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Disque dur - Gestion des caches d'écriture différée

Paramètres de gestion des caches en écriture disques - Ecriture différée - Stratégies de gestion des caches - Stratégies de retrait en toute sécurité

Les « mémoires cache », dont les « caches disque », relèvent du principe général d'accélération par l'anticipation, mais, avec les disques durs, internes ou externes, disque système ou non, la sensibilité aux problèmes n’a qu’une seule issue lorsque le problème survient : la perte, probablement totale et définitive, de toutes les données.

Les caches d'écriture différée servent à accélérer un ordinateur en ne laissant pas le processeur en attente de la fin d'une opération lente d'écriture sur les plateaux magnétiques des disques. L'écriture en elle-même est horriblement lente par rapport à la vitesse de traitement des données et instructions par le coeur de l'ordinateur. L'écriture est tributaire de mouvements mécaniques (rotation des plateaux et déplacements des têtes de lecture / écriture). En plus, il y a des points de passage des données, des bus et cannaux, chacun avec des performances très variables :

  • De la ram au cache dans le contrôleur disque (le BUS)
    Le BUS peut être très rapide ou très lent, selon que le contrôleur disque, dans l'ordinateur, est l'un des composants internes du jeu de composants (le " chip set ") soudés sur la carte mère, ou se trouve sur une carte addtionnelle, ou est incorporé dans le processeur. Les données à écrire sont " balancées " rapidement hors du coeur de l'ordinateur afin de lui permettre de passer à autre chose tandis que l'opération d'écriture des données est prise en charge ailleurs.
  • Du cache du contrôleur disque au cache dans l'électronique du disque lui-même
    Le contrôleur disque, dans l'ordinateur, est capable de gérer plusieurs disques. Il " balance " à son tour les données à écrire vers le ou les disques cible(s) (disque seul, multiple disques en RAID, etc. ...), à la vitesse du canal de transmission (IDE, ATA, PATA, SATA, eSATA, USB1.1, USB2, USB3, SCSI, Wide SCSI, Fast SCSI, Ultra SCSI, Ultra Wide SCSI, Ultra2 SCSI, Ultra2 Wide SCSI, Ultra3 SCSI, Ultra160 SCSI, Ultra320 SCSI, Ultra640 SCSI, SCSI-SAS, SCSI-SAS large, etc. ...). Ce second cache, dans le périphérique, va permettre à l'électronique de gestion du disque dur de prendre " tranquilement " en charge l'écriture des données sur les plateaux du disque.

Ces accélérations se payent au prix fort

Ces accélérations se payent au prix du risque de données perdues. Une donnée perdue, c'est la totalité du fichier concerné qui est perdu, ou une base de données qui ne peut être reconstruite, etc. ... Si les structures même des disques sont touchées, c'est la totalité du volume (la partition, du disque) qui est perdue. Les causes sont suggérées par Microsoft dans les panneaux de configuration des stratégies de gestion des caches disque, dont le risque d'un câble qui bouge, d'une microcoupure de courrant, etc. ... ).

Perte totale d'un disque dur de 3 Téraoctets plein, dont un câble à bougé alors que les stratégies de gestion des caches étaient paramétrées pour utiliser les caches, contrairement aux recommandations de Microsoft.
Perte totale d'un disque dur de 3 Téraoctets plein,
dont un câble à bougé, sous Microsoft Windows, alors que les stratégies de
gestion des caches étaient paramétrées pour utiliser les caches,
contrairement aux recommandations de Microsoft.

L'utilisation des caches accélère donc Windows mais au prix d'un risque démesuré si les données stockées sont importantes

Pour accéder aux paramètres de gestion des caches en écriture (écriture différée - stratégies de gestion des caches - stratégies de retrait en toute sécurité) des disques (et autres périphériques considérés comme lents, ce qui inclue les cartes mémoire SSD d'entrée de gamme, à bas prix, ou connectées sur un canal de transmission lent entre RAM centrale et périphérique, même si le périphérique est aussi rapide que la RAM centrale, ce qui n'est généralement jamais le cas), il faut accéder au Gestionnaire de périphériques. Faire :

Démarrer Paramètres de gestion des caches en écriture disques - Ecriture différée - Stratégies de gestion des caches - Stratégies de retrait en toute sécurité Panneau de configuration Paramètres de gestion des caches en écriture disques - Ecriture différée - Stratégies de gestion des caches - Stratégies de retrait en toute sécurité Afficher par petites icônes Paramètres de gestion des caches en écriture disques - Ecriture différée - Stratégies de gestion des caches - Stratégies de retrait en toute sécurité Gestionnaire de périphériques

Accéder au gestionnaire de périphériques de Windows
Accéder au gestionnaire de périphériques de Windows

Dans le gestionnaire de périphériques, déployer le paragraphe « Lecteurs de disque » Paramètres de gestion des caches en écriture disques - Ecriture différée - Stratégies de gestion des caches - Stratégies de retrait en toute sécurité Sélectionner un disque Paramètres de gestion des caches en écriture disques - Ecriture différée - Stratégies de gestion des caches - Stratégies de retrait en toute sécurité Appliquer les paramètres suivants :

Accéder au gestionnaire de périphériques de Windows - Gestionnaire des lecteurs de disque
Accéder au gestionnaire de périphériques de Windows - Gestionnaire des lecteurs de disque

Disque dur système - Stratégies de sécurité et de gestion des caches du disque
Disque dur système - Stratégies de sécurité et de gestion des caches du disque

Disque dur externe - Mauvaise stratégies de sécurité et de gestion des caches du disque
Disque dur externe - Mauvaise stratégies de sécurité et de gestion des caches du disque

Disque dur externe - Mauvaise stratégies de sécurité et de gestion des caches du disque
Disque dur externe - Mauvaise stratégies de sécurité et de gestion des caches du disque
Disque dur - Gestion des caches d'écriture différée - En savoir plus sur la gestion des caches d'écriture différée

Le « cache en écriture », dans un périphérique de stockage externe, se rapporte à l’utilisation d'une mémoire volatile haut débit (deux mémoires volatiles dans le cas des disques durs : la mémoire RAM côté ordinateur et une mémoire de même type, ultra rapide, côté disque dur) pour collecter des commandes d’écriture envoyées aux périphériques de stockage de données et les mettre en cache (les échanger entre les deux caches) jusqu’à ce que le média de stockage, plus lent (qu’il s’agisse de disques physiques ou de mémoire flash de faible coût) puisse les prendre en charge.

Les « mémoires cache », dont les « caches disque », relèvent du principe général d'accélération par l'anticipation.

Avec l'usage des mémoires caches, il existe une forte dépendance à la très grande continuité et stabilité de l'alimentation électrique. Les écritures sont différées (retenues dans le " cache ", qui est rapide), afin de libérer rapidement le processeur central. Le processus d'écriture physique est pris en charge plus tard, en parallèle, par un autre composant électronique. Mais la mémoire du cache est volatile et la moindre microcoupure d'alimentation peut faire perdre le contenu du cache et donc faire perdre des données.

Suppression rapide

Cette option constitue généralement le meilleur choix pour des périphériques que vous envisagez de retirer souvent du système, tels que des disques mémoire flash, des cartes mémoire SD, MMC, Compact Flash ou similaires, ainsi que d’autres périphériques de stockage externes.

Lorsque vous sélectionnez l’option Suppression rapide, Windows gère les commandes envoyées au périphérique à l’aide d’une méthode appelée cache à double écriture. Avec cette méthode, le périphérique opère sur les commandes d’écriture comme s’il n’existait pas de cache. Le cache peut quand même apporter un petit avantage en termes de performance, mais l’accent est mis sur le traitement des données le plus sûr possible en transférant les commandes au stockage principal. Le principal avantage est que vous pouvez rapidement retirer du système le périphérique de stockage sans risquer de perdre des données. Par exemple, si un disque mémoire flash est accidentellement retiré de son port, les données écrites dessus risquent moins d’être perdues.

Meilleures performances

Cette option constitue généralement le meilleur choix pour des périphériques qui doivent fournir le meilleur niveau de performance possible et que vous envisagez de retirer du système de manière peu fréquente. Si vous choisissez cette option et que le périphérique est déconnecté du système avant la fin de l’écriture des données (par exemple, si vous retirez un disque mémoire flash), vous pouvez perdre des données.

Lorsque vous sélectionnez l’option Meilleures performances, Windows utilise une méthode connue sous le nom de cache en écriture différée. Avec cette méthode, le périphérique de stockage lui-même est autorisé à déterminer si l’utilisation du cache haut débit permettra de gagner du temps afin d’exécuter les commandes d’écriture. Le cas échéant, le périphérique signale à l’ordinateur que les données ont été correctement stockées même si elles ne sont pas réellement présentes dans le stockage principal (tel que le disque ou la mémoire flash). Cette méthode augmente nettement le débit des opérations de stockage, lesquelles constituent souvent un goulot d’étranglement majeur pour les performances du système globales. Cependant, si l’alimentation électrique du périphérique est interrompue pour une raison quelconque, toutes les données encore contenues dans le cache (que le système informatique considère comme stockées en sécurité) peuvent être perdues.

Vidage du cache

Par défaut, Windows emploie le vidage du cache. Cela signifie que le système demande régulièrement au périphérique de stockage de transférer toutes les données en attente dans le cache au média de stockage principal. Lorsque vous sélectionnez Activer le cache en écriture sur le périphérique, vous désactivez ces commandes régulières de transfert des données. Tous les périphériques ne prennent pas en charge toutes ces fonctionnalités.

Si des performances de transfert de données élevées sont votre première préoccupation, vous devez activer les deux paramètres : dans la section Stratégie de suppression, sélectionnez l’option Meilleures performances et dans la section Stratégie de cache en écriture, sélectionnez Activer le cache en écriture sur le périphérique (si le matériel du système et le périphérique de stockage prennent en charge ces fonctionnalités).

Comment puis-je modifier le paramètre de cache en écriture pour ce périphérique ?

La plupart des périphériques de stockage orientés consommateur tels que les disques mémoire flash, les cartes mémoire SD ou MMC, ou encore les lecteurs de disques externes ne vous permettent pas de modifier les paramètres de cache du périphérique. Les disques durs SATA internes ou SCSI en série fournis avec Windows vous permettent généralement de modifier les paramètres, même si seul le fabricant du périphérique peut le garantir. Pour comprendre les fonctionnalités de cache offertes par un périphérique donné et déterminer quels paramètres conviennent le mieux à vos besoins, consultez la documentation fournie par le fabricant.

Informations supplémentaires sur la prévention des pertes de données

Les systèmes sur lesquels est activé le cache en écriture à tout stade entre l’application et le périphérique de stockage doivent être stables et non sujets à des coupures d’alimentation. Lorsqu’un périphérique connecté à un système utilise le cache en écriture, les algorithmes du périphérique pour la mise en cache sont conçus sur le principe qu’une alimentation électrique en continue est disponible pour faire fonctionner le cache et le déplacement des données vers et depuis ce cache. Si votre système ou votre source d’alimentation rencontrent des problèmes connus liés au maintien de l’alimentation, vous ne devez pas utiliser ces fonctionnalités.

Vous devez également retirer les périphériques de stockage tels que les disques mémoire flash, les cartes mémoire SD, MMC ou Compact Flash, ainsi que les lecteurs de stockage externes avec précaution. Lorsque vous utilisez l’option Suppression du matériel en toute sécurité, vos données sont protégées par Windows dans la plupart des situations. Toutefois, il est possible que certains pilotes ou certaines applications ne se conforment pas au modèle Windows, ce qui peut entraîner des pertes de données lorsque vous retirez de tels périphériques. Dès que possible, il convient d’utiliser l’applet Suppression du matériel en toute sécurité avant de retirer du système un périphérique de stockage externe.

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