RAID(Redundant Array of Independent[Inexpensive] Disks)
- 여러 개의 하드디스크가 있을 때, 동일한 데이터를 다른 위치에 중복해서 저장하는 방법
- 데이터를 여러 개의 디스크에 저장하여 입출력 작업이 균형을 이루게 되어 전체적인 성능을 향상시킴.
- 운영체제에서 하나의 RAID는 논리적으로 하나의 디스크로 인식하여 처리됨.
- 현재 RAID는 데이터를 기록하는 방식과 에러를 체크하는 패리티(Parity)나 ECC(Error Check & Correction) 사용 등 구성 방법에 따라 다양한 형태로 존재함.
- 초기의 RAID는 저용량 하드디스크를 하나의 디스크로 확장하여 사용하는 것이 주류였으나, 현재는 백업을 가능하게 하고 안정적인 데이터의 보존과 유지 기능, 속도 향상 등에 사용함.
- RAID의 구성은 소프트웨어적 구현과 하드웨어적 구현 등 다양한 방법으로 가능함.
- 소프트웨어 RAID는 비용적인 측면에서 유리하나, 보다 나은 성능을 위해서는 하드웨어 RAID가 좋음.
- 하드웨어 수준의 RAID에서 주목할 기능
- 핫스왑 베이(Hot Swap Bay) : 전원이 켜져 있는 상태에서 하드 드라이브 교체 가능
# RAID에서 사용하는 기술
(1) 스트라이핑(Striping)
- 연속된 데이터를 여러 개의 디스크에 라운드로빈 방식으로 기록하는 기술
- 프로세서가 하나의 디스크에서 읽어 들이는 것보다 더 빠르게 데이터를 읽거나 쓸 수 있다면 유용함.
- 서로 겹쳐서 읽거나 쓸 수 있도록 설계된 네 개의 드라이브가 있을 경우, 보통 하나의 섹터를 읽을 수 있는 시간에 네 개의 섹터를 동시에 읽을 수 있음.
(2) 미러링(Mirroring)
- 디스크에 에러가 발생 시, 데이터 손실을 막기 위해 추가적으로 하나 이상의 장치에 중복 저장하는 기술
- 두 개의 디스크로 구현했을 경우, 하나의 디스크에 에러가 발생해도 다른 디스크의 데이터는 그대로 보존됨.
- 그래서 미러링 기술을 결함 허용(Fault-tolerance) 라고도 부름.
- 이 기법은 하드웨어 방법뿐만 아니라, 소프트웨어적으로도 구현 가능함.
# RAID의 종류
① RAID-0
- 스트라이핑 기술을 사용하여 빠른 입출력 속도를 제공함.
- 데이터를 중복이나 패리티 없이 디스크에 분산하여 기록함.
- 처리속도는 빠르나 구성된 디스크 중에 하나라도 오류가 발생하면 데이터 복구가 불가능함.
② RAID-1
- 미러링 기술을 사용하여 두 개의 디스크에 데이터를 동일하게 기록함.
- 스트라이핑 기술은 사용하지 않으며, 각 드라이브를 동시에 읽을 수 있어서 읽기 성능은 향상되나 쓰기 기능은 단일 디스크와 같음.
- 디스크 오류 시 데이터 복구 능력은 탁월하지만, 중복 저장으로 인한 디스크의 낭비가 50%에 이름.
③ RAID-2
- 디스크들은 스트라이핑 기술을 사용하여 구현하고, 디스크들의 에러를 감지하고 수정하기 위해 ECC(Error Check & Correction) 정보를 사용함.
④ RAID-3
- 스트라이핑 기술을 사용하여 디스크를 구성하고, 패리티 정보를 저장하기 위해 별도로 하나의 디스크를 사용함.
- 입출력 작업이 동시에 모든 디스크에 대해 이루어지므로 입출력을 겹치게 할 수 있음.
- 보통 대형 레코드가 많은 시스템에서 사용됨.
⑤ RAID-4
- 블록 형태의 스트라이핑 기술을 사용하여 디스크를 구성함.
- 단일 디스크로부터 레코드를 읽을 수 있고, 데이터를 읽을 때 중첩 입출력의 장점이 있음.
- 쓰기 작업은 패리티 연산을 해야 하고, 패리티 디스크에 저장해야 하기 때문에 입출력의 중첩이 불가능하고, 시스템에 병목 현상이 발생할 수 있음.
⑥ RAID-5
- 패리티 정보를 이용하여 하나의 디스크가 고장이 발생할 경우에도 사용이 가능한 구성 방식
- 최소 3개의 디스크로 구성해야 함.
- 패리티 정보는 별도의 디스크를 사용하지 않고, 구성된 디스크에 분산하여 기록하지만 데이터를 중복 저장하지는 않아 가장 보편적으로 사용됨.
- 디스크에 쓰기 제한 주소를 지정하므로 모든 읽기 및 쓰기가 중첩될 수 있음.
- 작고 랜덤한 입출력이 많은 경우에 더 나은 성능을 발휘함.
- 디스크 사용 공간을 살펴보면 최소 디스크의 구성이 3대이므로 3개로 구성 시에는 33.3%, 4개로 구성하면 25%, 5개로 구성하면 20% 가 패리티 공간으로 사용됨.
- RAID-0의 단점인 결합 허용을 지원하지 않는 점과 RAID-1의 저장 공간의 비효율성을 보완한 레벨로 디스크의 개수를 늘릴수록 저장 공간의 효율성이 높아짐.
⑦ RAID-6
- 전체적인 구성은 RAID-5와 비슷하지만 디스크에 2차 패리티 구성을 포함함으로써 매우 높은 고장 대비 능력을 발휘함.
- RAID-5인 경우에는 1개의 디스크 오류에만 대처가 가능해서 2개의 디스크에 오류가 발생하면 데이터를 복구할 수 없음.
- 그러나 RAID-6은 2개의 패리티를 사용하여 2개의 디스크 오류에도 데이터를 읽을 수 있음.
- 2개의 패리티를 사용하므로 최소 4개의 디스크로 구성해야 하며, RAID-5에 비해 디스크의 공간 효율성은 떨어짐.
- 복잡한 알고리즘으로 인하여 처리속도는 떨어지나 데이터에 대한 신뢰도는 향상됨.
- 디스크 사용 공간을 살펴보면 최소 디스크의 구성이 4개이므로 4개로 구성 시에는 50%, 5개로 구성하면 40%, 6개로 구성하면 33.3% 가 패리티 공간으로 사용됨.
⑧ RAID-7
- 하드웨어 컨트롤러에 내장되어 있는 실시간 운영체제를 사용하여 구성하는 방식
- 속도가 빠른 버스를 이용하고, 독자적인 여러 가지 특성을 제공함.
- 현재 하나의 업체에서만 이 방식을 제공함.
⑨ RAID 0+1
- 디스크 2개를 RAID-0의 스트라이핑 기술로 구성하고, 다시 RAID-1의 미러링으로 구성하는 방식으로 최소 4개의 디스크가 필요함.
- 만약, 6개의 디스크라면 보통 3개를 RAID-0으로 구성한 후에 다시 RAID-1으로 구성함.
⑩ RAID 1+0(RAID 10)
- RAID 0+1의 반대 개념이라고 볼 수 있는데, 디스크 2개를 먼저 미러링으로 구성하고 다시 스트라이핑하는 방식
⑪ RAID-53
- RAID-3 방식에 별도로 스트라이프 어레이(Array)를 구성하는 방식
- 이 방식은 RAID-3 보다 높은 성능을 제공하지만, 구성 비용이 많이 듦.
내용 출처 : 리눅스마스터 1급 정복하기(정성재, 배유미 공저, 북스홀릭)
이미지 출처 : 위키피디아
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