RAID(Reduncdnat Array of Independent Disks)
여러 개의 물리적인 디스크 드라이브를 하나의 논리적인 보조기억장치로 사용하는 기술로 주로 데이터의 안전성을 높이거나 높은 성능을 위해 사용된다. 하드 디스크와 SSD에 사용된다.
RAID의 종류
여러 개의 하드 디스크나 SSD를 마치 하나의 장치처럼 사용하는 RAID를 구성하는 방법은 여러 가지가 있다. RAID 구성 방법을 RAID레벨이라 표현한다.
01 RAID0
여러 개의 보조기억장치(하드 디스크 또는 SSD)에 데이터를 단순히 나누어 저장하는 구성 방식이다. 이때 나뉜 데이터를 스트라이프(Stripe)라고 하며 각 디스크는 번갈아 가면 Stripe를 저장한다. 이런 분산된 저장 방식을 스트라이핑(Striping)이라고 한다.
동시에 여러 디스크에서 데이터를 읽거나 쓸 수 있어 성능이 향상된다. 그렇기에 4TB저장 장치 한개를 읽고 쓰는 속도보다 RAID0로 구성된 1TB저장 장치 네 개의 속도가 이론상 네 배가량 빠르다.
단점
데이터 안전성 부족 : RAID0은 하나의 디스크에 문제가 발생하면 다른 모든 디스크의 정보를 읽는데 문제가 생길 수 있다. 어느 하나라도 실패하면 전체 데이터가 손실 될 수 있다.
사용 예시
주로 성능 향상이 필요하고 데이터의 백업이나 안전성이 크게 중요하지 않는 환경에서 사용된다. 비디오 편집, 게임 환경에서와)=
02 RAID1
미러링(Mirroring) 이라고 불리는 방식으로 데이터 복사본을 만드는 방식이다.
장점
데이터 안전성 향상 : 하나의 디스크에 문제가 발생해도 나머지 디스크에 있는 복사본을 통해 데이터를 복구할 수 있다.
읽기 성능 향상 : 데이터를 여러 디스크에 병렬로 읽을 수 있어 읽기 성능이 향상된다.
간편한 복구 : 하나의 디스크에 문제가 생겼을 때 다른 디스크에 있는 복사본으로 복구가 용이하다.
단점
용량 효율 감소 : 모든 데이터가 복사되므로 사용 가능한 용량이 RAID0에 비해 반으로 줄어든다.
쓰기 성능 저하 : 데이터를 쓸 때 원본과 복사본 두 군데에 동시에 작성되므로 RAID0에 비해 쓰기 성능이 저하될 수 있다.
비용 증가 : 데이터를 복사하여 저장하기 때문에 디스크의 용량이 두 배로 필요하므로 지용이 증가한다.
사용 예시
데이터의 안전성이 중요한 환경에서 사용된다. 중요한 서버나 데이터베이스 시스템에서 사용하여 데이터 손실을 최소화하고 가용성을 높이는데 사용된다.
03 RAID4
RAID1처럼 완전한 복사본을 만드는 대신 오류를 검출하고 복구하기 위한 추가적인 정보(Parity bit)를 저장한다. 각 디스크에는 데이터 블록이 저장되고 하나의 디스크에는 해당 브록들의 패리티 정보가 저장된다. 이렇게 하면 RAID4는 RAID0의 스트라이핑을 기반으로 하면서도 오류 검출과 복구 기능을 가진다.
오류를 검출하는 패리티 비트
원래 패리티 비트는 오류 검출만 가능할 뿐 오류 복구는 불가능하다. 하지만 RAID에서는 패리티 값으로 오류 수정도 가능하다.
1) RAID4에서는 패리티 정보를 저장한 장치로써 나머지 장치들의 오류를 검출 복구한다.
2) 패리티 비트는 본래 오류 검출용 정보지만 RAID에서는 오류 복구도 가능하다.
단점
패리티 디스크 병목 현상 : RAID4에서는 패리티 정보를 저장하는 특정 디스크에 쓰기 작업이 집중되므로 이 디스크가 병목현상을 일으킬 수 있다.
쓰기 성능 저하 : 데이터를 저장할 때마다 패리티를 계산하고 저장해야 하므로 쓰기 작업이 느려질 수 있다.
04 RIAD5
여러개의 하드 디스크에서 데이터와 패리티 정보를 분산하여 저장하는 방식이다. 여러 디스크에서 데이터 블록을 분산 저장하면서 동시에 해당 블록들에 대한 패리티도 생성하여 저장한다. 이때 하나의 디스크엠나 패리티가 저장되는 것이 아니라 모든 디스크에 패리티가 순서대로 저장되어 데이터의 안전성을 확보한다.
장점
안전성 : 하나의 디스크에 장애가 발생하도 나머지 디스크에 데이터와 패리티 정보를 통해 손상된 데이터를 복구할 수 있다.
용량 효율 : 데이터와 패리티를 균등하게 분산 저장하기 때문에 용량을 효율적으로 사용한다.
읽기 성능 : 여러 디스크에서 병렬로 읽어오므로 향상된다.
단점
쓰기 성능 : 쓰기 작업시에는 추가적인 패리티 계산이 필요하므로 쓰기 성능이 RAID0이나 RAID1에 비해 떨어진다
05 RAID6
RAID 6는 RAID5와 유사하지만 여기에 추가적인 패리티 정보를 하나 더 사용하는 방식이다. 그러므로 두 종류의 패리티(오류를 검출하고 복구할 수 있는 수단)를 통해 안전성을 높인다.
장점
더 높은 안전성 : RAID5보다 더 많은 디스크에 대한 복구 능력을 제공한다. 두 개의 패리티 정보를 사용하기 때문에 두 디스크까지 복구 가능하다.
단점
쓰기 성능 : 복잡한 패리티 계산이 필요하므로 쓰기 성능이 떨어진다.
복잡성 : 두 개의 패리티 정보를 유지하고 관리해야 하기 때문에 RAID5보다 복잡하다.
정리
각 RAID레벨마다 장단점이 있다. 어떤 상황에서 무엇을 최우선으로 원하는지에 따라 최적의 RAID레벨은 달라질 수 있다. 각 RAID레벨의 대략적인 구성과 특정을 아는 것이 중요하다.
참고 : 본 내용은개발자를 위한 컴퓨터공학 1: 혼자 공부하는 컴퓨터구조 + 운영체제강의를 수강하여 작성하였습니다. https://www.inflearn.com/course/%ED%98%BC%EC%9E%90-%EA%B3%B5%EB%B6%80%ED%95%98%EB%8A%94-%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0%EA%B5%AC%EC%A1%B0-%EC%9A%B4%EC%98%81%EC%B2%B4%EC%A0%9C/dashboard
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