RAID의 정의와 종류.

1TB 하드 디스크 네 개로 RAID를 구성하면 4TB 하드 디스크 한 개의 성능과 안전성을 능가할 수 있습니다.

RAID의 정의.

‘보조기억장치에도 수명이 있습니다.’ 그래서 ‘하드 디스크와 같은 보조기억장치에 어떻게든 저장만 하면 됩니다’ 와 같은 단순한 답변은 다소 부족한 해법입니다.

이럴 때 사용할 수 있는 방법 중 하나가 RAID입니다.

RAID(Redundant Array of Independent Disks) 는 주로 하드 디스크와 SSD를 사용하는 기술로, 데이트의 안정선 혹은 높은 성능을 위해 여러 개의 물리적 보조기억장치를 마치 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 기술을 의미합니다.

RAID의 종류

RAID 구성 방법을 RAID 레벨 이라고 표현합니다.

RAID 레벨에는 대표적으로 RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6 이 있고 그로부터 파생된 RAID 10, RAID 50 등이 있습니다.

RAID 0

RAID 0 은 여러 개의 보조기억장치에 데이터를 잔순히 나누어 저장하는 구성 방식입니다.

가령 1TB 하드 디스크 네 개로 RAID 0을 구성했다고 가정해 봅시다.

이제 어떠한 데이터를 저장할 때 각 하드 디스크는 아래와 같이 번갈아 가며 데이터를 저장합니다,
즉, 저장되는 데이터가 하드 디스크 개수만큼 나위어 자장되는 것입니다.

이때 마치 줄무늬처럼 분산되어 저장된 데이터를 스트라입(Stripe) 이라 하고, 분산하여 저장하는 것을 스트라이핑(Striping) 이라고 합니다.

위와 같이 데이터가 분산되어 저장되면, 다시 말해 스트라이핑되면 저장된 데이터를 읽고 쓰는 속도가 빨라집니다.

하나의 대용량 저장 장치를 이용했더라면 여러 번에 걸쳐 일고 썻을 데이터를 동시에 읽고 쓸 수 있기 때문입니다.

그렇기에 4TB 저장 장치 한 개를 읽고 쓰는 속도보다 RAID 0로 구성된 1TB 저장 장치 네 개의 속도가 이론상 네 배가량 빠릅니다.

RAID 0의 단점

RAID 0에는 단점이 있습니다.

저장된 정보가 안전하지 않습니다.

RAID 0으로 구성된 하드 디스크 중 하나에 문제가 생긴다면 다른 모든 하드 디스크의 정보를 읽는 데 문제가 생길 수 있습니다.

그래서 등장한 것이 RAID 1 입니다.

RAID 1

RAID 1 은 복사본을 만드는 방식입니다.

마치 거울처럼 완전한 복사본을 만드는 구성이기에 미러링(mirroring) 이라고도 부릅니다.

아래 그림은 네 개의 하드 디스크를 RAID 1으로 구성한 모습입니다.

RAID 0처럼 데이터 스트라이핑이 사용되긴 했지만, 오른쪽의 두 하드 디스크는 마치 거울처럼 왼쪽의 두 하드 디스크와 동일한 내용을 저장하고 있습니다.

이처럼 RAID 1에 어떠한 데이터를 쓸 때는 원본과 복사본 두 군데에 씁니다.

그렇기에 쓰기 속도는 RAID 0보다 느립니다.

RAID 1 방식은 복구가 매우 간단하다는 장점이 있습니다.

똑같은 디스크가 두 개 있는 셈이니, 하나에 문제가 발생해도 잃어버린 정보를 금방 되찾을 수 있기 때문입니다.

RAID 1의 단점

RAID 1은 하드 디스크 개수가 한정되었을 때 사용 가능한 용량이 적어지는 단점이 있습니다.

위 그림만 보아도 RAID 0 구성은 4TB의 정보를 저장할 수 있는 반면, RAID 1에서는 2TB의 정보만 저장할 수 있습니다.

즉, RAID 1에서는 복사본이 만들어지는 용량만큼 사용자가 사용하지 못합니다.

결국 많은 양의 하드 디스크가 필요하게 되고, 비용이 증가한다는 단점으로 이어집니다.

RAID 4

RAID 4는 RAID 1처럼 완전한 복사본을 만드는 대신 오류를 검출하고 복구하기 위한 정보를 저장한 장치를 두는 구성 방식입니다.

이때 ‘오류를 검출하고 복구하기 위한 정보’를 패리티 비트(parity bit) 라고 합니다.

RAID 4에서는 패리티를 저장한 장치를 이용해 다른 장치들의 오류를 검출하고, 오류가 있다면 복구합니다.

이로써 RAID 4는 RAID 1보다 적은 하드 디스크로도 데이터를 안전하게 보관할 수 있습니다.

오류를 검출하는 패리트 비트

원래 패리트 비트는 오류 검출만 가능할 뿐 오류 복구는 불가능합니다.
하지만 RAID에서는 패리트 값으로 오류 수정도 가능합니다.
다만 구체적인 방법인 패리티 계산법은 다루지 않을 예정입니다.
여기서 다음 두 가지만 기억하면 됩니다.

1. RAID 4에서는 패리티 정보를 저장한 장치로서 나머지 장치들의 오루를 검출.복구한다.
2. 패리티 비트는 본래 오류 검출용 정보지만, RAID에서는 오류 복구도 가능하다.

RAID 5

RAID 4에서는 어떤 새로운 데이터가 저장될 때마다 패리티를 저장하는 디스크에도 데이터를 쓰게 되므로 패리티를 저장하는 장치에 병목 현상이 발생한다는 문제가 있습니다.

RAID 5는 아래 그림처럼 패리티 정보를 분산하여 저장하는 방식으로 RAID 4의 문제인 병목 현상을 해소합니다.

RAID 6

RAID 6 의 구성은 기본적으로 RAID 5와 같으나, 다음 그림과 같이 서로 다른 두 개의 패리티를 두는 방식입니다.

이는 오류를 검출하고 복구할 수 있는 수단이 두 개가 생긴 셈입니다.

따라서 RAID 6은 RAID 4나 RAID 5보다 안전한 구성이라 볼 수 있습니다.

다만 새로운 정보를 저장할 때마다 함께 저장할 패리티가 두 개이므로, 쓰기 속도는 RAID 5보다 느립니다.

따라서 RAID 6은 데이터 저장 속도를 조금 희생하더라도 데이터를 더욱 안전하게 보관하고 싶을 때 사용하는 방식입니다.

정리

이 외에도 RAID 0과 RAID 1을 혼합한 RAID 10 방식도 있고, RAID 0과 RAID 5를 혼합한 RAID 5방식도 있습니다.

note: 이렇게 여러 RAID 레벨을 혼합한 방식을 Nested RAID 라고 합니다.

각 RAID 레벨마다 장단점이 있으므로 어떤 상황에서 무엇을 최우선으로 원하는지에 따라 최적의 RAID 레벨은 달라질 수 있습니다.

그렇기에 각 RAID 레벨의 대략적인 구성과 특징을 아는것이 중요합니다.

키워드로 정리하는 핵심 포인트

• RAID란 데이터의 안전성 혹은 높은 성능을 위해 여러 하드 디스크나 SSD를 마치 하나의 장치저럼 사용하는 기술입니다.
• RAID 0은 데이터를 단순히 병렬로 분산하여 저장하고, RAID 1은 완전한 복사본을 만듭니다.
• RAID 4는 패리티를 저장한 장치를 따로 두는 방식이고, RAID 5는 패리티를 분산하여 저장하는 방식입니다.
• RAID 6은 서로 다른 두 개의 패리티를 두는 방식입니다.