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RAID 구조 종류(RAID 0부터 10까지)와 구성 방식 자세한 설명

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[레이드(RAID) 개념 정리] RAID 0, RAID 1, RAID 01 vs RAID 10

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RAID(Redundant Array of Independent Disks)

하드디스크를 병렬로 배열해 사용하는 기법

컴퓨터의 성능을 끌어올리기 위한 방법

저장장치 여러 개를 묶어 고용량·고성능 저장장치 한 개와 같은 효과를 얻기 위해 개발된 기법 나무위키

RAID는 여러개의 디스크를 하나로 묶어 하나의 논리적 디스크로 작동하게 하며, 하드웨어적인 방법과 소프트웨어적인 방법이 있다 위키피디아

하드웨어적인 방법 – 운영체제에 이 디스크가 하나의 디스크처럼 보이게함

소프트웨어적인 방법 – 주로 운영체제 안에서 구현되며, 사용자에게 디스크를 하나의 디스크처럼 보이게함

영어단어 몰라서 찾아봄….

보통 하나의 하드 디스크에 하나 혹은 여러 개의 파티션을 나누어 C, D 와 같이 드라이브 명을 붙여서 사용하곤 한다. 하지만 RAID 기법을 사용하면 2개의 하드디스크가 C 드라이브 하나로 사용되기도 하고(RAID 0), 두 개의 하드에 동일한 내용이 그대로 저장되기도 한다(RAID 1).

이렇게 사용하는 목적과 이유는 무엇일까?

RAID는 몇 가지 규격으로 구성 방식이 정해져 있고, 이 규격은 속도향상 혹은 안정성에 목적을 두고 있다. 그 중에서도 RAID 0과 1, 0 + 1 그리고 5를 많이 사용한다.

📄 RAID 0

스트라이프(Stripe or Striping)

두 개 이상의 하드디스크를 병렬로 연결해, 하나의 하드디스크처럼 이용하는 기술

예를 들어 A, B, C 라는 하드디스크가 RAID 0 으로 연결되어있고 137412231 라는 데이터를 저장하려고 한다면 처음의 1은 A 하드디스크에, 그 다음의 3은 B 하드디스크에 저장되는 식임. 결국 A에는 1, 4, 2 가 저장되고 B에는 3, 1, 3이 저장되며 C에는 7, 2, 1이 저장된다.

A B C A B C A B C 1 3 7 4 1 2 2 3 1

이렇게 병렬 연결을 했을 때, 그냥 하나의 디스크보다 저장 속도가 더 빠른 이유는 무엇일까?

→ RAID 0을 사용하는 이유는 바로 하드 디스크의 접근 속도(Access Time) 때문이다.

실제로 데이터가 컴퓨터 내부에 전송되는 속도보다 하드디스크에 저장되는 속도가 느리기 때문에 이를 상쇄하기 위해 병렬 연결을 고려하는 것이다. 또한, 하드디스크는 원형의 판이 고속으로 회전하고 있고 그 표면의 전기 신호를 읽거나 쓰는 처리를 하는 원리로 이루어져 있는데, 이런 처리 속도보다 회전 속도가 더 빠르기 때문에 실제 하드디스크는 데이터가 인접하게 저장되지 않는다. 하나의 원을 원중심을 기준으로 8등분하여 각 등분마다 1부터 8까지 번호를 주었을 때, 실제 데이터는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 과 같이 순차적으로 저장되지 않고 1, 4, 7, 2, 5, 8, 3, 6 과 같이 일정한 간격(여기서는 2개를 건너뛰는 하드디스크라고 가정)을 두고 저장하게 된다. 그러므로 당연히 건너뛰는 거리만큼 처리시간이 지연되는 것이다. 이것을 만회하기 위해 처리 지연이 일어나는 동안 다른 하드디스크에 저장을 시킬 수 있게 고안된 것이 RAID 0.

두 개의 하드디스크를 연결한다고해서 2배의 속도 향상이 이뤄지는 것은 아니다. 통상적으로 2개의 하드디스크를 연결할 경우 150% 정도의 속도 향상을 기대하면 되다. 아울러, 하나의 하드디스크라도 먹통이 되면 모든 데이터를 유실할 수 있고, RAID 구성 자체가 논리적인 문제가 일어날 가능성도 배제할 수 없다.

📄 RAID1

미러(Mirror or Mirroring)

두 개 이상의 하드디스크를 병렬로 연결해서 똑같은 복사본을 생성하는 기술

예를 들어 A, B 라는 하드디스크가 RAID 1로 연결되어있다면 A와 B는 항상 동일한 내용을 저장하고 있다. 이 경우 속도 향상은 기대할 수 없지만, 항상 동일한 하드디스크를 1개 이상 확보할 수 있기 때문에 물리적인 에러 발생 시에 해당 하드디스크만 교체하는 것으로 문제를 해결 할 수 있다는 장점이 있다.

하지만 완전히 동일한 하드디스크가 2개가 필요하므로 저장공간이 많이 소비되며, 위에서도 언급했다싶이 속도 향상에 별다른 도움이 되지 못한다는 것이 단점이다.

📄 RAID 0 + 1 (RAID 01)

RAID 0(스트라이프)와 RAID 1(미러)를 혼용한 방식

스트라이핑한 디스크 두 개를 서로 미러링

속도 향상과 복사본 생성이라는 두 가지 목적을 동시에 어느정도 구현할 수 있다

📄 RAID 1 + 0 (RAID 10)

4개의 하드디스크를 사용해 RAID 1 방식으로 데이터를 미러링하고, 이를 다시 RAID 0 방식으로 스트라이핑하는 방식

예를 들어, RAID 10 에 있는 4개의 400GB 하드디스크는 운영체제에서 하나의 800GB 하드디스크로 나타난다

RAID 10은 RAID 0의 속도적인 장점을 살리고, RAID 1으로 안전성을 보강

한 디스크에서 장애가 발생할 경우, 데이터 무결성에 영향을 주지 않고 모든 데이터를 다른 미러에서 제공할 수 있고 고장난 드라이브만 교체하면 된다.

📄 RAID 0 + 1 vs. RAID 1 + 0 (RAID 01 vs. RAID 10)

RAID 01은 스트라이핑한 디스크를 서로 미러링 RAID 10은 각각 미러링한 디스크를 스트라이핑

공통점

용량이 같다

속도가 같다

다른점

RAID 10은 안정성이 높으나 RAID 01은 상대적으로 낮다

디스크를 재구성하는 방법이 다르다

[안정성의 차이]

RAID 01의 경우 Disk 0과 Disk 2가 동시에 나갈 경우 전체 디스크가 깨진다.

하지만 RAID 10은 Disk 0과 Disk 2가 동시에 나가더라도 전체 디스크가 깨지지 않는다.

RAID 10의 경우도 Disk 0과 Disk 1이 동시에 나가면 전체 디스크가 깨지지만, 01에 비해 10이 깨질 확률이 더 낮으므로 상대적으로 RAID 10의 안정성이 더 높다고 할 수 있다.

[디스크를 재구성하는 방법의 차이]

RAID 01의 경우 0번 하드가 깨진 경우, 0번 하드 교체 후 rebuild를 하면 2번 RAID 0 전체를 1번 RAID 0으로 복사한다.

반면 RAID 10의 경우 0번 하드가 깨진 경우, 0번 하드 교체 후 rebuild를 하면 Disk 1에서 Disk 0으로 복사를 하게되고 RAID 01과 비교했을 때 I/O 비용이 적기 때문에 시간이 엄청나게 단축된다.

▶ 결과적으로 RAID 10의 성능이 더 뛰어나다!

참고 사이트 [COMPUTER] 레이드(RAID) 10 구성 https://thebetterday.tistory.com/m/entry/COMPUTER-%EB%A0%88%EC%9D%B4%EB%93%9CRAID-10-%EA%B5%AC%EC%84%B1 Standard RAID levels https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_RAID_levels Nested RAID levels https://en.wikipedia.org/wiki/Nested_RAID_levels

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RAID란 RAID0, RIAD1, RAID5,RAID6구성방식

RAID란?

서버 컴퓨터의 저장 장치 대부분 RAID 방식을 사용합니다.

RAID가 왜 필요한지, RAID의 구성 방식과 특징에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

가장 먼저 RAID는 Redundant Array of Inexpensive Disks or Redundant Array of Independent Disks의 약자입니다.

대충 해석해보면 여러 개의 하드디스크를 하나의 하드디스크처럼 사용하는 것이라고 볼 수 있습니다.

RAID는 비용 절감, 신뢰성은 향상, 성능 향상에 도움을 줍니다.

RAID의 레벨, 구성방식

RAID는 구성 방식에 따라 RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID4, RAID 5로 분류할 수 있는데, 실무에서는 2,3,4를 제외하고 Linear RAID , RAID 0 , RAID 1 , RAID 5 , RAID 6 , RAID 1+0을 자주 사용한다고 합니다. 각 RAID마다 특징이 있는데 특징을 정리해 보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

*단순 볼륨(Volume) : 하드디스크 하나를 볼륨 하나로 사용하는 방법

1. Linear RAID

– 최소 두 개의 하드디스크가 필요

– 저장되는 방식은 첫 번째 하드디스크에 데이터가 완전히 저장된 후 다음 하드디스크 데이터를 저장하는 방식.(순차적으로 저장) 즉, 하나의 하드디스크 용량이 꽉 차면 다음 하드디스크에 저장이 됨

ex) 하드디스크가 두 개 일 때 1TB + 10TB = 11TB

2. RAID 0

– 최소 두 개의 하드디스크가 필요

– 데이터가 동시에 저장됨( 공간 효율이 좋음, 속도가 가장 빠르다)

즉, 하드디스크가 3개 있을 때 데이터가 분할되어 각각 하드디스크에 저장되는 방식

– Stripping 방식 (동시저장)

ex) 가나다라마바사라는 단어가 있고, 하드디스크가 2개일 때, 아래와 같이 하나 씩 저장

하드디스크 1 : 가 다 마 사

하드디스크 2 : 나 라

– 낮은 신뢰성 한 개의 하드디스크가 고장이 나면 모든 데이터를 잃어버림

– 하드디스크의 용량이 같아야 함. 1TB , 10TB의 두 하드디스크가 있으면 1TB 하드디스크가 용량이 꽉 차면 10TB의 9TB는 사용할 수 없다. (저장 속도를 높이기 위해 데이터를 나눠서 각 하드에 동시에 저장되도록 설계됨)

3. LAID 1

LAID 1은 미러링이라고 부릅니다. 볼륨 안에 하드디스크가 두 개 있다고 가정해보면 하나의 디스크에 데이터가 저장이 되면 다른 하드디스크에도 똑같은 데이터가 저장이 되는 방식입니다. 즉, 공간 효율이 안 좋다고 할 수 있습니다. 다른 말로 데이터를 저장할 때 두 배의 용량이 필요하기 때문이죠. 하지만 중요한 데이터를 저장할 때 RAID 1은 굉장히 높은 안정성이 보장됩니다.

– 미러링(Mirroring)이라고 부름

– 공간 효율이 좋지 않다(비용이 두배로 듬, 저장공간이 두 배가 필요)

– 신뢰성이 높다(중요한 데이터 저장)

4. RAID 5

RAID 5는 하드디스크 한 개의 문제가 발생하면 패리티라는 것을 이용해서 데이터를 복구할 수 있습니다.

위 사진에는 짝수의 패리티를 사용하고 네 개의 디스크가 있습니다. 000 111 010 011이라는 비트가 순차적으로 들어가고 각 패리티 위치에는 짝수가 되어야 하기 때문에 0 1 1 0이 위치한 것을 확인할 수 있을 것입니다. 오류가나면 데이터를 복구할 수 있다는 것은 하나의 디스크에서 오류가나면 그 위치의 비트를 유추하여서 복구를 할 수 있겠네요. 하지만 디스크가 두개 이상 고장이나면 RAID 5는 복구를 할 수 없습니다.

– 패리티를 사용하여 데이터 복구 가능

– 최소 3개의 하드디스크를 요구

– 두 개 이상 하드디스크가 고장나면 복구 불가

– RAID 0과 RAID1의 장점( 안정성과 공간효율성)

– 디스크 개수 -1의 저장공간을 사용

5. RAID 6

– 두 개의 패리티를 사용

– 공간 효율은 RAID5에 비해 낮음

– 데이터의 신뢰성이 높음

– 최소 4개의 하드 디스크

6. RAID 1+0, 0+1

RAID 1+0은 mirroing 후 stripping으로 구성되었고, RAID 0+1은 stripping 후 mirroing으로 구성합니다. 가용량이 같고 속도가 같지만 이 둘은 분명 차이점이 존재합니다. 둘의 차이점은 내결함성에 있습니다. 0 + 1에서 Disk1과 Disk3이 다운되면 모든 볼륨이 다운되어 사용할 수 없게 됩니다. 하지만 1+0의 경우 Disk1과 Disk3이 다운되어도 복구하면 그만이죠. 결론은 RAID 1+0과 RAID 0+1중 고민이라면 무조건 1+0을 선택하면됩니다. 더좋거든요

10과 01은 이 기사를 읽어보는걸 추천드립니다.

https://www.thegeekstuff.com/2011/10/raid10-vs-raid01/

RAID 0, RAID 1, RAID 10, RAID 01 차이점

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디스크의 가용성 확보를 위해 레이드(RAID, Redundant Array of Independent Disks 혹은 Redundant Array of Inexpensive Disks) 구성을 하는 방법이 가장 많이 사용됩니다.

RAID 0, RAID 1, RAID 10, RAID 01 설정을 많이 사용하는데요. 숫자로만 이뤄져있어서 어떤 구성인지 헷갈릴 때가 있습니다. 모두 Striping과 Mirroring을 의미하는 구성으로 01을 SM으로 기억하면 편합니다.

레이드 구성 개념을 설명하기 위해서 6개의 블럭으로 구성된 파일하나를 생각해보겠습니다.

RAID 0 – Striping(스트라이핑)

RAID 0 구성은 ‘스트라이핑(Strping)’이라고 부르는 구성입니다. 블럭의 가용성보다는 성능과 관련된 구성인데요. 하나의 파일을 블럭단위로 여러 디스크에 골고루 뿌려놓는 구성방식입니다. (스트라이핑 단위가 블럭이라고 가정하겠습니다.) 3개의 디스크에 6개의 블럭을 스트라이핑 구성을 하면 위 사진처럼 하나씩 할당하게 됩니다.

이렇게 RAID 구성을 하게 되면 동일한 디스크라고 했을 때, 최대 디스크의 I/O Through put의 3배까지 성능을 낼 수 있습니다. 파일전체 데이터를 읽을 때, 일반 디스크는 6번의 블럭 읽기를 수행해야하지만 스트라이핑 구성에서는 각 디스크마다 2번씩 수행하면 되기 때문입니다.

단, 데이터의 가용성은 보장되지 않습니다. 디스크 하나가 고장나면 그 디스크에 저장되어 있던 데이터는 모두 유실입니다.

RAID 1 – Mirroring(미러링)

RAID 1 구성은 ‘미러링(Mirroring)’이라고 부르는 구성입니다. 블럭의 가용성을 위해 복사본을 다른 디스크에 하나 더 저장해두는 방식입니다. 스트라이핑 구성보다 입출력 속도는 느리지만 하나의 디스크가 고장나도 복사본을 읽으면 되기 때문에 가용성은 확보할 수 있습니다.

하지만 성능과 가용성 모두를 포기할 수 없기 때문에 이 둘을 적절히 섞어서 사용합니다. 스트라이핑을 먼저하는지 미러링을 먼저하는지만 다릅니다.

RAID 01 – Striping then Mirroring (Striped Mirrors)

RAID 01은 SM 구성입니다. 즉 스트라이핑을 한 다음 미러링을 하는 구성입니다.

파일을 스트라이핑 한 다음 그 스트라이핑 구성을 미러링하는 구성입니다. 이 경우 미러링 덕에 가용성은 보장이 됩니다. 하지만 RAID 10에 비해 안정성이 조금 덜한데요.

‘Disk 0’이 고장난 상황을 보겠습니다. 이 상황에서 왼쪽 스트라이핑 구성으로는 파일 전체를 서비스 할 수 없습니다. 다행히 오른쪽 스트라이핑 구성이 있어서 당장은 서비스가 가능합니다. 이 때, Disk 5가 고장난 경우 파일을 서비스할 수 없게 됩니다. 스트라이핑을 구성하는 디스크의 개수가 많을 수록 파일을 서비스 할 수 없게될 확률이 늘어나죠.

RAID 10 – Mirroring then Striping (Mirrored Stripes)

RAID 10은 MS 구성입니다. 즉, 미러링을 하고 스트라이핑을 하는 구성입니다.

이 경우 RAID 01 보다는 안정성이 보장됩니다. Disk 0이 고장났을 때, 파일을 서비스 할 수 없는 경우는 Disk 1이 고장난 경우 뿐입니다. 나머지 5개의 디스크 중 단 하나만 제외하고 나머지 디스크가 고장난 경우는 여전히 서비스가 가능합니다. (RAID 01의 경우 5개 중 3개가 고장나면 서비스 불가상태가 됩니다.)

에러에서 복구하는 비용도 RAID 10이 우월합니다. RAID 01에서 Disk 0이 고장난 경우, 해당 디스크 교체 이후 전체 스트라이핑을 다시 구성해야 합니다. 즉, 파일을 전부 반대편 미러에서 읽어서 다시 써야 합니다.

RAID 10의 경우 Disk0을 교체후 Disk 1에 저장된 데이터만 읽으면 되므로 복구에 걸리는 I/O 비용이 매우 저렴합니다.

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