[컴퓨터 구조] Assignment #2 이론 공부하기 RAID, 트랙속도, SSD/HHD 차이점

 

 

컴퓨터 구조

(Computer Architecture)

 

Assignment #2

 

 

 

 

 

1. hard disk의 각 raid 구성방법의 장단점

 

(Raid :: 여러 개의 하드 디스크를 하나의 디스크처럼 사용하여 일부 중복된 데이터를 나눠서 저장하는 기술이다. 레벨에 따라 저장장치의 신뢰성을 높이거나 정체적인 성능을 향상시키는 등의 다양한 목적을 만족 시킬 수 있다.)

 

⓵ RAID 0 (Striped Volume)

::디스크를 2개 이상 사용하여 볼륨 한 개를 만든다.(최소한 2개의 저장장치를 필요로 한다.)

같은 모델, 같은 용량의 저장장치로 구성되어야만 한다.

(용량 = 디스크의 개수)

장점 – 1. 데이터를 분산시켜 드라이브에 분산 저장함으로써 빠른 입출력 속도를 보인다.

2. 하드디스크를 많이 붙일수록 속도가 빠르다. (드라이브 수와 쓰기/읽기 속도가 비례)

3. 공간 효율이 좋다.

단점 – 1. 하나의 디스크가 고장 나면 데이터의 손상이 발생할 수 있기 때문에 안정성이 낮다.

2. 파일 전체를 fail 시킨다.

<손실되더라도 큰 문제가 되지 않는 데이터 저장에 사용한다.>

 

⓶ RAID 1 (Mirrored Volume)

::똑같은 내용을 하드디스크 2개에 똑같이 저장한다. 하드디스크 두 개에 모두 똑같은 "ABCDEF"데이터를 저장시킨다.

(용량 = 디스크의 개수/2)

장점 – 1. 다른 하나의 디스크가 고장 나더라도 복구할 수 있다.

2. 데이터의 손실이 없다.

단점 – 1. 비용이 2배로 발생한다.

2.데이터 용량을 2배로 사용해야 한다.
<일반용이나 서버용등에서 사용되지 않으며, 중요 자료 등을 처리하는 시스템에서 쓰이는 방식이다.>

⓷ RAID 3 (Byte-level)

::최소 디스크 개수가 3개 이상이다. 디스크중 하나를 전용 parity(::데이터의 손실여부를 점검할 수 있는 데이터 저장체, 아래 패리티) 장치로 쓴다. 디스크 개수-1이 사용가능한 공 간이 된다. 에러체크 및 수정을 위해서 패리티 정보를 별도의 디스크에 따로 저장하는 방식 이다.

장점 – 1. 데이터 디스크가 고장 났을 때, 패티리 디스크와 정상 디스크가 XOR 연산을 해서 다시 고장 난 디스크 데이터를 복구 할 수 있다.(RAID 0에 백업용 디스크를 하나 더 붙였다고 보면 된다.)

단점 – 1. 패리티 정보를 하나의 디스크에 저장하기 때문에, 용량차이가 생겨 병목현상이 발생 할 수 있다.

2. 저장할 때 동기화를 거쳐야 해, 성능이 하락한다.

⓸ RAID 4

::RAID3과 거의 동일하나, Byte단위가 아닌 블록단위로 저장한다.

 

장점 – 1. 데이터 디스크가 고장 났을 때, 패티리 디스크와 정상 디스크가 XOR 연산을 해서 다시 고장 난 디스크 데이터를 복구 할 수 있다.(RAID 0에 백업용 디스크를 하나 더 붙였다고 보면 된다.)

2. RAID3 보다 성능이 좋다.

단점 – 1. 패리티 정보를 하나의 디스크에 저장하기 때문에, 용량차이가 생겨 병목현상이 발생 할 수 있다.

2. 저장할 때 동기화를 거쳐야 해, 성능이 하락한다.

⓹ RAID 5 (Parity)

::RAID 3과 RAID 4의 장단점들을 보완한 방식이다. 패리티정보를 모든 하드 디스크에 분 산하여 저장한다.

 

장점 – 1. RAID3, 4에서 발생하는 병목현상을 최소화 할 수 있다.

2. 미러볼륨(RAID1)처럼 데이터 안정성이 보장된다.

3. 공간 효율성이 좋다.

단점 – 1. 디스크를 아무리 많이 붙여도 고장은 1개까지만 허용한다.

2. 디스크 개수가 많아질수록 고장 날 확률이 늘어나므로 불안해 진다.

3. 패리티 정보가 분산되어 있기 때문에 읽을 시 성능이 저하된다.

⓺ RAID 6 (Double distributed parity)

::RAID 5보다 데이터 안정성을 고려한 방식이다. 에러체크 및 수정을 위해 패리티 정보를 모든 디스크에 저장하고 2차 패리티 정보도 저장한다.

장점 – 1. 드라이브 간에 분포되어 있는 2차 패리티 정보를 넣어 2개의 하드디스크에 문제가 생겨도 데이터를 복구할 수 있다.

단점 – 1. 작업구현이 어렵다.

2. 읽기성능이 하락하고 저장공간이 감소한다.

2. optical disk (cd)의 트랙 속도조절 방법

 

⓵CLV(Constant Linear Velocity, 등선속도)

::광디스크의 회전 제어 방식 중 하나. 디스크의 선속도가 일정하게 되도록 스핀들 모터의 회전 속도를 제어한다. 즉 각속도가 일정하면 디스크 안쪽의 선속도는 느리고 바깥쪽은 빠른데, 이 것을 일정하게 하기 위해 디스크 회전 속도를 헤드의 위치에 따라 변경시키는 방법이다. 기록 용량은 상수 각속도(CAV)보다 크고 광 헤드를 이동시킬 때마다 회전 속도를 변경해야 할 필 요가 있어 액세스 시간이 길다.

⓶CAV(Constant Angular Velocity, 등각속도)

::디스크 저장 매체에서 디스크 회전 속도를 일정하게 하고 디스크의 회전각에 따라 데이터를 저 장하는 방식. 디스크 내곽과 외곽의 회전 속도 차이로 생기는 데이터의 조밀도가 달라 외곽이 저장 공간의 낭비가 생기는 단점이 있으나, 헤드의 위치에 따라 디스크 회전 속도를 조절하는 상수 선형 속도(CLV)에 비해 데이터 접근 속도가 빠르다.

 

⓷Z-CLV(Zone Constant Linear Velocity, 구간별 등선속도)

::CLV는 평균 속도를 올리기 어렵고 CAV는 너무 늦게 최고 속도를 내기 때문에 두 방식의 장 점을 섞은 방식이다. Z-CLV는 계단처럼 몇 단계로 나눠 속도를 높이는 기술로 속도가 오르 는 부분을 빼면 CLV처럼 작동한다.

 

⓸P-CAV(Partial Constant Angular Velocity, 부분 등각속도)

:;CLV는 평균 속도를 올리기 어렵고 CAV는 너무 늦게 최고 속도를 내기 때문에 두 방식의 장 점을 섞은 방식이다. P-CAV는 CAV처럼 꾸준히 속도가 오르지만 중간에 최고 속도에 이르고 이후 항상 같은 속도로 데이터를 읽고 쓴다.

3. SSD 와 HDD 의 장단점 및 차이점

SSD(Solid State Drive)

:: 반도체 메모리에 데이터를 기록하는 저장장치

데이터 읽기나 쓰기의 속도가 월등히 빠르다, 또한 물리적으로 움직이는 부품이 없어 소음이 없고, 전력 소모도 적으며, 외부의 충격에 강하다. 그러나 HDD에 비해 10배 가까이 비싸기 때문에 활성화되기에는 어려움이 있었고, 용량 면에 있어서도 HDD의 용량에 비해 턱없이 부족하다.

HHD(Hard Disk Drive)

:: 자성 물질로 덮인 플래터를 회전시키고, 그 위에 헤드(Head)를 접근시켜 플래터 표면의 자기 배열을 변경하는 방식으로 데이터를 읽거나 쓰는 저장 장치

저장용량이 많고, 가격이 SSD에 비해 저렴하다 하지만 전력소모가 많으며, 소음이 발생하고, 처리속도가 느리다는 면이나 외부충격에 약하다는 면이 단점이다.