La raison physique qui mélange des disques à 5 400 et 7 200 tr/min ruine votre NAS

Il existe de nombreuses choses à faire et à ne pas faire en matière de NAS. Et une clé à ne pas faire arrive au moment de magasiner pour les disques durs que vous allez y installer : assurez-vous, par-dessus tout, que les vitesses entre chaque disque correspondent.

Voici la raison.

Comment fonctionnent les NAS ?

Revenons à l'essentiel pour comprendre pourquoi c'est une horrible idée. Contrairement aux disques durs externes traditionnels qui doivent être physiquement connectés à un seul ordinateur via une connexion USB, un NAS permet aux utilisateurs autorisés du réseau et à divers appareils clients de stocker, gérer et récupérer simultanément des données à partir d'un emplacement central partagé. Au niveau matériel, un NAS est essentiellement un ordinateur spécialisé et épuré. Il contient son propre processeur, une mémoire vive et un système d'exploitation personnalisé conçu explicitement pour le routage, le stockage et la sécurisation des données via des protocoles réseau standard tels que SMB ou NFS. Cependant, la véritable puissance d'un NAS réside dans la manière dont il gère les supports de stockage physiques hébergés dans ses baies de lecteur.

La plupart des systèmes NAS utilisent une technologie de stockage fondamentale appelée Redundant Array of Independent Disks, ou RAID. RAID prend plusieurs disques durs physiques et les lie virtuellement ensemble en une seule unité de stockage logique présentée au réseau. En fonction du niveau RAID spécifique choisi par l'administrateur, le contrôleur NAS distribuera les données sur ces disques à l'aide de techniques connues sous le nom de répartition, de mise en miroir ou de contrôle de parité. Le striping divise les fichiers en blocs de données plus petits et les répartit sur plusieurs disques pour augmenter considérablement les vitesses globales de lecture et d'écriture. La mise en miroir crée des copies identiques et en temps réel des données sur deux disques ou plus pour garantir que rien n'est perdu en cas de panne mécanique d'un seul disque. Parity combine ces concepts, en calculant et en écrivant des données de récupération mathématiques spécialisées aux côtés de fichiers entrelacés afin qu'un disque défaillant puisse être complètement reconstruit.

Les matrices RAID sont ce qui rend cela problématique.

Pourquoi ne devriez-vous pas faire correspondre des disques durs à différentes vitesses ?

Le mélange de disques durs de différentes vitesses, par exemple le couplage d'un disque de 5 400 tr/min avec un disque de 7 200 tr/min au sein de la même matrice RAID, introduit des goulots d'étranglement importants en termes de performances et des risques mécaniques pour votre architecture de stockage. Lorsque les disques sont liés ensemble dans une configuration RAID traditionnelle, en particulier dans les configurations qui reposent fortement sur la répartition des données comme RAID 0, RAID 5 ou RAID 10, le contrôleur de stockage impose que les blocs de données soient écrits ou lus simultanément sur tous les disques participants. En raison de ce fonctionnement synchrone requis, l'ensemble de la baie de stockage est mathématiquement et physiquement limité par les performances de son composant le plus lent.

On pourrait penser que cela se traduirait par un disque dur plus rapide qui tourne plus lentement pour suivre le rythme, mais c'est en réalité pire. Lorsqu'une opération nécessite un accès à l'ensemble de la baie, les disques 7 200 tr/min les plus rapides accompliront rapidement leur part de la charge de travail, mais ils sont ensuite contraints à un état d'attente inactif jusqu'à ce que le disque 5 400 tr/min le plus lent termine sa tâche respective. Cela pourrait donc en fait vous donner une pénalité de performances pire que celle que vous obtiendriez en faisant simplement tourner deux disques durs à 5 400 tr/min.

L’autre gros problème concerne les vibrations. Les disques durs génèrent des micro-vibrations continues basées sur la vitesse de rotation de leurs plateaux magnétiques internes. Les boîtiers NAS sont des environnements très compacts, et les disques ayant exactement la même vitesse émettent généralement une résonance uniforme que le châssis est conçu pour gérer en toute sécurité.

Lorsque des disques tournant à des fréquences totalement différentes sont placés les uns à côté des autres, ils peuvent créer des vibrations harmoniques complexes et asynchrones. Ces oscillations physiques imprévisibles peuvent interférer avec les têtes de lecture/écriture microscopiques et délicates des disques voisins, les obligeant à travailler beaucoup plus dur pour rester alignés sur leurs pistes de données.

Sur une période prolongée, ces interférences harmoniques peuvent entraîner une augmentation des taux d'erreur de recherche et une durée de vie physique raccourcie des disques.

Est-ce acceptable dans certains cas ?

Vous pouvez le faire, à condition de ne rien rayer. Par exemple, des configurations telles que Just a Bunch Of Disks, communément appelées JBOD, traitent chaque disque dur comme un volume de stockage entièrement indépendant ou les étendent de manière linéaire sans coordination complexe des contrôleurs. Étant donné que les fichiers entiers sont écrits séquentiellement sur un seul disque spécifique plutôt que d'être fragmentés sur plusieurs, un disque plus lent ne gênera pas mathématiquement un disque plus rapide.

De même, les systèmes d'exploitation NAS spécialisés comme Unraid utilisent une approche unique de système de fichiers non RAID. Dans une configuration Unraid, les fichiers complets sont stockés intacts sur des disques de données individuels, tandis qu'un disque de parité dédié et séparé gère la redondance pour l'ensemble du pool. Bien qu'il soit fortement recommandé que le disque de parité soit le disque le plus rapide et le plus grand du système pour éviter les goulots d'étranglement de calcul lors des opérations d'écriture, les disques de données standard eux-mêmes peuvent présenter une inadéquation totale en termes de capacités et de vitesses de rotation sans subir la sévère pénalité de performances observée dans le RAID standard.

Un autre scénario acceptable consiste à créer des pools de stockage complètement séparés et isolés au sein d'un seul boîtier NAS multi-baies. Si un utilisateur utilise un NAS doté de quatre baies, il peut consacrer deux disques de 7 200 tr/min à une matrice RAID 1 destinée aux projets de montage vidéo actifs et à haute vitesse, tout en plaçant deux disques de 5 400 tr/min dans une matrice RAID 1 complètement séparée utilisée exclusivement pour les sauvegardes automatisées en arrière-plan. Étant donné que ces deux pools fonctionnent indépendamment sur le contrôleur NAS, les lecteurs d'archives les plus lents n'interféreront jamais avec les opérations du pool à haut débit.

Cependant, vous auriez toujours le problème des vibrations. Je parle juste de la façon de contourner les éléments de performance.