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[Linux 기초] 23. 디스크 관리 - RAID

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01. RAID(Redundant Array of Independent Disks)

여러 개의 디스크를 하나로 묶어서 고성능이나 고용량, 또는 안정성을 향상시키기 위한 기술


1) RAID 0 ( Concatenation & Stripe )

  • 최소 디스크 개수 : 2

  • 하나의 디스크가 문제가 발생하면 모든 데이터가 유실된다.


raid-0 - 복사본


■ RAID 0 - Concatenation

  • 2개 이상의 디스크를 직렬로 묶어 하나의 큰 논리적 드라이브로 만들고 데이터를 순차적으로 저장하는 방식

  • 첫 번째 디스크에 데이터가 꽉 차면 두 번째 디스크로 넘어가고, 그 다음 디스크로 넘어가는 식으로 데이터가 분산한다.

  • 장점

    장점 설명
    용량 확장 여러 개의 드라이브를 하나의 가상 드라이브로 연결하여 사용하므로, 드라이브를 추가하면 전체적인 용량이 확장될 수 있다.

  • 단점

    단점 설명
    안정성 감소 RAID 0의 특성상 데이터를 순차적으로 저장하기 때문에, 하나의 드라이브가 고장 나면 해당 드라이브에 저장된 데이터 전체가 손실
    공간 활용성 감소 여러 개의 드라이브를 연결하여 사용하므로, 각 드라이브의 남은 공간이 다 차기 전까지 전체적인 공간 활용성이 감소


■ RAID 0 - Stripe

  • 2개 이상의 디스크를 병렬로 묶어 하나의 큰 논리적 드라이브로 만들고 디스크에 데이터를 여러 개의 디스크에 나누어 저장하는 방식

  • A,B 라는 디스크를 Stripe로 연결했고 “1234”라는 데이터를 저장한다고 가정할 때, “1” 데이터는 A 디스크, “2” 데이터는 B 디스크, “3” 데이터는 A 디스크, “4” 데이터는 B 디스크 식으로 데이터가 분산된다.

  • 장점

    장점 설명
    성능 향상 데이터를 병렬로 분산하여 저장하므로, 전체적인 입/출력 성능이 향상될 수 있다.
    공간 활용성 향상 데이터를 블록 단위로 분산하여 저장하므로, 각 드라이브의 남은 공간을 최대한 활용할 수 있다.

  • 단점

    단점 설명
    용량이 같아야 함 드라이브를 추가하려면 모든 드라이브에 동일한 크기의 드라이브를 추가해야 함
    용량 확장 데이터를 블록 단위로 분산하여 저장하기 때문에, 기존 데이터를 다시 재구성해야 합니다.
    안정성 감소 Concatenation과 마찬가지로, 하나의 드라이브가 고장 날 경우 해당 블록에 저장된 데이터가 손실
    복구 어려움 데이터가 여러 개의 드라이브에 분산되어 저장되기 때문에, 고장 난 드라이브의 데이터를 복구하려면 모든 드라이브의 데이터를 참조해야 할 수 있어 복구 작업이 복잡해질 수 있다.


2) RAID 1 ( Mirroring )

  • 최소 디스크 개수 : 2

  • 2개 이상의 동일한 용량을 가진 디스크를 사용하여 데이터를 복제하는 방식

  • 즉, 데이터를 동일한 내용으로 복사하여 여러 개의 드라이브에 저장하는 방식으로, 모든 드라이브에 동일한 데이터가 저장됨


raid-1


  • 장점

    장점 설명
    안정성 높음 데이터를 복제하여 여러 개의 드라이브에 저장하기 때문에 한 드라이브에 장애가 발생하더라도 다른 드라이브에 데이터가 남아있어 데이터의 안정성이 높다.

  • 단점

    단점 설명
    용량 효율성이 낮음 데이터를 복제하여 저장하기 때문에 용량 효율성이 낮음


3) RAID 5

  • 최소 드라이버 개수 : 3

  • 3개 이상의 디스크를 사용하여 데이터와 패리티 정보를 분산 저장하는 방식

  • 패리티 정보는 데이터의 오류 검출과 복구에 사용되며, 한 디스크가 고장나도 다른 디스크에서 패리티 정보를 이용해 데이터를 복구할 수 있다.

  • 패리티 블록은 데이터 블록들의 XOR 연산 결과로 계산되어 저장되어, 데이터 블록의 손상 시에 복구를 가능하게 한다.

  • 1개의 디스크에 에러 발생할 경우에는 복구가가 가능하지만 2개 이상은 불가능하다.


raid-5


  • 장점

    장점 설명
    안정성이 높음 패리티 정보를 사용하여 데이터의 손상을 복구할 수 있어, 한 개의 드라이브에 장애가 발생하더라도 데이터의 안정성을 보장

  • 단점

    단점 설명
    패리티 오버헤드 패리티 정보를 계산하고 저장하는 오버헤드가 존재하며, 데이터를 쓸 때마다 패리티 정보를 계산하고 저장해야 하므로, 쓰기 성능에 영향을 미칠 수 있다.
    복구시간 패리티 정보를 이용하여 복구을 진행하면 해당 패리티 정보와 관련된 데이터 블록들을 참조하여 데이터를 복구해야 하기 때문에, 복구 시간이 오래 걸릴 수 있다.


4) RAID 6

  • 최소 드라이버 개수 : 4

  • RAID 5와 유사한 구조이지만 패러티(Parity)를 하나 더 가지는 구조

  • 이중 패리티 정보를 사용하기 때문에 RAID 6은 2개의 디스크 드라이브 동시 고장에도 내구성을 유지할 수 있다.


raid-6


  • 장점

    장점 설명
    안정성이 높음 RAID 5보다 더 높은 데이터의 안정성과 가용성을 제공, 두 개의 디스크가 동시에 고장나도 데이터를 잃지 않는다

  • 단점

    단점 설명
    추가적인 저장 공간 RAID 5보다 더 많은 디스크가 필요, 최소 4개 이상의 디스크가 필요하며, 2개의 디스크 용량만큼이 패리티 정보로 사용되기 때문에 실제 사용할 수 있는 용량이 줄어든다.
    패리티 오버헤드 RAID 5보다 더 많은 연산이 필요, 패리티 정보를 두 번 계산하고 저장해야 하기 때문에 속도가 저하될 수 있다.


4) RAID 1+0, RAID 0+1

  • 최소 드라이버 개수 : 4

  • RAID 1 (미러링)과 RAID 0 (스트라이핑)을 조합한 구성


다운로드 (1)


■ RAID 1+0

  • 먼저 데이터를 미러링하여 중복 저장하고, 그 다음에 스트라이핑을 적용 즉, 데이터를 복제하고 그 복제된 데이터를 스트라이핑 방식으로 저장하는 방식

  • 데이터를 두 개 이상의 디스크에 복제하여 저장하고, 그 복제된 데이터를 스트라이핑 방식으로 나머지 디스크 드라이브에 저장한다.

  • 예를 들면, 4개의 디스크가 있을 경우, 2개의 디스크를 미러링하여 데이터를 저장하고, 그 미러링된 데이터를 나머지 2개의 디스크에 스트라이핑 방식으로 저장한다.


■ RAID 0+1

  • 먼저 데이터를 스트라이핑 방식으로 저장하고, 그 다음에 미러링을 적용 즉, 데이터를 스트라이핑 방식으로 저장하고 그 스트라이핑된 데이터를 복제하여 저장하는 방식

  • 데이터를 스트라이핑 방식으로 여러 디스크에 나누어 저장하고, 그 스트라이핑된 데이터를 미러링하여 나머지 디스크에 복제하여 저장한다.

  • 예를 들면, 4개의 디스크가 있을 경우, 2개의 디스크에 스트라이핑 방식으로 데이터를 저장하고, 그 스트라이핑된 데이터를 다른 2개의 디스크에 복제하여 저장한다.


5) Hot Spare


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  • Hot spare는 RAID 구성에서 고장나거나 실패한 디스크를 자동으로 또는 수동으로(핫 스페어 정책에 따라) 교체하는 디스크 또는 디스크 그룹이다.

  • Hot spare 디스크는 RAID 재구성 시간을 줄여주고, 데이터 손실을 방지하기 위해 RAID-1, RAID-5, RAID-6, RAID-10, RAID F1 등과 같은 단일 장애 허용 RAID에서 사용된다.

  • Hot spare 디스크는 보호할 스토리지 풀의 유형과 용량에 맞게 선택되어야 하며, 전용 또는 공유로 설정할 수 있다.


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