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Optimisation des disques IDE avec hdparm

Remarques

configurationhdparm - Testez vos disques

Vous pouvez tester un disque avant de commencer en lançant en root :
hdparm -tT /dev/hdX
J'obtiens :

	Timing buffer-cache reads: bla bla = 914.29 MB/sec
	Timing buffered disk reads: bla bla = 3.24 MB/sec

 hmmmm... médiocre

Voir les réglages actuels

Les options sûres sont généralement sélectionnées par défaut pendant l'installation de nombreuses distributions Linux, sur un Disque IDE, y-compris pour le(s) lecteur(s) optique(s).

C'est pourquoi on va jetter un oeil curieux sur les réglages actuels avec (toujours en root):
hdparm /dev/hdX

	/dev/hda:
	multcount = 0 (off)
	I/O support = 0 (default 16-bit)
	unmaskirq = 0 (off)
	using_dma = 0 (off)
	keepsettings = 0 (off)
	nowerr = 0 (off)
	readonly = 0 (off)
	readahead = 8 (on)
	geometry = 24321/255/63, sectors = 390721968, start = 0
	busstate = 1 (on)

Et voilà le résultat sur un graveur DVD NEC 3520AW (firmware 3.06) :

hdparm /dev/hdc
	/dev/hdc:
	IO_support   =  0 (default 16-bit)
	unmaskirq    =  0 (off)
	using_dma    =  1 (on)
	keepsettings =  0 (off)
	readonly     =  0 (off)
	readahead    = 256 (on)
	HDIO_GETGEO failed: Invalid argument

hdparm - Options disponibles

On peut accélérer son système en configurant certaines options disponibles sur les (controleurs) de disques IDE

Voyez ces caractéristiques avec man hdparm.
Essentiellement le haut du paragraphe 4 :

hdparm - Modifiez les paramètres

On peut discuter sans fin du "meilleur" réglage de tel ou tel disque. À juste raison, puisqu'on ne règlera pas un disque un peu ancien comme le tout dernier Raptor...

Voici des réglages permettant d'obtenir de bonnes performances sur la plupart des disques durs IDE récents (après 2000) :
hdparm -m16 -c1 -u1 -d1 -X69 -W1 /dev/hdX

    -m16 -- Règle le nombre de secteurs à utiliser pour le block (multicount)
    -c1 -- Faire causer le disque en 32-bit au lieu de 16 (I/O Support)
    -u1 -- Active l'unmasking of interrupts. Augmente nettement les performances.(unmaskirq)
    -d1 -- Active le DMA
    -x69 -- Spécifie le mode de transfert UDMA (adaptez en fonction de votre matériel, cf notes)
    -W1 -- Active l'écriture en cache sur le disque

Testez à nouveau

 hdparm -tT /dev/hdX :

	Timing buffer-cache reads: bla bla =984.62 MB/sec
	Timing buffered disk reads: blabla = 56.14 MB/sec

Booon, ça me convient maintenant :)

Conserver les réglages

Les réglages faits en console ne sont pas sauvegardés ; ils servent à faire ses tests.

Pour les enregistrer et les appliquer à chaque démarrage, il faut les copier dans le fichier /etc/sysconfig/harddisks (sur les systèmes Redhat & basés sur Redhat comme Mandriva) au niveau de la ligne "EXTRA_PARAMS" (voir notes):
EXTRA_PARAMS="-m16 -c3 -u1 -d1 -X69 -W1"

Sur d'autres systèmes, on utilisera /etc/sysctl (Arch Linux), ... vous pouvez nous le préciser dans le forum (à gauche), merci !

hdparm - Notes

hdparm - Liens

Optimisation des disques SATA ?

Les disques SATA remplacent les DD IDE depuis 2005, y-compris sur les PCs portables et pour les lecteurs ou graveurs. SATA & IDE sont 2 technos *différentes*, donc oubliez hdparm pour gérer vos disques SATA...

C'est sdparm qui est conçu pour les DD SATA. Il est beaucoup moins complet que hdparm pour l'utilisateur final "moyen". Par exemple, il ne permet aucune modification au niveau des performances d'après mes recherches.

Heureusement sous Linux (et/ou selon les réglages BIOS), certains disques SATA apparaissent en tant que périphériques IDE (/dev/hd*). Dans ce cas, hdparm demeure l'outil approprié.
C'est dans le Bios qu'on gère si le DD doit être reconnu en mode "IDE" ou "SATA"? Coup de chance, c'est également dans le Bios qu'on peut optimiser les performances de disques SATA :

L'article The sdparm utility présente les fonctionnalités de sdparm. Il s'adresse plutôt aux experts en hardware et support de libata, mais présente un tableau excellent qui liste les options hdparm et leur équivalent pour sdparm :)

Surveiller l'état des disques durs

RAID, LVM

Le RAID

RAID permet de combiner plusieurs disques ensembles afin qu'ils aient l'air d'un unique disque logique. Ce qui aide à fournir la redondance des données ou une vitesse améliorée en répartissant les données entre les différents plateaux des disques --physiques.
Linux supporte aussi bien les RAID logiciel que matériel. Le RAID matériel est géré par le contr^oleur de disques RAID sans aucune assistance du noyau. Le RAID logiciel est contr^olé par le noyau.

À c^oté du RAID logiciel et du RAID matériel, on trouve un RAID de type pseudo-matériel sur de nombreuses cartes-mères. C'est un RAID logiciel camouflé.
Voyez absolument les précisions à ce sujet sur wikipedia. Il faut savoir qu'un contr^oleur RAID matériel co^ute 100 € minimum.

Rappel : En fonction du type (ou niveau) de RAID choisi, on améliorera la tolérance aux pannes, l'intégrité des données, ou les performances (au détriment de la tolérance aux pannes !) de l'ensemble.     .

Finalement le RAID c'est :
  - soit un système de redondance qui donne au stockage des données une certaine tolérance aux pannes matérielles (ex : RAID-1)
  - soit un système de répartition qui améliore ses performances (ex : RAID-0 ou "stripping"). NB : Permet de dépasser le palier de vitesse atteint par les disques durs depuis des années (la vitesse culmine à 7200 trs/min depuis 2001 ; comparez les progrès des processeurs ou des mémoires...)
  - soit les deux à la fois (ex : RAID-5)

mdadm est un outil pour créer, gérer et surveiller les matrices ("arrays") de périphériques disques à l'aide du pilote "md" sous Linux, aussi connu comme matrice RAID logicielle.

Ici on s'intéresse au seul RAID logiciel.
Les guides ci-dessous présentent l'ensemble des RAID & leur configuration.

Vérifier le support du RAID sur sa distribution Linux

Le support RAID est presque systématiquement activé dans la configuration du noyau par défaut. Pour le vérifier :
  a) $ grep RAID /boot/config`uname -r` qui renvoit ici :

# Multi-device support (RAID and LVM)
CONFIG_MD_RAID0=m
CONFIG_MD_RAID1=m
Supporte RAID !

  b) cd /usr/src/linux-/
  make menuconfig et vérifier la section comme ci-dessous :

          Device Drivers
              Multi-device support (RAID and LVM)
                  [*] Multiple devices driver support (RAID and LVM)
                  [*]    RAID support

Gestion par volumes logiques / LVM

La gestion par volumes logiques (anglais: logical volume management ou LVM) est une méthode d'allocation de l'espace disponible sur des périphériques de stockage de masse qui est plus flexible que les schémas de partitionnement conventionnels. Elle permet de gérer, sécuriser et optimiser de manière souple les espaces de stockage en ligne dans les systèmes d'exploitation de type UNIX/Linux.

"Un groupe de volumes « volume group » est un ensemble de disques physiques ou de volumes physiques. Il rend aisé l'ajout et le retrait d'un volume physique.
L'espace total d'un groupe de volumes est constitué d'un ensemble d'unités (granules) d'allocation physique (« physical extent », « physical partition ») allouées à des disques logiques ou volumes logiques."
(extrait du guide slyunix)

L'article wikipedia sur le LVM

Guides RAID / LVM

Quelques liens choisis (on les utilise nous même) sur RAID et LVM.

Guides Raid (ou matrices de disques)

Guides LVM (ou disques logiques)

Gestion des disques physiques & logiques : Astuces

Les informations / précisions ci-dessous sont presque toutes tirées des guides indiqués plus haut, auxquels on vous renvoit pour toute précision.

Redimensionner une partition classique

Optimisation du swap

Quelle taille pour le swap ?

Mieux que la vielle règle "SWAP = 2 x RAM" : Il est préférable d'avoir un swap un peu plus grand que la quantité de RAM ; ça permet entre autres d'utiliser la fonction suspend2 (càd l'hibernation du système après enregistrement dans le swap de toutes les informations contenues dans la mémoire --RAM + swap-- pour redémarrer instantanément dessus).

D'après le Guide Gentoo (& tom.blaireau de la communauté Arch Linux) :
  - Si vous souhaitez plus de stabilité, préférez l'utilisation du mode RAID-1 (ou RAID-5) pour vos partitions d'échange de façon à ce qu'un plantage du disque ne corrompe pas votre espace d'échange, ce qui évitera de planter les applications qui l'utilisent.
  - Si vous voulez plus de performances, laissez simplement le noyau utiliser des partitions d'échange séparées comme il le fait par défaut en mode striping. C'est la fonctionnalité round robin du kernel, qui supporte nativement plusieurs partitions de swap pour en accroître la rapidité. En clair, 2 partitions /swp de 256 Mo sur 2 disques durs sont + rapides qu'1 partition /swp de 512 Mo sur un seul disque.

2 partitions swap performantes

avec la fonction "swapping in parallel" intégrée au noyau
on l'active dans /etc/fstab. Voici un exemple pour 2 partitions swap, placées idéalement sur 2 disques durs différents :

/dev/hdb2 none swap sw,pri=0 0 0 /dev/hdc2 none swap sw,pri=0 0 0

Et bien sûr : man fstab
Source : www.enterprisestorageforum.com

En cas de catastrophe ?

Comment réagir en cas de corruption de partition, formatage accidentel d'une partition et autres problèmes avec le disque dur : super-bloc & blocs défectueux. Par linux-france.org

Raid pseudo-matériel ou "raid logiciel camouflé"

C'est le type de Raid inclu dans de nombreuses cartes mères récentes, qui le présentent comme un raid "matériel", ce qu'il n'est pas.

Les échanges ci-dessous expliquent pourquoi (en anglais pour le moment) :

I've got a NForce4 mainborad with RAID support, and two RAID 0 arrays configured on it. Windows can read the partitions on the arrays well, but my Arch failed to do so.
You still need a specific driver on top of your hardware if you want RAID (that's what is done under Windows).
The nforce4 RAID is purely a software raid (often used for "fake" RAID) and getting both windows and linux to play nicely with the partitions is a difficult task (if not impossible). You need to get a real Hardware RAID controller like the 3ware 8506-4LP (for SATA drives). Works flawlessly and recognizes partitions in both linux and windows. The drivers for the 3ware are built into the kernel by the way.
I suggest you use Linux's Software RAID; and if you need your RAID array both under Windows *and* Linux, you should consider buying a real controller.
You may also try to use a device mapper such as `dmraid'.
Running Linux on an AMD AM2 nVidia chip ser that supports Raid 0 striping on the motherboard. Just wondering if it was hardware raid ? Is it going to be faster that software raid and why?
Beeing a consumer type board (AM2), the "raid on the motherboard" is in 99.999% of the cases just software raid implemented in their Windows drivers, a bootup setup screen plus some BIOS magic to get the OS booting.
Yeah, they're all software RAID. Also, there isn't much to be gained from making RAID0/1 hardware. The software overhead isn't that big. For RAID5, having XOR done in hardware helps.
Thanks - I suspected that Raid 0 didn't gain anything in hardware unless they provided additional buffering or something but I just thought I'd ask in case there was something I was overlooking.
A Hardware RAID-Controller is faster then Software-RAID ?
Depends on what form of raid you are using. RAID 0 & 1 do not perform better on a real hardware RAID controller. The operations are so simple that it doesn't matter. However when you use parity (for example RAID 5) then yes, a real hardware controller performing the RAID operations is a lot faster. And, one of the most striking arguments I heard about software RAID is, when the controller fails, you don't lose your RAID setup. Maybe today that isn't a problem anymore, with stuff like RAID migration, but I haven't tested features like that.
A hardware raid controller can buy you a battery backed write cache, so there are potentially some performance/safety benefits potentially.
We have a mix of software raid and 3ware based hardware raid subsystems.
For the applications we support, in general I can say that performance was not the discriminating reason to choose one over the other.

Performance réelle du RAID sur un PC personnel

Software RAID Performance with the Linux Operating System

Cet article répond aux questions suivantes :

Sur un PC relativement récent avec 3 disques SATA II 160GB. Les résultats sont basés sur un benchmark mixte (écritures/lectures). Il en ressort un ordre de performance croissant :
simple disque Sata2 < Raid-5 < Raid-1
Source http://laitsas.com/archlinux/55/sata2-raid-performance/

Expériences personnelles

J'ai monté quelques machines en Raid logiciel, dont une sous Mandriva 2007 et une avec Archlinux 0.8 x86_64.

La première machine est un Sempron 2600+ avec carte mère ASrock et 2 disques durs Sata II achetée en juin 2006 pour moins de 500€ l'ensemble. L'installation de Mandriva 2007 64-bit n'a pas posé de problème particulier : On peut activer le RAID en cliquant sur "expert" lors de l'étape du partitionnement. Tout le reste correspond à une installation standard.
Le temps de démarrage de la distro est réduit d'environ 20%. Mais le bonheur a été de découvrir qu'OpenOffice.org2 se lançait en 3 à 5 secondes, soit 2 fois moins que sur un PC plus puissant et plus cher !

Suite à cette "découverte" j'ai acquis un second disque dur Hitachi Sata II 80Gb (42€) que j'ai installé dans ma machine (AMD Athlon 3200, ASrock 939 Dual Sata2, 1024Mo RAM), et ai y ait installé Archlinux x86_64 (version que j'utilisais avec bonheur sur l'unique disque dur interne original).
Le principal changement est le temps de lancement des grosses applications : OpenOffice.org 2.1 met 5 secondes, pour Opera 9.1 c'est quasi instanné... Le temps requis pour installer des apps est nettement réduit : 26 secondes au total pour installer kdebase avec dépendances et les paquets nécessaires à kdewebdev (77Mo), 19 secondes pour les 99Mo des paquets d'OpenOffice.org-2.1 fr, ou 3,8 secondes pour Mozilla Firefox fr (18Mo) zuper !

Création des partitions RAID

Lorsqu'on a créé toutes les partitions physiques, on est prêt à installer le RAID. L'utilitaire qui permet de créer des partitions RAID s'appelle mdadm.

mdadm est donc un outil pour créer, gérer et monitorer device arrays using the "md" driver in Linux, also known as Software RAID arrays.

Activer des array (1) RAID pré-éxistantes

Au cas vous bootez sur une machine où le Raid est déjà configuré, mais que les array raid ne sont pas actives car absentes de /dev/md[N], il faut créer leurs nodes (noeuds de périphériques). Pour celà, tapez cette commande (tirée du Gentoo wiki cité plus haut) :
  mknod /dev/md1 b 9 1 pour l'array Raid /dev/md1,
  mknod /dev/md2 b 9 2 pour l'array Raid /dev/md2 par exemple
Activez-les avec : mdadm -A -s, puis suivez le howto de Richard Bullington-McGuir (qui ne le mentionne pas ; Merci au Gentoo wiki !).

Gestion des volumes / LVM

"Have you considered using LVM2? It really *does* provide you with that extra flexibility. You can shrink or grow partitions on the fly (Provided your FS supports resizing) allowing you to adjust your partitioning scheme whenever you feel it's necessary." Il y a un guide sur le wiki ArchLinux appelé "Installer avec Raid Logiciel et LVM" qui t'aidera à démarrer rapidement.

Un cas concret d'utilisation de LVM
En réponse à un utilisateur ArchLinux embêté par la nécessité de redimmensionner une de ses partoches :
"As-tu considéré l'utilisation de LVM2 ? Il te procure vraiment une flexibilité supplémentaire. Tu peux diminuer ou agrandir les partitions au vol (du moment que ton système de fichiers supporte le redimmensionnement) te permettant d'ajuster ton partitionnement chaque fois que tu le jugera nécessaire.
Je recommanderais un schéma ressemblant à celà :
"

/boot (25MB)
swap (1024MB)
LVM2 Volume (Rest of the disk):
  /home (10GB - depends what you're planning to store here)
  /var (5GB - if it's a server & you have the space, why not?)
  /tmp (512MB)

Of course, you could easily add whatever other partition you wanted to and observe how they start filling up. If they require more space, grow them.
In addition, don't feel like you "have" to partition the entire disk initially, you can always grow partitions later. This adds to the flexibility of LVM2.
Even on my desktop I use LVM2, just so I never have to worry about partition sizes again.
Furthermore, Ext3 and ReiserFS both support resizing. XFS only supports growing.

Notes

  1. array : En informatique, un tableau est une structure de données de base qui est un ensemble d'éléments (des variables ou autres entités contenant des données), auquel on a accès à travers un numéro d'index (ou indice). Voir Wikipedia

Autres liens

Sites spécialisés : compatibilité et news matérielles GNU/Linux

Phoronix

"Phoronix LCH is designed to be a community-driven indexing system for computer hardware under GNU/Linux. This system allows you to post GNU/Linux information on hardware as well as sharing your own personal experiences when it comes to GNU/Linux compatibility. You are also able to browse and search the database for other hardware as well. This is designed to make it much more effortless when deciding what GNU/Linux compatible hardware to go with during your next upgrade. Phoronix LCH is not distribution specific, and allows comments from all versions of GNU/Linux. Phoronix LCH is to spread what works and what doesn't when it comes to hardware under Linux."
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