

Des serveurs doués d'ubiquité
Parmi ces différents modèles Raid à tolérance aux pannes, seuls les niveaux 1 et 5 ont suscité une adaptation inconditionnelle de la part des équipementiers. Les autres modèles ont été délaissés au profit de variantes propriétaires. En outre, les constructeurs n'ont pas le monopole du Raid, comme en témoigne la fonction d'émulation de niveaux 0, 1 et 5 présente sur le système d'exploitation Windows NT.
Comment choisir une grappe Raid- Choisir un système Raid doté de plusieurs niveaux fonctionnels.- Privilégier une solution Raid matérielle plutôt que logicielle, surtout pour des configurations de plus de trois disques ou réclamant une grande disponibilité.- Préférer un système Raid offrant une redondance de ses composants (alimentation électrique, bus, contrôleurs...) ; et dont les unités de disque ou l'alimentation électrique peuvent être remplacées à chaud.- Vérifier la capacité d'évolution de la baie en nombre d'unités de disque et volume.- Sélectionner un système Raid disposant d'un contrôleur doté de mémoire cache et d'une interface SCSI de type SCSI-2 ou Fast SCSI.- Opter pour un système facile à installer à travers un PC ou, encore mieux, via le panneau de contrôle et simple à administrer.- Evaluer la qualité du service après-vente : documentation, "hot line", garantie...
Mais, comparativement à une solution matérielle, cette solution logicielle consomme beaucoup de ressources mémoire et CPU. De toute façon, la tolérance aux pannes Raid ne vaut rien si les autres composants de l'unité de disque demeurent esseulés : une protection absolue implique de doubler l'unité centrale.
Loin de céder à cette paranoïa, les constructeurs tels que Compaq, Sun ou Data General ont, dans leur course à la puissance, doté leur serveur d'une batterie de deux à huit processeurs redondants. Cette caution mutuelle autorise une exploitation dégradée en cas de panne partielle. Elle n'évite pas l'interruption de service afin d'isoler l'anomalie et relancer le système. Les éditeurs tels que Novell ont suivi le mouvement en adaptant leur système d'exploitation à ces architectures SMP (Symmetric Multiprocessing).
A l'opposé, Microsoft, allergique aux solutions matérielles, a très tôt milité pour une mutualisation des ressources entre plusieurs serveurs interconnectés dont la topologie se dénomme cluster. Il en résulte aujourd'hui les spécifications standard MSCS (Microsoft Cluster Server) adoptés par des tiers. Là encore, laperformance visée par une organisation de type cluster, répond indirectement aux exigences de disponibilité. Mais plutôt que de s'acharner à une accélération du traitement coopératif, cette faculté sous-jacente consiste à secourir un serveur défaillant en rapatriant le traitement en cours sur les noeuds valides.

Source : costkiller.net