[운영체제] 120601 04. RAID

* RAID(Redundant Array of Inexpensive 혹은 Independent) 개념
 1. 운영체제로 여러 대의 물리적 디스크를 하나이ㅡ 논리적 디스크로 인식시키는 기술.
  1) 다수의 장치로 컴퓨터 성능 향상을 위한 연구 결과.
  2) 디스크 장치를 독립적이며 병렬적으로 작동시키는 디스크 배열 개발
  3) 초기의 RAID - 다수의 드라이브에 있는 데이터를 도잇에 에게슷 하도록 데이터를 분산 저장

* RAID 계층
 1. RAID 기법
  1) 여러개의 하드 디스크를 하나의 논리적 가상 디스크로 구성, 대용량 저장장치로 사용할수 있는 기법
  2) 데이터를 여러 개의 하드 디스크에 분할, 저장하여 전송속도를 향상시키고 시스템 가동 중 생길 수 있는 디스크의 오류를 시스템 정지 없이 교체 가능
  3) 총 6계층으로 분류되며, 서로 다른 용도로 사용됨
% 초기 6계층 외 여러 방식이 개발되었으나 RAID 0, 1, 0+1, 5를 제외한 나머지 방식들은 거의 사용되지 않음

 2. RAID 0 - Stripe
  1) 일련의 데이터를 하나의 논리적 디스크 배열에 일정한 크기로 나누어 분산 저장하는 기법.
  2) 데이터를 사용 가능한 디스크에 나누어 저장
   (1) 사용자와 시스템 데이터는 하나의 논리 디스크상에 저장되어 있을 것으로 인식
   (2) 디스크는 스트립(Strip)으로 나누어 연속적인 배열 첨자(구성요소) 와 대응되도록 순환 할당 됨
    # Strip : 일정한 크기의 섹터 또는 물리적 블록 단위
  3) 스트라이프(Stripe) : 하나의 스트립들과 각 배열의 구성요소가 대응하는 논리적으로 연속적인 스트립들의 집합
  4) 하나의 장치라도 망가지면 전체 데이터가 무용지물이 됨 - 안정성이 취약함

 3. RAID 1 - Mirroring
  1) 데이터 스트라이핑을 사용하면서 배열 내의 모든 디스크가 동일한 데이터를 가지는 미러 디스크를 가짐
  2) 각 논리적 스트립은 두 개의 별도 디스크에 대응되므로 미러링이라고 함
  3) 중복 저장된 데이터를 가진 적어도 두개 드라이브로 구성
  4) 읽기 성능은 RAID 0 보다 2배 증가
  5) 쓰기 성능은 RAID 0과 비슷

 4. RAID 2(허밍코드를 통한 중복)
  1) RAID2와 RAID3은 병렬 엑세스 기법 사용
  2) 디스크들 간에 데이터 스트라이핑을 사용하며, 오류 검출 능력이 없는 드라이브를 위해 허밍 코드 기법 사용 요류정정코드(ECC)를 저장
  3) 실시간 오류 수정이 가능함
   - 현재의 SCSI 드라이브들이 자체 오류 검출 능력을 가지므로 별로 쓰이지 않음
   - 디스크 오류 발생이 많을 경우 효과적
   - 디스크의 신뢰성이 높으면 낭비가 크므로 구현 자체가 제외된 경우가 많음
% 빠른 기록 속도와 함께 장애 복구 능력이 요구되는 경우 사용
%

 5. RAID3(비트 인터리브된 패리티)
  1) 데이터 분산 저장을 위해 스트라이프 사용
  2) 오류 검출과 수정을 위해 별도의 드라이브 한개를 패리티 드라이브로 사용함
  3) 각각의 데이터 디스크에 데이터를 비트 단위로 스트라이핑하여 기록
  4) 데이터는 스크립들로 나누어지므로 높은 데이터 전송률을 제공
  5) 입출력 작업이 모든 드라이브에서 이루어지므로 파일서버 등의 입출력이 빈번한 곳에서의 사용이 부적합함 - 한번에 하나의 작업처리에 유효
% 단일 사용자 시스템과 다량의 데이터 전송이 요구되는 CAD나 이미지 작업에 적합

 6. RAID4(블록 인터리브된 패리티)
  1) 패리티 드라이브를 사용(RAID3과 유사), 각 드라이브에 데이터를 블록 단위로 분산 저장.
  2) 데이터 분산 저장을 위해 스트라이핑을 사용
  3) 독립된 엑세스 기법을 사용하여 디스크의 각 멤버는 독립적으로 동작, 각각 분리된 입출력 요구들을 병렬로 처리 가능
   (1) 많은 입출력 요청이 필요한 업무에 적합
   (2) 높은 데이터 전송률을 필요로 하는 업무에 부적합
  4) 크기가 작은 입출력 요청 시 쓰기 성능이 저하됨 - 읽기 요청은 RAID 0 과 비슷한 성능을 보임
  5) 여러 드라이브 중 한 대의 드라이브만이 여분의 패리티 정보를 기록하는데 사용되므로 용량당 비용은 높지 않음

 7. RAID5(블록 인터리브된 분산 패리티 블록)
  1) RAID4와 유사하나, 별도의 패리티 드라이브 대신에 모든 드라이브에 패리티 정보를 나누어 저장 - 패리티에 의한 병목 현상 없음
  2) 다중 프로세스 시스템에서와 같이 작고 잦은 데이터 기록이 있는 경우 빠름
  3) 읽기 요청의 경우 각 드라이브에서 패리티 정보를 건너뛰어야 하므로 RAID4보다 느림
  4) 최소한 3대, 일반적으로는 5대 이상의 드라이브가 필요 - 데이터는 각 데이터 영역에 블록 단위로 스트라이핑하여 저장
  5) 병렬 입출력이 가능하므로 기록과 읽기가 동시에 가능 - 빠르며 신뢰도가 높아 서버등에 사용됨

 8. RAID Leve 0 + 1
  1) 스트라이핑 방식과 미러링 방식을 혼합한 형태로 각각의 장점을 살린 시스템
  2) 미머링은 반드시 똑같은 수의 디스크를 필요로 하므로, 디스크를 두개를 사용하여 스트라이핑하려면 최소 네 대의 디스크가 필요
  3) 쓰기 속도는 디스크 두개로 스트라이핑 할 때와 같으며 디스크 네게에 나눠서 읽어오기 때문에 읽기 속도가 빠름
  4) 미러링으로 같은 디스크 복사본을 가지고 있어 디스크 오류 발생 시 복구가 가능함
  5) 디스크가 다수 필요하므로 안전성과 빠른 속도가 모두 필요한 중대형 서버에 많이 사용