18 juillet 2023

Accélérez les lectures et les écritures sur disque avec Linux, en préservant l'usure du disque grâce aux options de montage noatime et nodoratime

Deux attributs simples pour améliorer la vitesse et les performances des disques et préserver leur usure.

Il est important de comprendre comment optimiser les opérations de lecture et d'écriture sur disque sur un système Linux pour garantir des performances élevées, une durée de vie plus longue du disque et une efficacité globale du système. Avec les progrès de la technologie, nous avons constaté une augmentation de l'utilisation de périphériques de stockage à semi-conducteurs tels que les disques SSD et NVMe. Ces disques sont connus pour leur vitesse et leur endurance, mais ont un cycle de vie limité des opérations de lecture et d'écriture.

L'une des techniques que nous pouvons utiliser pour prolonger la durée de vie de ces appareils et améliorer les performances du système est l'utilisation des options de montage « noatime » et « nodiratime ». Ces options nous permettent de limiter la mise à jour des métadonnées d'accès, réduisant ainsi le nombre d'écritures sur le disque et augmentant les performances d'E/S. Dans cet article, nous explorerons en détail le fonctionnement de ces options et comment elles peuvent être appliquées pour améliorer les performances du système et la longévité du disque.

Comprendre la technologie des disques SSD et NVMe

Afin d'optimiser pleinement les opérations de lecture et d'écriture sur un système Linux, il est essentiel d'avoir une compréhension claire des périphériques de stockage de données utilisés. Dans cette section, nous nous concentrerons sur deux types de périphériques de stockage de données largement utilisés aujourd'hui : les SSD (Solid State Drives) et les NVMe (Non-Volatile Memory Express).

SSD contre nVME

Disques SSD : vitesse et résilience

Les SSD, ou Solid State Drives, ont révolutionné le monde du stockage de données. Contrairement aux disques durs traditionnels (HDD), qui utilisent des disques mécaniques et des têtes de lecture/écriture mobiles, les SSD n'ont pas de pièces mobiles. Cela les rend non seulement plus robustes et résistants aux chocs, mais aussi beaucoup plus silencieux.

Au cœur des SSD se trouve la mémoire flash, une forme de mémoire non volatile qui conserve les données même lorsqu'il n'y a pas d'alimentation. Cette mémoire flash est composée de cellules mémoire pouvant stocker des électrons, qui sont utilisés pour représenter des données. Contrairement aux disques durs, qui nécessitent physiquement de déplacer une tête de lecture/écriture pour accéder aux données, les SSD peuvent accéder rapidement à n'importe quelle cellule de mémoire flash. Cela permet aux disques SSD d'avoir des temps d'accès aux données extrêmement rapides, améliorant considérablement les performances globales du système.

Disques NVMe : un pas en avant dans la technologie SSD

Les disques NVMe, ou Non-Volatile Memory Express, représentent l'évolution des disques SSD. Alors que les disques SSD traditionnels utilisent des interfaces telles que SATA (Serial ATA) ou SAS (Serial Attached SCSI), conçues à l'origine pour les disques durs, les disques NVMe utilisent l'interface PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) du système.

PCI Express est une interface haute vitesse qui connecte les périphériques directement au processeur système, leur permettant de communiquer beaucoup plus rapidement que les interfaces SATA ou SAS. Cela permet aux disques NVMe d'atteindre des vitesses de transfert de données nettement plus rapides que les disques SSD traditionnels.

Cependant, comme les disques SSD, les disques NVMe ont également une limite sur le nombre d'opérations de lecture et d'écriture qu'ils peuvent supporter avant de commencer à montrer des signes d'usure. Cette limite, connue sous le nom de nombre total d'octets écrits (TBW) ou d'écritures sur disque par jour (DWPD), représente la quantité totale de données pouvant être écrites sur le disque pendant sa durée de vie. Le dépassement de cette limite peut entraîner une dégradation des performances ou même une défaillance du disque.

En conclusion, les disques SSD et NVMe représentent une avancée significative par rapport aux disques durs traditionnels en termes de vitesse et de résilience. Cependant, il est important de prendre en compte leur limite de lecture et d'écriture pour s'assurer qu'ils durent le plus longtemps possible et continuent de fournir des performances élevées. Les options de montage « noatime » et « nodiratime », que nous explorerons dans les sections suivantes, sont des outils inestimables qui peuvent nous aider à y parvenir.

Accéder aux métadonnées et à l'usure du disque

Sur un système Linux, chaque fois qu'un fichier est lu, le système d'exploitation met à jour un attribut appelé "atime", ou temps d'accès, qui enregistre la dernière fois que le fichier a été accédé. Cette information peut être utile pour certaines applications, mais la plupart du temps elle n'est pas utilisée. Le problème est que chaque mise à jour de 'atime' nécessite une opération d'écriture sur disque. Étant donné que de nombreuses opérations sur un système Linux impliquent la lecture de fichiers, la mise à jour constante de « atime » peut entraîner une surcharge importante en écriture sur le disque.

De même, l'attribut 'diratime', ou temps d'accès au répertoire, enregistre la dernière fois qu'un répertoire a été accédé. Encore une fois, la plupart des applications n'ont pas besoin de ces informations, mais le système d'exploitation les met à jour à chaque fois qu'un répertoire est lu, ce qui entraîne des écritures supplémentaires sur le disque.

Les options de montage 'noatime' et 'nodiratime'

C'est là que les options de montage "noatime" et "nodiratime" entrent en jeu. Lorsque ces options sont activées, le système d'exploitation arrête de mettre à jour les attributs 'atime' et 'diratime', respectivement. Cela signifie qu'il y aura moins d'écritures sur le disque, ce qui peut aider à prolonger la durée de vie des disques SSD et NVMe.

De plus, étant donné que les opérations d'écriture nécessitent généralement plus de temps et de ressources que les opérations de lecture, la réduction du nombre d'écritures peut également contribuer à améliorer les performances du système. En particulier, il peut augmenter le débit du disque (la quantité de données pouvant être lues ou écrites sur une période de temps donnée) et améliorer les E/S du système.

Comment appliquer les options de montage 'noatime' et 'nodiratime'

Pour appliquer les options de montage 'noatime' et 'nodiratime', vous devez modifier le fichier /etc/fstab de votre système. Ce fichier contient des informations sur l'endroit où le système doit monter les différentes parties du système de fichiers. Pour chaque partition que vous souhaitez optimiser, vous pouvez ajouter 'noatime,nodiratime' à la colonne des options de montage.

noatime knotiratime

Par exemple, supposons que vous ayez une partition /dev/sda1 montée sur /home. La ligne correspondante dans le fichier /etc/fstab pourrait ressembler à ceci :

/ dev / sda1 / home ext4 par défaut 0 2

Pour appliquer les options 'noatime' et 'nodiratime', vous devez remplacer cette ligne par :

/dev/sda1 /home ext4 par défaut,noatime,nodiratime 0 2

Après avoir enregistré et fermé le fichier, vous pouvez appliquer les modifications avec la commande 'mount -o remount'.

conclusion

Les disques SSD et NVMe sont des outils puissants qui peuvent fournir une vitesse et une efficacité significatives dans un système Linux. Cependant, leur durée de vie peut être limitée par le nombre d'opérations de lecture et d'écriture qu'ils peuvent effectuer. En utilisant les options de montage 'noatime' et 'nodiratime', vous pouvez réduire le nombre d'écritures sur le disque, ce qui contribue à prolonger la durée de vie de ces disques et à améliorer les performances du système.

Il est important de noter que si ces options peuvent offrir de nombreux avantages, elles peuvent également présenter certains inconvénients. Par exemple, certaines applications peuvent avoir besoin des informations 'atime' et 'diratime' et peuvent ne pas fonctionner correctement sans elles. Par conséquent, avant d'appliquer ces options, il est toujours judicieux de rechercher et de comprendre les implications possibles pour votre système et votre charge de travail spécifiques.

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