디스크 레이드 용어설명

RAID(레이드)의 종류와 개념

 

RAID : Redundant Array of Indexpensive Disk

1988년 미국 버클리대 컴퓨터 공학과에서 “A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks ” 로 발표된 기술로 여러개의 Disk에 일부 중복된 데이터를 나주어 저장하는 기술과 Disk용량 증가를 위한 기술, 그리고 read/write 속도를 증가시키기나 데이터를 안전하게 백업하는데 사용하기도 하며, RAID의 종류는 방법에 따라 여러개의 Level로 나눈다.

RAID에 사용되는 기술

• Striping (스트라이핑)
  하나의 Disk에 모두 기록할 수 없는 Data를 여러개의 Disk에 분배 기록할 수 있는 기술로 큰 용량을 만들어 사용하는데 사용된다.
• Mirroring (미러링)
  장애 발생요인을 최'거울' 처럼 하나의 Disk를 또다른 Disk에 동시에 기록하는 기술로 하나의 disk가 Fault 되어도 미러된 disk로 data를 안전하게 관리할 수 있다.
• Parity (패리티)
  Data의 오류검출 확인에 사용되는 기술 

RAID의 종류

• RAID 0 

일반적으로 2개 이상의 하드를 병렬로 연결해서 데이터를 블록(Block) 단위로 분산해서 읽고 쓰는 방식이다.
즉, 하나의 데이터를 분할(STRIPING)해서 2개 이상의 하드에 분산 저장 시킨다는 의미로, 이는 하드 1개에 데이터 하나를 통째로 저장하여 불러오는 것보다 빠른 속도를 보장한다.
이론상으로는 [ 디스크의 추가 수 = 성능 향상 ]이 성립되어 여러 대의 하드를 RAID 0운용하면 하드웨어가 본래 가진 물리적인 성능을 넘어 컨트롤러의 대역폭을 충분히 활용할 수 있는 강력한 드라이브를 구축할 수 있다.

[단점]

빠른 I/O 성능, 디스크가 N개로 구성될 경우 N개의 디스크 용량 모두를 활용할 수 있음


[장점]

안정성을 체크하는 기능이 없어서 운영하는 디스크 중 1개라도 완전히 고장 날 경우 RAID 0으로 구성된 모든 데이터를 전부 날리게 된다.

이러한 이유로 서버나 워크 스테이션처럼 RAID가 주로 사용되는 분야에서는 절대 RAID 0만으로는 RAID 시스템을 구축하지않으며, 미러링이나 패리티 정보 저장 등 다른 방식과 함께 구성하여 성능/안정성을 동시에 추구하도록 보완된 RAID규격을 쓴다.

 

[특징]

빠른 입출력 속도가 요구되나 장애 복구 능력은 필요 없는 경우에 적합하다.

최대 용량 : 디스크의 수 x 디스크의 용량

• RAID 1 (미러링) 

미러링이란 어떤 데이터를 하나 더 생성하여 관리하는 것으로 데이터의 안정성을 추구하며 즉, 하나의 데이터가 저장될 때마다 백업 데이터를 하나 더 생성하여 관리한다고 생각하면 된다.
이 때문에 RAID 1은 동일한 데이터를 가진 최소 두 개의 드라이브로 구성된다.
RAID 1로 구성한 하드는 한 쪽이 망가져도 다른 디스크에 동일한 데이터가 존재하기 때문에 이 디스크가 정상작동 중이라면, 데이터 유실이 발생하지 않는다.
각 드라이브를 동시에 읽을 수 있으므로 단일 디스크 구성과 비교했을 때 읽기 성능은 향상되지만 쓰기 성능은 동일한 성능을 보인다.

 

 

[장점]

각 Disk를 동시에 읽을 수 있어 읽기능력을 향상(두배), Data를 두개의 Disk에 기록 할 수 있어 하느의 Disk가 손상되어도 나머지 하나의 Disk에 Data가 남아있어 Data의 안전성 확보 가능.
전체 용량의 1/2만 사용할 수 있어 저장용량당 단가가 비싸 비용이 높고 쓰기능력은 향상되지 않음
최대 용량 : (디스크의 수 / 2) x 디스크의 용량특징 : 빠른 기록 속도와 함께 장애 복구 능력이 요구되는 경우에 사용된다

 

 

 

 

• RAID 2 

error 검출 능력이 없는 Disk를 위해 Hamming 오류정정코드를 사용
모든 SCSI Disk가 ECC(에러검출기능)를 탑재하고 있기때문에 사용되지 않음

 

 

• RAID 3 

Data 저장을 위한 Disk외에 하나의 Disk에 에러검출을 위한 패러티 정보를 저장하고 Disk에 장애가 발생하였을 경우 남아있는 Disk 들을 Exclusive OR (XOR)연산을 통해 복구

 

 

 

[장점]

큰 용량의 Data를 안정적으로 기록시킬 때 용이, Single user, Single tasking 환경에 적합
적은양에 Data에는 비 효율적

[단점]

패리티 디스크 쪽도 데이터를 갱신해줘야 하므로 부하가 생길 수 있다.
패리티 디스크가 고장나면 문제가 생길 수 있다.

[특징]

패리티 정보 저장 및 추후 복구를 위해 XOR 연산이 필요하며, 이 때문에 고가의 RAID 컨트롤러는 XOR 연산을 담당하는 프로세서를 따로 장착하고 있다.

[RIAD 3과 RAID 4의 차이] - 분산 저장단위

RAID 3 데이터를 바이트(byte) 단위로 나눠 디스크에 동등하게 분산 기록.
RAID 4 데이터를 블럭 단위로 나눠 기록.

☞ RAID 3는 드라이브 동기화가 필수적이라 많이 사용되지 않고 RAID 4를더 많이 쓴다고 한다.

패리티 정보 기록용 디스크 1개만을 제외한 나머지 디스크를 모두 스트라이핑으로 묶어 사용하게 되므로 저장 용량에서도 유리하며, 패리티 정보를 별도의 디스크에 저장하므로 스트라이핑 된 하드디스크 중 하나가 고장나도 패리티 정보 디스크를 통해 복구가 가능하다.

최소 드라이브 개수 : 3
최대 용량 : (디스크의 수 - 1) x 각 디스크의 용량

 

 

• RAID 4 

하나의 Disk에 패러티 정보를 저장하고, 나머지 Disk들에게 Data를 저장
어느 한 disk가 손상되어도 패러티 정보가 있는 Disk로 복구 가능

 

[장점]

큰 Data의 전송시간을 줄일 수 있음
모든 Disk에서 I/O발생 병목현상 발생(패러티 정보갱신), 패러티 Disk도 같이 손상시 복구 어려움

대형 스트라이프를 사용하며, 이는 사용자가 어떤 단일 드라이브로부터라도 레코드를 읽을 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 데이터를 읽을 때 중첩 입출력의 장점을 취할 수 있도록 한다.

모든 쓰기 작업은 패리티 드라이브를 갱신해야 하므로, 입출력의 중첩은 불가능하다.

[특징]

저렴한 가격으로 장애 복구 능력이 요구되거나 빠른 판독 속도가 필요한 경우에 사용된다. 다량의 데이터 전송이 요하는 CAD나 이미지 작업에 적합하다.

최소 드라이브 개수 : 3

최대 용량 : (디스크의 수 - 1) x 디스크의 용량

 

 

• RAID 5 

RAID 3, 4에서 별도의 패리티 정보 디스크를 사용함으로써 발생하는 문제점을 보완하는 방식.

[특징]

작고 랜덤한 입출력이 많은 경우 더 나은 성능을 제공한다.
빠른 기록속도가 필수적이지 않다면, 일반적인 다중사용자 환경을 위해 가장 좋은 선택이다.
최소한 3대, 일반적으로는 5대 이상의 드라이브가 필요하다.

• RAID 6 

RAID 5와 같은 개념이지만 다른 드라이브들 간에 분포되어 있는 2차 패리티 정보를 넣어 2개의 하드에 문제가 생겨도 데이터를 복구할 수 있게 고안되었다.

1개의 하드에 저장될 용량을 2개의 하드로 패리티 정보를 저장하는 꼴이므로 전체 용량의 1/3만 사용 가능하게 된다.

보통 4개 이상의 하드 디스크로 구성하며 RAID 5보다 더욱 데이터 안정성을 고려하는 시스템에서 사용한다.

 

 

 

[특징]

최소 드라이브 개수 : 3
최대 용량 : (디스크의 수 - 2) x 디스크의 용량

컨트롤러로서 내장되어 있는 실시간 운영체계를 사용하며, 속도가 빠른 버스를 통한 캐시, 독자적인 컴퓨터의 여러 가지 특성들을 포함하고 있다.

패리티 정보를 처리하는 하나의 CPU가 존재해 시스템의 성능을 높여준다

• RAID 0 + 1 

네개 이상의 Disk를 2개씩 RAID 0(스트라이핑)구성하고 다시 RAID 1(미러링)으로 구성

     

 

 

 

• RAID 1 + 0 

RAID 0+1의 단점인 Data의 안정성 미흡(두개이상 Disk가 Fault될 경우 전체 구성이 깨지는 문제)를 보안한 기술.

 

 

• RAID 53 

RAID-3보다 높은성능을 제공하지만, 값이 더 비싸다.

• JBOD(Just Bunch of Disks) 

Just Bunch of Disks의 약어로 RAID 규격은 아니다.

다만 여러 대의 하드 디스크를 묶어 하나의 하드처럼 보이게 만든다는 점에서 RAID와 비슷하기 때문에 함께 쓰이고, RAID 지원 컨트롤러에서 JBOD 역시 지원하는 일이 많은 것이다.

단순히 물리적인 여러 하드를 모아서 하나의 큰 용량을 제공하는 하드처럼 보이게 만드는 방식으로 스패닝(Spanning)으로도 불린다.

디스크 전체 용량을 사용한다는 점에서 RAID 0과 같지만 RAID 0처럼 데이터를 분산 저장하는 게 아니라 디스크 순서대로 저장하기 때문에 대용량 디스크를 만들 수 있지만 실제 성능 향상은 없다. 디스크 종류/용량에 제한을 받게 되는 RAID 규격과 달리 각기 다른 용량의 디스크도 묶을 수 있다는 장점이 있다.