Le point d'inflexion du RAID logiciel

En juin 2001, un événement remarquable s'est produit dans le monde de l'informatique : Intel a lancé le processeur Pentium IIIS 1,0 GHz basé sur l'architecture Tualatin. Il s'agissait de l'un des tout premiers processeurs Intel (architecture IA32) à avoir franchi la barre du gigahertz, et du premier d'une importance notable. Il se distinguait également par sa prise en charge de la configuration biprocesseur et par un cache deux fois plus grand que celui de ses prédécesseurs basés sur Coppermine ou que celui de son successeur Tualatin non “S” (qui n'est arrivé qu'un mois plus tard). Les cartes mères PIIIS furent extrêmement populaires à leur époque et constituèrent l'épine dorsale des serveurs grand public à hautes performances, tels que les Proliant et les PowerEdge, en 2001 et durant les années suivantes, pour culminer avec les systèmes biprocesseurs Pentium IIIS 1,4 GHz qui furent si importants qu'ils donnèrent naissance à la désormais célèbre convention de dénomination “G” des HP Proliant. Les machines Pentium III furent les “G1”.

Quel rapport tout cela a-t-il avec le RAID ? Eh bien, il nous faut prendre du recul et examiner où en était le RAID jusqu'en mai 2001. Des années 1990 jusqu'en mai 2001, le RAID matériel était la norme dans le monde des serveurs IA32, qui comprenait principalement des systèmes comme Novell Netware, Windows NT 4, Windows 2000 et quelques systèmes Linux. Le RAID logiciel existait bien pour certains de ces systèmes (pas pour Netware), mais les serveurs manquaient toujours de ressources processeur et mémoire, et consacrer ces précieuses ressources aux fonctions RAID était coûteux : cela poussait les applications à entrer en concurrence avec le RAID pour l'accès aux ressources, et les systèmes s'effondraient souvent sous ce conflit. Le RAID matériel résolvait ce problème en ajoutant un processeur et une mémoire vive dédiés uniquement à ces fonctions.

À la fin des années 1990 et au début des années 2000, le RAID reposait aussi très largement sur le striping à parité RAID 5 et, dans une moindre mesure, RAID 6, car les disques étaient minuscules et leur capacité extrêmement coûteuse ; tirer le maximum de capacité des disques disponibles était donc une priorité absolue, et des risques comme l'URE étaient si négligeables en raison des faibles capacités que le RAID à parité s'avérait très fiable, tout bien considéré. Les facteurs en jeu étaient totalement différents de ce qu'ils seraient en 2009. En 2001, il était encore courant de voir des disques durs de 2,1 Go, 4,3 Go et 9 Go dans les serveurs d'entreprise !

Parce que le RAID à parité était la norme du moment, et que de nombreux disques étaient généralement utilisés sur chaque serveur, le RAID engendrait en moyenne une charge processeur plus élevée en 2000 qu'en 2010 ! L'impact du RAID sur les ressources système était donc très significatif.

Et voilà le contexte. Mais en juin 2001, soudain, ceux qui avaient acheté des systèmes IA32 très peu puissants eurent accès aux processeurs Tualatin Pentium IIIS, dotés de fréquences d'horloge nettement améliorées, d'une prise en charge biprocesseur efficace et de caches intégrés deux fois plus grands, ce qui représenta un bond stupéfiant des performances système, littéralement du jour au lendemain. Avec toute cette nouvelle puissance et sans évolution correspondante des exigences logicielles, des systèmes traditionnellement affamés en processeur et en mémoire vive se retrouvèrent soudain avec plus de ressources qu'ils ne savaient en utiliser, d'autant que des threads supplémentaires étaient désormais disponibles et que la plupart des applications de l'époque étaient à thread unique.

Les processeurs des systèmes, même à l'ère du Pentium III, étaient considérablement plus puissants que les petits processeurs — souvent des puces PowerPC ou MIPS d'entrée de gamme — des contrôleurs RAID matériels, et la mémoire système disponible était souvent bien supérieure aux caches RAM matériels ; investir dans davantage de mémoire système était souvent bien plus efficace et globalement avantageux. Ainsi, avec la disponibilité d'une capacité libre sur le système principal, les fonctions RAID pouvaient, en moyenne, être déplacées des cartes RAID matérielles vers le système central et y gagner en performances, alors même qu'on renonçait au processeur et à la mémoire vive supplémentaires des cartes RAID matérielles. Cela ne valait pas pour les systèmes surchargés, ceux qui manquaient de ressources, et concernait davantage les systèmes RAID à parité, le RAID 6 en tirant le plus grand bénéfice, et les systèmes sans parité comme le RAID 1 et le RAID 0 en tirant le moindre.

Mais juin 2001 fut le fameux point d'inflexion : avant cette date, le système IA32 moyen était plus rapide avec un RAID matériel. Et après juin 2001, les nouveaux systèmes achetés étaient, en moyenne, plus rapides avec un RAID logiciel. Au fil des années, les avantages ont penché de plus en plus en faveur du RAID logiciel, avec l'abondance grandissante de cœurs de processeur sous-exploités, de threads inactifs et de mémoire vive disponible, le seul avantage en faveur du RAID matériel étant le recul de l'usage du RAID à parité, à mesure que le RAID en miroir s'imposait comme la norme, la taille des disques augmentant considérablement tandis que le coût de la capacité s'effondrait.

Aujourd'hui, cela fait plus de quinze ans que l'idée selon laquelle le RAID matériel serait plus rapide a été abandonnée. Cette croyance persiste, principalement à cause de l'étrange effet “promotion de 1998”. Mais il s'agit depuis longtemps d'un mythe répété à tort par ceux qui n'ont pas pris le temps de comprendre les sources d'origine. Le RAID matériel continue de présenter des avantages, mais la performance n'en fait pas partie depuis la majeure partie de l'existence du RAID, et l'on ne s'attend pas à ce qu'elle redevienne un jour un atout.