RAID 레이드 구성 및 이해

레이드(RAID) 구성 및 이해

 

 

<레이드(RAID)란 무엇인가>

여러개의 하드디스크에 데이터를 나눠서 분산, 중복 저장하는 기술을 말한다.

레이드(RAID)란 Redundant Array Inexpensive Disks의 약어이며,

의미는 값싼 디스크를 여분으로 배치한다 는 뜻이다.

 

1988년 버클리의 David Patterson, Garth Gibson, Randy Katz가 SIGMOD에

'A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks(RAID)라는 논문을 발표하면서 시작되었다.

이 논문은 CPU나 메모리의 향상된 성능에 비해 하드디스크의 성능이 따라가지 못해 성능이 저하되는

것이며 하드디스크르르 여러개 중복 배열하여 성능과 신뢰성을 높일수 있다는 내용을 말하고 있다.

 

쉽게 이야기 하면 파티션이 하나의 하드디스크를 여러개의 하드디스크처럼 사용할수 있는 것이라면,

RAID는 여러개의 하드디스크를 하나의 하드디스크처럼 사용할수 있게 해 주는 의미이다.

 

 

 

 

 

<레이드(RAID) 장단점>

DATA보안성 : 복수의 하드디스크를 사용함으로 데이터를 보호할수 있다.

결함허용도 : 결함 허용편차나 범위를 입력하여 결함으로 부터 복귀할수 있도록 한다.

가용성과 성능의 향상 : 가용성과 성능을 높일수 있다.

용량 증가 및 통합: 드라이브의 용량을 통합 또는 증가시킬 수 있다.

비용 : 비용이 많이 드는 편이다.

한계 : 레이드의 신뢰성의 한계

 

 

 

 

 

<레이드의 시스템>

 

스트라이핑(striping)

여러개의 하드디스크 드라이브를 1개의 논리적인 스토리지 단위로 조합하는 방식이다.

여러개의 하드디스크에 분산되어 기록되기 때문에 높은 성능을 낼수 있다.

하지만 데이터가 분산되어 기록되기 때문에 하나의 디스크에 문제가 발생하면

나머지 디스크의 데이터가 무용지물이 되는 단점이 있다.

 

미러링(mirroring)

데이터 중복기술 중 하나이며, 2개의 하드디스크에 동시에 기록되는 방식이다.

데이터의 안정성이 매우 높다. 데이터가 복제되기 때문에 용량 낭비가 심하고

다른 레이드레벨에 비해 성능이 뛰어나지 못하다.

 

패리티(parity)

미러링의 오버헤드 비용과 낮은 성능의 대안으로 데이터를 보호할 수 있는 방법중 하나가 패티리(parity)이다.

패리티 정보를 사용하는 방식으로, 실제적인 데이터값들로부터 측정된 중복정보를 말한다.

패리티는 스트라이핑과 함께 사용되며 하나의 전용 드라이브에 저장될 수 있고, 배열내

모든 드라이브들에 교차되어 있는 데이터와 혼합될 수도 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

<레이드 레벨>

 

레벨	이미지	설명	최소필요디스크	안정성
0		스트라이핑 방식    결함 허용도가 없는 스트라이핑 디스크 배열이며, 성능은 높으나 안정성이 떨어지는 단점이 있다. 패리티를 계산할 필요가 없어 오버헤드가 없는 장점이 있다. 스트라이핑으로 구성된 디스크중 하나가 고장나면 나머지 드라이브의 데이터가 사용이 불가능하다. 데이터가 중요한 곳에서는 사용이 불가능하다.	2	낮음
1		미러링 방식   복제된 데이터가 한 쌍의 드라이브에 기록되는 방식으로 서로 다른 드라이브에 동일한 데이터가 기록된다. 가용성은 매우 우수하고 하드웨어 재구성이 빠른편이다. 하지만 효율성이 매우 떨어지고, 데이터 저장공간의 낭비가 심하다.	2	높음
2		해밍 코드 ECC를 가진 비트 레벨 스트라이핑   레이드의 표준 기법을 사용하지 않는 유일한 레이드 레벨이다. 패리티가 있는 스트라이핑과 유사하지만 레벨3~7까지 사용되는 것과 유사하지는 않다. 비용이 비싸고 복잡하여 잘 사용되지 않는다. 현재 거의 사용하지 않는다.	3	중간
3		전용 패리티를 가진 바이트 레벨 스트라이핑   패리티가 있는 병렬전송 방식으로 패리티정보가 전용 패리티 디스크로 보내지는 방식이다. 전용 패리티 디스크의 병목현상이 생기는 단점이 있다. 패리티를 저장한 디스크에 문제가 발생되면 데이터가 손실된다. 가용성이 높은 편이며, 결함허용도는 1개의 드라이브가 고장시 견딜수 있도록 되어 있다. 사용이 많지 않다.	3	중상
4		전용 패리티를 이용한 블록 레벨 스트라이핑   패리티를 가진 병렬 배열로 블록 내의 많은 디스크를 따라서 데이터를 스트라이핑 하여 성능향상과 결함 허용도를 제공한다. 스트라이핑 할때 바이트 대신 블록을 사용하는 것을 제외하고 레이트 3과 같은 원리이다.	3	중상
5		분산 패리티를 가진 블록 레벨 스트라이핑   회전식 패리티를 가진 스트라이프 배열로 기록되는 드라이브에 패리티가 업데이트되며, 판독은 모든 드라이브에서 동시에 일어난다. 레이드 레벨 중에서 가장 유명하며, 전용 패리티드라이브를 사용하지 않기 때문에 병목현상을 제거하여 성능을 향상시킨다. 결함허용도는 1개의 드라이브가 없어도 견딜만큼 좋다. 가용성이 매우 높은 편이며, 비용이 적절하다. 결함허용도, 고성능, 저장효율성 3가지 조건을 갖춰 가장 이상적인 조합.	3	높음
6		이중 분산 패리티를 가진 블록 레벨 스트라이핑   이중분산 패리티를 가진 회전식 스트라이프 배열의 구조로 레이드5와 같이 드라이브 배열을 따라서 데이터 블록과 패리티를 스트라이프 한다. 결함 허용도가 매우 높으며, 2개의 드라이브가 고장나도견딜수 있다. 가용성이 아주 탁월하지만, 구축비용이 매우 높다.	4	높음
0 + 1		다중 레이드 레벨 0 + 1  비동기식. 패리티 없이 이중 스트라이핑하고 미러링하는 방식으로 레이드 0으로 스트라이핑 후에 레이드1로 미러링한다. 한개의 드라이브가 고장나더라도 복제된 드라이브를 갖고 있어 결함 허용도와 가용성이 매우 좋다. 구축 비용이 매우 높다.	4	매우높음
1 + 0		다중 레이드 레벨 1 + 0  비동기식. 패리티 없이 미러링이나 스트라이핑 하는 방식으로 레이드 1로 미러링한 후에 레이드 0으로 스트라이핑한다. 결함 허용도가 매우매우 높은 편이며 성능이 우수하다. 구축 비용이 매우 높다.	4,6,8	매우매우높음
기타 다중중첩레벨		레이드 03, 30, 50, 51, 53, 60 다중 레이드 레벨로 레이드 레벨 중에서 가장 혼동스러운 방식이다. 고가형 하드웨어 제어장치가 필요하다.	6,8,10	매우매우높음

 

 

 

 

 

 

<레이드의 구성>

 

하드웨어 레이드

하드웨어 레이드 컨트롤러를 사용하여 레이드를 구성하는 방식으로

소프트웨어 레이드 구성에 비해 성능이 뛰어나고 안정적이나 비용 부담이 높다.

단순 레이드레벨 이상에서 주로 사용한다.

 

소프트웨어 레이드

하드웨어적인 컨트롤러를 사용하지 않고 소프트웨어를 사용하여 레이드를 구성하는 방식으로

하드웨어 컨트롤러 사용에 비해 성능이나 안전성이 부족하지만 비용 부담이 없다.

단순레이드 레벨에서 주로 사용한다.