Stockage de fichiers tolérant aux pannes

Pour Marvin Theimer, tout a commencé par un tremblement de terre. Les conséquences du tremblement de terre massif de Loma Prieta en 1989 dans la Silicon Valley étaient en quelque sorte surréalistes, se souvient Theimer. Je suis monté dans ma voiture et j'avais allumé ma radio… silence ! Les stations de radio dans un rayon de 20 milles étaient hors service.

Et ainsi étaient presque tous les ordinateurs.

Cette expérience bouleversante a amené Theimer, alors chercheur en systèmes d'exploitation au Xerox Palo Alto Research Center, à réfléchir à la manière de rendre les systèmes de stockage de fichiers informatiques radicalement plus tolérants aux pannes. Son travail a contribué à la création de Farsite, une technologie de stockage à sécurité intégrée en cours de création chez Microsoft.

Sauvegarde vers le futur

Les entreprises sauvegardent généralement leurs données critiques, mais pas les particuliers. Et une catastrophe telle qu'un tremblement de terre pourrait anéantir tous vos fichiers informatiques et même des mois voire des années de travail. Même si vous avez sauvegardé vos données, elles sont inaccessibles jusqu'à ce que vous les téléchargiez sur un système de remplacement. Et dans le pire des cas, vous conservez vos sauvegardes juste à côté de votre ordinateur et elles sont également perdues.

Alors, comment résolvez-vous le problème? En stockant vos données non seulement sur votre PC et votre serveur local convivial, mais sur de nombreux PC en réseau, explique Theimer. De cette façon, même si 99 machines sur 100 sont détruites ou rendues inutilisables, il reste un PC sur lequel tous vos fichiers sont stockés en toute sécurité et facilement récupérables.

De plus, votre système de stockage de fichiers distribué ne doit pas dépendre d'un serveur central, même pas pour localiser des copies de fichiers. Nous pensons que nous pouvons concevoir ces systèmes afin que vous n'ayez pas besoin de ces serveurs principaux, explique Theimer.

Le faire chez Microsoft

Travaillant en tant que chercheur principal chez Microsoft Research à Redmond, WA, Theimer s'est connecté à la fin des années 1990 avec le chercheur en logiciels système Bill Bolosky. Avec Bolosky comme chef d'équipe, un groupe d'une demi-douzaine de chercheurs a défini quatre exigences clés pour le système, baptisées Farsite :

• Fournir un service de fichiers hautement disponible et fiable tout en s'exécutant sur des ordinateurs de bureau normaux
• Assurez-vous que les données des utilisateurs sont protégées des autres, y compris les utilisateurs des ordinateurs qui les stockent
• Être automatiquement et de manière adaptative auto-configurable et auto-réglable afin qu'il soit capable de répondre aux défaillances du système individuel et aux changements dans les modèles d'utilisation
• Travaillez sans serveur central ni administrateur central

Grands espaces ouverts

Les chercheurs ont analysé les disques durs personnels des utilisateurs au sein de Microsoft et ont découvert que la plupart étaient loin d'être pleins. En fait, ils sont plus qu'à moitié vides et grossissent tout le temps, dit Bolosky. En examinant cela trois fois sur deux ans, ils ont découvert que le pourcentage de disques des utilisateurs qui restent inutilisés augmente, en particulier à mesure que la taille des nouveaux disques durs augmente.

De plus, Bolosky prédit que les fabricants de disques pourraient produire des disques durs demi-hauteur de la taille d'un téraoctet qui se vendraient moins de 500 $ d'ici 2003.

Alors pourquoi ne pas profiter de tout cet espace perdu ? C'est exactement ce que fait le prototype Farsite.

Pour garantir que les fichiers de chaque utilisateur ne sont disponibles que pour ceux qui devraient les voir, Farsite intègre le cryptage des fichiers. De cette façon, même si les fichiers sont stockés sur le système d'un utilisateur malveillant, ils seront toujours sécurisés. Nous utilisons des chiffrements assez puissants - RSA avec de grandes longueurs de clé - et ils sont signés lorsqu'ils sont chiffrés, explique Bolosky.

De plus, si un utilisateur malveillant veut salir les travaux en supprimant les fichiers de l'autre utilisateur, seuls les copies de ces fichiers stockées sur une machine sont détruites. Les copies sur d'autres machines restent sûres.

Mieux que les serveurs

Parce que Farsite stocke des copies des fichiers d'un utilisateur sur plusieurs machines, cela le rend également plus tolérant aux pannes de réseau qu'un système de serveur centralisé. S'il y a un défaut réseau qui bloque l'accès à une machine où sont stockés les fichiers de l'utilisateur, il y a de fortes chances qu'une autre machine avec les mêmes fichiers reste accessible. Les fichiers restent également accessibles si certains utilisateurs éteignent leurs machines la nuit.

Un autre avantage du stockage des fichiers à plusieurs endroits est qu'il peut aider à éviter les goulots d'étranglement d'accès inhérents lorsque de nombreux utilisateurs essaient d'accéder simultanément à leurs fichiers sur un seul serveur.

Le méta-répertoire Farsite (qui stocke tous les emplacements de fichiers) fonctionne de la même manière mais n'a pas besoin d'être répliqué sur autant de machines afin d'assurer la fiabilité et la tolérance aux pannes.

Lorsqu'une nouvelle machine rejoint le groupe, ses fichiers sont automatiquement répliqués sur les disques des autres PC. Farsite est suffisamment intelligent pour éviter de copier des fichiers en double sur le même disque et pour rééquilibrer en permanence les charges du disque afin qu'aucun lecteur de disque d'un utilisateur ne se remplisse soudainement.

Farsite favorise également la simplicité d'utilisation. Farsite apparaît simplement comme un autre lecteur de disque, tel que F:, avec toute la complexité cachée à l'utilisateur.

Construit à l'échelle

Ne vous attendez pas à voir Farsite dans Windows XP ou ses systèmes de suivi de si tôt. La version actuelle n'a été testée qu'avec une dizaine de machines, un test plus poussé sur 150 à 200 PC étant prévu dans un futur proche.

Les chercheurs disent, cependant, qu'il pourrait éventuellement prendre en charge jusqu'à 100 000 machines. Avec le temps, Farsite sera le plus grand système de fichiers au monde, évolutif et tolérant aux pannes, prédit Bolosky. [En fin de compte,] nous voulons utiliser des centaines de millions de machines.

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