Raid avec disques SSD : risques et récupération

Voici quelques-unes des raisons pour lesquelles le disque SSD peut plaire ou non à l'utilisateur.

• Les disques SSD ne possèdent pas de pièces mobiles, ce qui les rend moins susceptibles de subir des dommages dus aux vibrations, chutes, accidents et autres usures.
• Ils sont beaucoup plus rapides, offrant des performances de chargement instantané.
• Leurs composants légers les rendent plus faciles à transporter.
• Ils consomment moins d'énergie que les disques durs, ce qui prolonge la durée de vie de la batterie.

Malgré certains des avantages des SSD, vous devez également tenir compte des éléments suivants :

• Les disques SSD grand public sont plus chers que les disques durs grand public.
• Parce que le processus de récupération de données est si difficile et prend si longtemps, il peut être assez coûteux.
• Les puces de mémoire d'un SSD ont un nombre limité de cycles d'écriture, ce qui peut entraîner une perte de données irrécupérable.
• Si la puce du contrôleur, le cache mémoire ou l'une des puces mémoire de type NAND a été physiquement endommagée, vos données peuvent être complètement inaccessibles.

La mémoire flash a une durée de vie limitée. Cela signifie que la fiabilité et la durée de vie de la mémoire Flash sont des problèmes à prendre en compte sérieusement. La durée de vie de la mémoire flash résulte d'un mécanisme d'usure causé principalement par la structure et la technologie de la mémoire Flash. Le mécanisme d'usure des dispositifs flash se produit à la suite de l'utilisation provoquant la dégradation de la couche du semi-conducteur.

Afin de tirer le meilleur parti d'une mémoire Flash, un processus appelé nivellement d'usure est souvent utilisé. Cette technique de nivellement de l'usure de la mémoire Flash peut être utilisée dans diverses formes de mémoire (carte mémoire, clé USB, disque SSD, etc) afin augmenter la durée de vie et améliorer la fiabilité. Le principe du nivellement d'usure repose sur l'idée qu'aucun bloc ne doit être utilisé beaucoup plus que tout autre et, par conséquent, aucun bloc unique ne tombe prématurément en raison d'un nombre plus élevé de cycles d'effacement de programme.

Lors de création de Raid avec des SSD en pensant aux avantages, il faut également prendre en compte les inconvénients, qui peuvent coûter très cher en termes de fiabilité et de sécurité de données. Dans la suite, on va focaliser sur les défauts des disques SSD et les dommages qu'ils peuvent provoquer dans un système de stockage à base de disques SSD.

Le Raid 1 est un Raid miroir. Toutes les données sont écrites simultanément sur tous les disques membres du Raid. Le Raid 1 est souvent composé de deux disques. Si les deux disques, membres du Raid, sont identique au moment de la création du Raid, il faut s'attendre à ce que les deux disques tombent en panne en même temps. Car les deux disques SSD fonctionnent dans des conditions identiques.

Afin de déjouer ce problème, on conseille d'utiliser deux disques SSD très différents.

Le Raid0 n'a aucun niveau de protection. Si l'un des dsques SSD tombe en panne, la perte de données est inévitable. L'utilisation de deux disques identiques exposent tout le Raid à une perte définitive de données. Alors que l'utilisation de deux disques très différents permet de détecter la panne plus rapidement et permet d'avoir le temps pour agir.

Nous déconseillons la création du Raid 0 quelque soient les disques utilisés, car il n'y a aucune protection.

Le Raid 5 classique est un Raid redondant avec une résilience d'un seul disque. Il est conçu au départ pour les disques durs mécanique rotatifs. Le principe de base repose sur découpage du flux des données entrant en blocs à tailles égales et les distribuer sur les disques membres du Raid. Tous les N-1 blocs (où N est le nombre des disques membres du Raid 5), un bloc de parité est calculé par l'opération XOR et insérés dans le flux des données (voir image ci-dessous).

L'utilisation de disques SSD identiques est très risqué car la probabilité que plus d'un disque tombe en panne est très élevée. Afin de remédier à ce problème, il faut créer une asymétrie quelque part.

• Soit des disques SSD très différents.
• Sinon, déséquilibrer le niveau d'usure des disques SSD.

La firme Synology, fabricant de système de stockage redondant et de centre de données a été la première à proposer une solution afin de pallier au problème de l'usure simultanée des disques SSD dans un système de stockage redondant (Raid5). Ainsi, le Raid F1 est né dans les stations de stockage "FS". 

Le Raid F1 applique le mécanisme de RAID 5, en offrant la tolérance à l'erreur et des performances de lecture augmentées. Toutefois, avec RAID F1, un disque donné aura davantage d'informations de parité afin d'accélérer son vieillissement et donc d'éviter que tous les disques n'arrivent en fin de vie en même temps. Cela peut affecter de manière subtile ses performances par comparaison au RAID 5.

Ce système requiert un minimum de trois disques. RAID F1 peut supporter la perte d'un seul disque. En cas de l'échec d'un disque, les données du disque défaillant sont reconstruites depuis la parité, réparties sur les disques restants. En conséquence, les performances de lecture et d'écriture sont sévèrement diminuées lorsqu'un RAID F1 est dans un état dégradé, comme le Raid 5.

Les systèmes de Raid redondant sont conçus pour les disques durs classique. En raison de l'usure de la mémoire Flash, les disques SSD ont un grand risque de panne simultané. Le RAID F1 atténue le problème grâce à un algorithme spécialement conçu pour distribuer la charge de travail de manière non uniforme sur les disques, et améliore ainsi la résilience du groupe de stockage tout en assurant la sécurité des données.