[운영체제] RAID의 개념과 종류(스트라이핑, 미러링)

RAID(Redundant Array of independent Disks)

• RAID는 디스크 고장 시 그대로 복구할 수 있도록 2개 이상의 디스크에 데이터를 저장하는 기술이다.
• 즉, RAID를 통해서 디스크의 기계적인 장애로부터 사용자의 데이터를 안정적으로 지킬 수 있다.
• RAID 기법은 저용량, 저성능, 저가용성인 디스크를 배열 구조로 중복 구성함으로써 고용량, 고성능, 고가용성 디스크를 대체하고자 한다.
• 데이터 분산 저장에 의한 동시 엑세스가 가능하며, 병렬 데이터 채널에 의한 데이터 전송 시간이 단축되는 장점이 있다.

 

RAID에서 사용하는 기술

① 스트라이핑(Striping)

• 스트라이핑 기술은 연속된 데이터를 여러 개의 디스크에 라운드로빈 방식으로 기록하는 기술이다. 
• 이 기술은 프로세서가 하나의 디스크에서 읽어 들이는 것보다 더 빠르게 데이터를 읽거나 쓸 수 있다면 매우 유용하다.
• 즉, 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 있다.

 

② 미러링(Mirroring)

• 미러링 기술은 디스크에 에러가 발생 시 데이터의 손실을 막기 위해, 추가적으로 하나 이상의 장치에 중복 저장하는 기술이다.
• 두 개의 디스크로 구현했을 경우, 하나의 디스크에 에러가 발생해도 다른 디스크의 데이터는 그대로 보존된다. 그래서 미러링 기술을 결함 허용이라고도 부른다.
• 이 기법은 하드웨어 방법뿐만 아니라, 소프트웨어적으로도 구현 가능하다.

 

RAID의 종류

① RAID 0(Stripe, Concatenate)

• 최소 2개의 디스크로 구성된다.
• 작은 디스크를 모아 하나의 큰 디스크로 만드는 기술로 장애 대응이나 복구 기능은 별도로 구성된다.
• Disk Striping은 데이터를 나누어 저장하지만 중복 저장하지는 않기 때문에 디스크 장애 발생 시 복구할 수 없다.

 

② RAID 1(Mirroing)

• Disk Mirroring은 여러 디스크에 데이터를 완전 이중화하여 저장하는 방식으로, RAID에서 가장 좋은 방식이지만 비용이 많이 발생한다. Disk Mirroring 방식은 디스크 장애 시에 복구도 가능하고 디스크 Read와 Write가 병렬적으로 실행되어서 속도가 빠른 장점을 가진다.

 

③ RAID 2(Hamming Code ECC)

• ECC 기능이 없는 디스크의 오류 복구를 위하여 개발되었따.
• Hamming Code를 이용하여 오류를 복구한다.
• RAID 2는 ㅂ려도의 디스크에 복구를 위한 ECC를 저장하는 것을 말한다.

 

④ RAID 3(Parity ECC)

• Parity정보를 별도 Disk에 저장(Byte 단위 I/O)한다.
• 1개의 디스크 장애 시 Parity를 통해 복구 가능하다.
• RAID 0(Stripping)으로 구성된 데이터 디스크의 입출력 성능은 향상되나, Parity 계산 및 별도 디스크 저장으로 Write 성능이 저하된다.

 

⑤ RAID 4(Parity ECC, Block 단위 I/O)

• Parity 정보를 별도 Disk에 저장한다,
• 데이터는 Block 단위로 데이터 디스크에 분산 저장한다.
• 1개의 디스크 장애 시 Parity를 통해 복구 가능하다.
• RAID 0(Stripping)으로 구성된 데이터 디스크의 입출력 성능은 향상되나, Parity 계산 및 별도 디스크 저장으로 Write 성능이 저하된다.
• 1개 디스크의 오류에도 장애 복구가 가능하다. 컨트롤러 layerr에서 오류 디스크 격리 및 Hot Spare Disk를 이용해 데이터를 복구한다.
• RAID 4는 RAID 3와 동일하나 Parity를 Block 단위로 관리하는 것만 차이가 있다.

⑥ RAID 5(Parity ECC, Parity 분산 저장)

• 분산 Parity를 구현하여 안정성이 향상되었다.
• 최소 3개의 디스크가 요구된다.(일반적으로는 4개로 구성)

 

⑦ RAID 6(Parity ECC, Parity 분산 복수 저장)

• 분산 Parity가 적용된 RAID 5의 안정성 향상을 위해 Parity를 다중화하여 저장한다.
• 대용량 시스템에서 장애 디스크가 복구되기 이전에 추가적인 장애가 발생되면 복구가 불가한 문제를 해결하기 위해 개발되었다.
• 장애가 발생된 상황에서 추가적인 디스크 장애가 발생해도 정상 동작한다.

 

⑧ RAID 7

• 하드웨어 컨트롤러에 내장되어 있는 실시간 운영체제를 사용하여 구성하는 방식으로 속도가 빠른 버스를 이용하고, 독자적인 여러 가지 특성들을 제공한다. 현재 하나의 업체에서만 이 방식을 사용한다.

 

⑨ RAID 0+1

• 디스크 2개를 RAID 0의 스트라이핑 기술로 구성하고, 다시 RAID 1의 미러링으로 구성하는 방식으로 최소 4개의 디스크가 필요하다. 만약, 6개의 디스크라면 보통 3개를 RAID 0으로 구성 후에 다시 RAID 1로 구성한다.

 

⑩ RAID  10

• RAID 0+1의 반대의 개념이라고 볼 수 있는데, 디스크 2개를 먼저 미러링으로 구성하고 다시 스트라이핑 하는 방식이다.

 

⑪ RAID 53

• RAID 53 방식에 별도로 스트라이프 어레이(Array)를 구성하는 방식이다. 이 방식은 RAID 3보다 높은 성능을 제공하지만, 구성 비용이 많이 든다.

 

참고자료
이기적 환상의 콤비 정보보안기사 필기+실기
CentOS 7으로 리눅스마스터 1급 정복하기
https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_RAID_levels