디스크 RAID 구성 종류

저장장치를 서로 묶어 하나의 디스크처럼 사용하여 안정성을 높이거나 높은 퍼포먼스를 구현하기위하여 사용되는데, 이전에는 저장장치의 성능이 부족하여 폐기하기는 아깝고, 사용하자니 성능이 부족하여 RAID를 구성하여 저장장치를 재활용할 목적으로 사용하다가 현재는 저장장치의 기술이 발전함에따라 안정성이나 보다 더 높은 퍼포먼스를 실행하기 위하여 사용된다, 이때 사용되는 레이드 구성도 다양하여 이 레이드 구성방법에 대해서 몇가지 알아보도록 하겠다.

 

RAID 란?

Redundant Array of Inexpensive/Independent Disk 의 약자로 정렬을 통해 저렴 또는 독립적인 디스크로 해석하면 되는데 근래에는 저장장치의 성능이 꾀나 높은 편에 속하여 현재는 저렴의 개념보다는 독립적인 개념으로 성능이나 기능을 이용하고자 하여 사용된다

쉽게 말해 하드디스크 들을 서로 병렬이나 직렬로 또는 다양하게 엮어 사용하여 하나의 디스크 또는 두개의 디스크를 하나 형태로 만드는 개념이다

 

 

 

RAID 레벨

RAID는 구성방법에 따라 여러개의 레벨로 표현되며 이 레벨에 따라 사용 용도와 사용 방법이 결정 되며 이러한 방법을 RAID LEVEL 이라고 한다, 주로 데이터를 저장하는 NAS나 SERVER에서 사용되며 이 레이드구성을 위해서는 반드시 최소 2개 이상의 디스크가 있어야 설정이 가능하다 레이드는 RAID 0, RAID 1, RAID 1E, RAID 10, RAID 5, RAID 50, RAID 6, RAID 60 가 있으며 그 외의 RAID 2, RAID 3, RAID 4는 현재 이론적으로는 정의되어 있지만 실제로 사용되지는 않는다

 

실제 사용되는 레이드의 특징은 아래의 표와 같다.

	RAID 0	RAID 1	RAID 1E	RAID 10	RAID 5	RAID 50	RAID 6	RAID 60
최소 디스크 수	2	2	3	4	3	6	4	8
내 결함성	없음	1 disk	1 disk	1 disk	1 disk	1 disk	2 disks	2 disk
디스크 공간 오버 헤드	없음	50%	50%	50%	1 disk	2 disks	2 disks	4 disks
읽기 속도	빠름	빠름	빠름	빠름	느림	느림	느림	느림
쓰기 속도	빠름	순조로움	순조로움	순조로움	느림	느림	느림	느림
하드웨어 비용	저렴한편	디스크가 비쌈	디스크가 비쌈	디스크가 비쌈	비쌈	매우비쌈	매우비쌈	매우비쌈

참고 www.raid-calculator.com/

 

단일 디스크 I/O

디스크를 전부 병렬 연결시켜 디스크가 순차적으로 읽고 쓰이는 방식으로 가장 일반적인 방식으로, 1번 디스크가 사용되면 다음의 2번 디스크가 사용되는 방식으로 가장 일반적인 형태이다.

그림으로 설명된다면 위와 같다.

 

 

RAID 0 / Striping

RAID 가 가장 처음 등장 당시 RAID, Redundant Array of Inexpensive 로 칭하던 시절 출시된 방법으로 서로의 디스크를 합체하여 하나로 묶는 형태를 말한다. 500GB 디스크와 500GB 디스크가 있다면 1TB 로 묶어 사용하고 데이터를 여러조각으로 나누어 각각의 디스크에 순서대로 저장하며 DISK1 과 DISK2 의 디스크 읽기 쓰기가 서로 각각 이루어지기 때문에 단일 디스크에 비해 2배 못미치는 성능을 발휘한다, 하지만 레이드로 묶여있는 디스크는 서로 묶여 하나의 디스크로 인식되어있어 있다 때문에 하나의 디스크라도 손상된 경우 나머지 디스크는 사용할 수 없게 된다.

장점 : 엮여있는 모든 디스크를 활용할 수 있어 디스크의 성능이 좋아진다.

단점 : 안정성이 낮아 하나의 디스크라도 손상이 나오는경우 디스크 전체가 깨지게 된다.

 

RAID 1 / Mirroring

RAID 0 과의 반대로 안정성에 방향을 둔 레벨로 데이터 저장소를 서로 복제형태로 하나의 데이터를 양쪽에 디스크에 동일하게 기록 한다, 데이터의 저장용량은 줄어들지만 데이터를 양쪽에 각각 보관함으로써 안정성을 높였다.

장점 : 데이터 기록이 양쪽에 보관되므로 하나의 디스크에 손상이 있어도 나머지 디스크에서 값을 기록하고 있기 때문에 보다 안정적인 데이터 보관이 가능하다.

단점 : 전체 디스크에서 사용할 수 있는 용량은 반절이 되므로 높은 비용이 요구된다.

 

 

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레이드 2,3,4 의 경우 현재는 사용되지 않는 기술로 어떤 단위에 의해 패리티를 관리하는지에 따라 다르다 하지만 디스크를 저장하는 속도 문제의 이슈로 거의 사용되지 않는다.

 

RAID 2 / Hamming Code ECC - 비트 단위

RAID 0과 같은 구성이지만 디스크의 오류 검사 를 위하여 ECC(Error Correction Code) 가 기록되며 섹터/읽기 오류 보호 및 복구가 가능하지만 물리적인 ECC를 위한 드라이브가 손상되는 경우 디스크가 손상되며 RAID 4가 출시되면서 현재는 사용하지 않는 레이드 레벨이다.

 

RAID 3 / Rapaller Trasfer With Parity - 바이트 단위

주로 압축되지 않은 비디오 편집 이나 순차적으로 읽기 쓰기에 가장 높은 전송속도를 요구하는 프로그램에서 적합하며 데이터가 엮여있는 디스크들과 같이 단위별로 공유되어 저장되며 값을 읽거나 쓰거나 수정이 이뤄질경우 모든 디스크가 회전되어야하고 여러 요청을 동시에 처리할 수 없어 이론상으로만 존재하며 현재는 사용되지 않는 레벨이다.

 

RAID 4 / Independent Data Disks With Shared Parity Disk - 워드 단위

RAID 3번보다 조금더 개선된 형태로 워드 단위로 패리티를 관리하며 새로 추가 된 디스크가 0 바이트로 완전히 채워지면 패리티의 재 계산없이 빠르게 확장 할 수 있다는 장점이 있지만 거의 사용되지 않는다.

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RAID 5 / Distribute Parity

RAID 4 의 문제점인 병목현상을 개선하여 나온 레이드 레벨로써, RAID 2,3,4 에서의 Parity 를 하나의 디스크로 몰아 두지 않고 Paryty의 분산 구성하여 RAID 2,3,4 에서의 병목현상을 줄인 레벨로 보면 되겠다, 안정성은 물론 성능까지 어느정도 보장되어 일반적인 스토리지구성에 가장 많이 사용되는 방법이다, 또한 이 방법으로 구성하려면 최소한 3개 이상의 하드가 필요로 하며 하나의 드라이브가 고장나더라도 다른 디스크의 어레이로 대체하여 작동이 가능하다 또한 읽고 쓰기 작업을 여러 드라이브에서 확장하여 사용하기 때문에 단일 드라이브 보다는 성능이 좋고, 안정성 또한 뛰어나기 때문에 가장 많이 사용된다, 디스크는 최소 3개이상을 사용하여야 하지만 통상 구성시에는 5개의 디스크를 사용하여야 제 성능을 발휘 할 수 있겠다.

장점 : 디스크가 고장 나더라도 남은 디스크를 통해 복구를 할 수 있으며 안정성과 성능또한 단일 구성보다 좋은 성능을 보여준다.

단점 : 가장 일반적으로 많이 사용되는 방식으로 단점은 크게 없으며, 최대용량이 구성한 디스크의 하나뺀 디스크 용량으로 디스크의 수치 -1 X 디스크 갯수 이다.

 

RAID 6 / distributed parity schemas

RAID 5 와 비슷한 형태를 가지고 있지만 디스크에 2차 패리티 구성을 포함하여 디스크가 2개 손상되어도 복구가 가능한 형태가 되겠다, 2개의 패리티를 사용하므로 최소 4개의 디스크를 구성해야 하며 RAID 5 보다 더 높은 안정성을 자랑한다, 단순히 RAID 5 보다 복구할 디스크의 갯수가 하나 더 늘어났다고 보면 되겠다.

위와같이 Parity 가 2개씩 보관되어 공간 효율성은 떨어지나, 안정성을 보다 더 높여 RAID 6 도 많이 사용되는 편이다.

 

RAID 7 / Using Controller

하드웨어 내 컨트롤러가 내장되어 있는 운영체제를 통해 구동되며 제조사에서 여러 특성을 보여준다, 따라서 공식적인 분류는 아니며 특정 컨트롤러에 의해 관리 된다.

 

RAID 1+0 or RAID 0+1

RAID 0 과 RAID 1을 혼합하여 섞어둔 방법으로 RAID 0의 빠른 속도와, RAID 1의 미러링 구성을 통해 안정성을 보안한 방법으로 최소 디스크가 4개 이상의 짝수로 구성되어야 한다.

위와 같이, RAID1로 최초 구성하여 RAID 0으로 묶어 사용하거나,

 

RAID 0 으로 먼저 묶은 뒤, RAID 1로 구성하여 미러링을 구성하는 형태로 구성된다

장점 : 높은 성능을 보여주며, 미러링을 통해 안정성까지 보장한다.

단점 : RAID1 의 같은 단점으로 디스크의 최대 용량을 반절만 사용 할 수 있다는 단점이 있다.