Chap 10 Mise en Place de La Tolérance Aux Pannes Sous Windows 2003

Mise en place de la tolrance aux pannes sous Windows 2000

TS Systme et Rseaux informatiques

Module: TP rseaux

Chapitre 11: La tolrance de panne sous windows 2003Objectif pdagogique

A la fin de la sance, le stagiaire sera capable de Donner le principe du RAID

Expliquer les diffrents Le JBOD, RAID0, le RAID1 et le RAID 5

Raliser le RAID1 sous windows 2003 serveurTable des matires

21.Introduction:

22.Les types de RAID

22.1.Le JBOD:

32.2.Le RAID 0:

52.3.. Le RAID 1:

62.4.Le RAID 5:

72.5.Conclusion

83.TP: Mise en place de la tolrance aux Pannes sous Windows 2003

83.1.INTRODUCTION:

83.2.Mise en place d'un systme RAID 1 logiciel:

103.3.Mise en place dun systme RAID 5 logiciel

113.4.Rsolutions de problmes lis la perte dun disque (volume) RAID:

113.5.Conclusion

1. Introduction:

La technologie RAID (Redundant Array of Independent Disks) est principalement utilise dans le domaine de l'entreprise pour scuriser ou bien pour augmenter les performances des serveurs. Le but du RAID est de rassembler plusieurs disques durs physiques en seule unit logique. C'est--dire que pour plusieurs disques utilisant la technologie RAID, le systme dexploitation ne verra quun seul disque que lon pourra qualifier de disque virtuel. Le RAID fonctionne donc grce un ensemble (ou agrgat) de disques. Il existe plusieurs niveaux (ou configuration) de RAID qui rassemblent diffremment les donnes sur lensemble des disques. En fonction du niveau de RAID slectionn on peut :

additionner la capacit des disques durs pour former un disque virtuel plus grand

obtenir un disque virtuel plus performant

mettre en place la tolrance de panne (c'est--dire scuriser les donnes)

augmenter la capacit, les performances et la scurit.

La technologie RAID peut tre mise en place au niveau matriel ou au niveau logiciel. Elle fonctionne avec des disques durs utilisant linterface PATA (Parallel Advanced Technology Attachment), SATA (Serial Advanced Technology Attachment) ou bien SCSI (Small Computer System Interface).

En 1987, les chercheurs de luniversit de Berkeley ont proposs cinq niveaux de RAID (les niveaux 1, 2, 3, 4 et 5). Depuis dautres niveaux ont t implments comme le RAID 6 et le RAID 7. Les niveaux JBOD et 0 sont aussi considrs comme des modes de RAID bien quils nimplmentent pas de redondance des donnes.Au niveau logiciel, les niveaux 0, 1, 5 et JBOD sont inclus dans le systme dexploitation de Microsoft depuis Windows NT4.Ces modes (niveaux) de RAID sont considrs comme des modes simples. 2. Les types de RAID

2.1. Le JBOD:

Le mode JBOD (Just a Bunch Of Disks) ou RAID linaire, est implment dans quasiment toutes les cartes RAID du march. Il permet tout simplement de rassembler plusieurs disques durs en une seule unit logique de plus grosse capacit.

Par exemple si lon possde un disque de 8Go, un disque de 10Go et un disque de 30Go, on peut les rassembler en un seul disque dur logique de 48Go.

Les donnes sont ensuite crites disque par disque, c'est--dire, ds qu'un disque est plein, la suite des donnes est copie sur un autre disque.

Il nimplmente aucune tolrance de panne et naugmente pas les performances. Il sert uniquement tendre la capacit dun disque.

Ce mode est intressant si lon souhaite stocker de gros fichiers ou bien si lon dispose dun grand nombre de petits disques durs.

2.2. Le RAID 0:

Le RAID 0, encore appel "stripping" est un agrgat (ensemble) de disques form dau moins deux disques durs. Avec le RAID 0, les donnes sont rparties sur lensemble des disques de lagrgat. Cela amliore les performances en lecture et en criture.

Par exemple si on copie un fichier de 99 Mo sur un agrgat compos de 3 disques, alors le contrleur RAID va diviser de faon quitable le travail entre les trois disques qui criront chacun 33 Mo. Cela va donc multiplier le dbit par 3. De plus la capacit des disques sadditionne pour former un disque virtuel de plus grosse capacit. En revanche, le niveau RAID 0 n'implmente pas la tolrance de panne (la perte de l'un des disques entrane donc la perte de l'ensemble des donnes stockes).

Supposons que lon cre un agrgat (en RAID 0) avec 3 disques durs ayant les mmes caractristiques:

capacit de 160Go

dbit de 100Mo/s en lecture

dbit de 80Mo/s en criture

Cet agrgat se comportera alors pour le systme dexploitation comme un disque dur virtuel de 480Go (3x160 Go = 480Go) avec:

un dbit en lecture de 300 Mo/s (3x100Mo/s)

un dbit en criture de 240 Mo/s. (3x80Mo/s)

Si on cre un agrgat avec des disques possdant des caractristiques diffrentes alors les caractristiques du disque le moins performant sont utilises.

Par exemple, si lon met en place un niveau RAID 0 avec un disque dune capacit de 60Go et un disque dune capacit de 2Go, alors seulement deux giga-octets seront utiliss sur chaque disque et le systme dexploitation verra un disque de 4Go alors que la capacit relle des deux disques runis slve en ralit 2Go + 60Go = 62Go. Il y aura donc un espace disque de 58Go (60Go 2Go = 58Go) qui sera inutilis sur le premier disque. Lorsque lon implmente un niveau RAID 0, il est donc prfrable de choisir des disques de mme capacit.

Le RAID 0 utilise des disques durs ayant des caractristiques trs proches (notamment en capacit et en performances).

Exemple:

On met en place un niveau RAID 0 au moyen de 4 disques avec les caractristiques suivantes:

disque 1disque 2disque 3disque 4

capacit300Go18Go20Go45Go

dbit en lecture90Mo/s160Mo/s20Mo/s35Mo/s

dbit en criture82Mo/s125Mo/s20Mo/s15Mo/s

Lorsque lon branche ces disques sur une carte RAID et que lon dfini un niveau RAID 0, on obtient le disque virtuel suivant:

capacit: 4x18Go = 72Go

dbit en lecture: 4x20Mo/s = 80Mo/s

dbit en criture: 4x15Mo/s = 60Mo/s

Le disque virtuel compos des quatre disques physiques savre donc plus lent et plus petit que le disque dur N1 utilis seul. Cet exemple est donc une mauvaise utilisation du RAID 0.

Lorsque lon utilise un niveau RAID 0, les donnes sont rparties entre les diffrents disques, ce qui permet daugmenter les performances. Pour rpartir les donnes sur lensemble des disques de la faon la plus optimise, la carte RAID (ou bien le systme dexploitation dans le cas dun RAID logiciel) doit les dcouper en petites units appeles segments. Lorsque lon met en place un niveau RAID 0, on doit spcifier la taille de ces segments (ou block size, et parfois nomm chunk size). Cette taille est un multiple de la capacit dun secteur de disque dur (soit 512octets). Ainsi, la plus petite taille possible pour un segment est de 512octets et peut tendre plusieurs Mga-octets (parfois plus de 4Mo).

La taille slectionne va influencer les performances en lecture et en criture. Pour le stockage de gros fichiers, il est recommand de choisir une taille leve (256Ko, ou plus) alors que pour les petits fichiers une petite taille est privilgier (ex.: 512octets, 1024 octets, ). Mais il ne faut surtout pas mettre une taille de 2048 Ko pour stocker des petits fichiers de 4Ko chacun car cela occuperait normment despace disque inutilement et les performances seraient dsastreuses.

Lavantage du RAID 0 est une augmentation des performances proportionnelle au nombre de disque et ce sans perte de capacit. Cependant ce mode ne tolre pas les pannes (si un des disques tombe en panne alors toutes les donnes stockes sur lagrgat sont perdues) et induit une augmentation de la probabilit dune panne (plus il y a de disques plus il y a de chances pour que lun deux tombe en panne).

2.3. . Le RAID 1:

Un systme RAID 1 duplique les donnes sur tous les disques. Il ncessite un minimum de deux disques durs pour fonctionner. Les disques ont un contenu identique ce qui implique une perte d'espace proportionnelle au nombre de disques rajouts. En effet, si on met 3 disques de 40 Go en RAID 1 alors les 40 Go cris sur le disque 1 seront copis sur les deux autres disques. On perdra donc 2 x 40 = 80 Go d'espace disque sur la capacit totale des 3 disques (120 Go).

En cas de dysfonctionnement de l'un des disques durs, le contrleur RAID utilisera alors uniquement les disques en tat de marche. Le RAID 1 apporte donc la tolrance de pannes. L'utilisation du RAID 1 est particulirement recommande sur des serveurs stockant des donnes sensibles qui doivent rester fonctionnels tout le temps.

Lorsque l'on met en place un RAID 1 avec des disques dur de capacits diffrentes, alors la capacit de stockage de l'ensemble en RAID 1 sera celle du disque de plus faible capacit.

Lorsqu'un accs en lecture est ralis sur un ensemble de disques en mode RAID 1, alors tous les disques lisent chacun une partie de la donnes ce qui amliore grandement les performances en lecture.

Lors de l'criture sur un ensemble de disques RAID 1, les performances ne sont pas amliores. En effet, les disques vont crire les donnes de faon synchronise et ce au fur et mesure que les donnes vont arriver au contrleur. Le travail lors d'un accs en criture n'est donc pas divis entre les disques mais est commun tous les disques. Le dbit en criture d'un ensemble RAID 1 est donc le mme que celui d'un disque seul. C'est pourquoi dans un ensemble RAID 1, contenant 5 disques les accs en lecture seront grandement amliors alors que les accs en criture stagneront.

Le but du RAID 1 est d'offrir une scurit maximale aux donnes stockes sur une machine. C'est pourquoi certaines cartes RAID incluent plusieurs contrleurs RAID (un par disque) afin que malgr la perte d'un contrleur les donnes soient toujours accessibles. Dans ce cas on parle de "duplexing ".

Le schma ci- gauche prsente un RAID 1 en duplexing.

Ici seuls 15 Go sont exploitables car le plus petit des disques utiliss une capacit de 15 Go. tant donn que 4 disques sont utiliss, les donnes ne seront pas perdues mme si 3 des 4 disques tombent en panne. De plus grce au duplexing, le systme supporte la perte dun contrleur ou plus.

Dans la majorit des cas, la carte RAID ou le circuit intgr (sur certaine cartes mres dentre de gamme, le contrleur IDE intgr gre le RAID) ne possde quun seul contrleur. On parle alors de mirroring.

Le schma (ci- droite) prsente un RAID 1 en mirroring. Seul 25 Go sont exploitables et les performances en lecture sont multiplies par deux.

2.4. Le RAID 5:

Ce mode utilise au moins trois disques durs et il procure une augmentation des performances et gre la perte dun disque dur.

Par rapport au RAID 4, la configuration RAID 5 rpartie la parit sur lensemble des disques ce qui limine le goulot dtranglement quest le disque de parit en RAID 3 et en RAID 4. Un autre avantage de rpartir la parit sur chacun des disques est que les disques travaillent tous autant. Cela empche lusure prmature de lun des disques (comme cest le cas avec le disque de parit en RAID 3 et surtout en RAID 4).

Le RAID 5 crit donc simultanment les donnes sur plusieurs disques ce qui amliore les performances en lecture et en criture. Ainsi par rapport un disque seul, les performances dune grappe RAID 5 utilisant n disques seront (n-1) fois plus leves (en effet, lun des disques doit crire la parit, la donne crite est donc rpartie sur les n-1 disques restants).

Tout comme pour le mode RAID 0, on doit slectionner une taille de segment adapte lorsque lon met en place un niveau RAID 5.

Dans lexemple suivant on a cre un grappe RAID 5 avec quatre disques durs identiques ayant une capacit de 80 Go chacun. Au final seulement 240 Go sont exploitables, ce qui reprsente les de lespace disque total (320 Go). En fait lespace dun disque entier soit 80 Go est ncessaire afin de stocker les informations de parit. En RAID 5, on peut calculer la capacit utilisable de la manire suivante:

Capacit utilisable = (taille du disque le plus petit) * (nombre de disques 1)

Ainsi la capacit utilisable est bien de 80 Go * (4-1) disques = 240 Go. On remarque bien sur le schma de quelle faon les informations de parit sont rparties sur les 4 disques.

De par ses nombreux avantages le RAID 5 est trs populaire dans le monde professionnel car il apporte la tolrance de panne tout en conservant dexcellentes performances en lecture et en criture. De plus si on utilise une interface qui supporte le branchement chaud ou "hot plug" (SCSI ou SATA), il nest mme plus ncessaire dteindre le serveur. Bien entendu la mise en place dun ensemble RAID 5 fait perdre de lespace disque (en fait lespace rserv la parit qui reprsente la taille dun disque). De plus la rpartition de la parit sur lensemble des disques entrane une remise en ordre un peu lente lorsquun disque dur est chang suite une panne.

2.5. Conclusion

Le systme ayant le meilleur rapport capacit/performances/scurit est sans conteste le RAID 5. Cest dailleurs lui qui est le plus utilis en entreprise. Cependant, il est possible de combiner diffrents niveaux de RAID, ce qui permet d'obtenir des alternatives trs intressantes au RAID 5.

3. TP: Mise en place de la tolrance aux Pannes sous Windows 20033.1. INTRODUCTION:La tolrance aux pannes se dfinit comme la capacit d'un systme trouver une compensation en cas de dfaillance matrielle (dans notre cas, celle dun disque dur). Le standard en matire de tolrance aux pannes est connu sous le nom de RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks). RAID dispose de plusieurs niveaux de protection.

Avec Windows 2003 Server, il est possible de mettre en uvre les niveaux logiciels 1 (miroring/duplexing) et 5 (agrgat par bandes avec parit).

Si l'on utilise la mise en miroir, Windows 2003 Server crira les mmes donnes sur deux disques. Si l'un des deux tombe en panne, les donnes sont toujours disponibles sur l'autre.

Avec l'agrgat par bandes avec parit, Windows 2003 Server crit les donnes sur une srie de disques dynamiques (de 3 32). Les donnes ne sont pas dupliques sur le disque, mais Windows 2003 Server enregistre des informations de parit (quil rpartie quitablement sur les disques) qu'il peut ensuite utiliser pour rgnrer les donnes manquantes si un disque tombe en panne. L'intrt du RAID niveau 5 rside dans la disponibilit de plus d'espace disque. En effet, l'utilisation d'un miroir ncessite 50% de l'espace total (pour rpliquer les donnes) alors que le RAID niveau 5 n'occupe que 20%. En terme de performances, le RAID 5 est plus rapide en lecture car il peut lire les donnes partir de plusieurs disques simultanment. Par contre en criture, il se rvle moins performant que le RAID 1, car il est ncessaire de raliser des calculs de parit pour crire les donnes sur les disques.

Pour mettre en place la tolrance de panne, on utilise le Gestionnaire de disque. On fait alors un clic droit sur une zone non alloue dun disque dynamique, on choisit crer un volume. Un assistant apparat alors, permettant de configurer entre autres la tolrance aux pannes.

3.2. Mise en place d'un systme RAID 1 logiciel:Afin dutiliser les fonctionnalits RAID sous Windows 2003, il est impratif de rendre les disques utiliss pour le RAID dynamiques. Pour ce faire, il faut aller dans loutil de gestion des disques.

Refaire cette manipulation pour le second disque entrant dans le RAID 1. (Un redmarrage va tre ncessaire si lon dcide de transformer la partition principale).

Remarque: on utilise gnralement le RAID 1 sur les volumes systmes car le RAID 5 ne peut y tre implment.

Mise jour du fichier boot.ini:Le miroir tant cr, une boite de dialogue nous invite mettre jour le fichier boot.ini.Il est vivement conseill de crer une disquette damorage contenant le fichier boot.ini pointant vers le deuxime disque du miroir (sil sagit du volume damorage), afin quen cas de dfaillance du premier disque, lon puisse dmarrer sur le deuxime disque via la disquette.

Prenons par exemple le cas de deux disques IDE sur le mme canal. Nous avons notre volume damorage sur le premier disque que nous mettons en miroir. Pour pouvoir pointer directement sur la partition damorage situe sur le deuxime disque (copie conforme de celle du premier disque puisque nous avons un miroir), il nous faudra crer un fichier boot.ini avec la ligne suivante:

multi(0)disk(0)rdisk(1)partition(1)\WINNT="Microsoft Windows 2003 Advanced Server" /fastdetect

alors quinitialement, nous avons un fichier boot.ini avec la valeur rdisk(0)

3.3. Mise en place dun systme RAID 5 logiciel

La mise en place dun systme RAID 5 requiert aussi des disques dynamiques. Il en faut au minimum trois. Rappelons aussi que ce type de tolrance aux pannes est recommand pour les partitions de donnes et quil ne peut tre utilis sur une partition systme.

3.4. Rsolutions de problmes lis la perte dun disque (volume) RAID: La premire chose a tenter est de ractiver le disque dfaillant (clic droit sur le disque puis Ractiver le disque).

Ensuite, il faudra vrifier que le disque dur nest pas simplement dbranch ou non aliment. Si cest le cas, suffit de rebrancher et de ractiver le disque.

Si le remplacement dun disque est ncessaire, il faut le rendre dynamique avant de pouvoir sen servir pour remplacer un disque RAID dfaillant.

Dans le cas de volumes miroir, il faut remplacer le disque dur dfaillant, puis dans le gestionnaire de disques, slectionner le disque marqu comme manquant puis supprimer le disque miroir. Ensuite, il faut supprimez le disque manquant et ajoutez le nouveau disque en tant que miroir. Le systme va automatiquement rgnrer le miroir.

Dans le cas de volume en RAID-5, il faudra remplacer le disque dfaillant, puis rparer le volume RAID-5, et enfin, supprimer le disque manquant.

3.5. Conclusion

Mme si la tolrance aux pannes logicielle incluse dans Windows 2003 peut se rvler coteuse en termes dutilisation processeur et de performances disque, elle demeure nanmoins la meilleure protection moindre cot. Les implmentations matrielles du systme RAID sont videmment meilleures et gres de faon transparente par les cartes RAID, mais cela a un cot qui est loin dtre ngligeable.

Clic droit sur le poste de travail puis Grer).

Faire un clic droit sur lun des disques (par exemple ici sur "Disque 0 De base"),

Slectionner Mettre niveau en tant que disque dynamique.

Ensuite (aprs redmarrage), il faut, dans la console de gestion de disques, faire un clic droit sur un volume que lon dsire mettre en miroir (le volume C par exemple) puis slectionner Ajouter un disque miroir

Une fentre saffiche indiquant les disques pouvant tre utiliss pour la mise en miroir.

Slectionnez le disque appropri (le deuxime quon a pass en dynamique) et commencer la mise en miroir.

Remarque : la mise en miroir peut galement se faire lors de la cration dun volume.

INCLUDEPICTURE "mhtml:file://G:\\dynamique\\Mise%20en%20place%20de%20la%20tolrance%20aux%20pannes%20sous%20Windows%202000.mht!http://www.labo-microsoft.com/articles/win/raid/image003.png" \* MERGEFORMATINET

Une phase de rgnration du miroir dbute alors: il sagit de la rplication des donnes du premier disque vers le miroir. Pendant cette rgnration, laccs aux donnes contenues sur le disque est toujours possible. On constate aussi que le volume mis en miroir apparat dsormais en rouge.


Pour mettre en place un volume RAID 5, il faut slectionner lespace non allou dun disque, faire un clic droit dessus, et slectionner Crer un volume

Remarque: contrairement au RAID1, il nest pas possible de passer dun volume simple un volume RAID 5. Il ne peut tre dfini qua la cration dun volume.


Lassistant cration de volume sexcute alors. Il faut slectionner un volume RAID 5, puis dans la fentre suivante, slectionner les disques qui seront utiliss dans le volume RAID 5 (au minimum 3)


Ensuite, il faudra attribuer une lettre de lecteur, choisir le systme de fichiers utiliser (FAT, FAT32 ou NTFS), puis la mise en place du RAID 5 dbute.Les volumes RAID 5 se reconnaissent leur couleur cyan

Au niveau de la fentre Slectionner les disques, il faudra faire attention aux points suivants:

Dans la section Taille, la valeur Pour tous les disques fait rfrence la quantit despace disque qui sera utilis sur chacun des disques. Dans notre cas, 1Go sera utilis sur chaque disque.

Pour la valeur Taille du volume, nous constatons quelle est gale aux deux tiers de lespace total. En rgle gnrale, lespace quivalent la totalit dun disque est utilis pour les informations de parit. (Si lon a 10 disque, lespace correspondant 9 disques sera disponible; les informations de parit seront rparties quitablement sur les 10 disques).



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