RAID ( Redundant Array of Inexpensive (Independent) Disk )

디스크 관리

RAID ( Redundant Array of Inexpensive (Independent) Disk )

- 용량을 늘리거나, 데이터를 중복으로 저장시킴으로써 속도를 늘리거나 데이터를 안전하게 저장시킬 수 있는 디스크 관리 방식

여러 개의 디스크(SSD, 하드디스크) 를 조합하여 데이터의 안정성, 성능 향상, 또는 스토리지 용량 관리를 가능하게 하는 스토리지 기술

RAID는 주로 서버, 데이터센터 NAS(Network Attached Storage) 장치 등에서 주로 사용된다.

1) 용량 확장 : 여러 디스크를 하나의 대용량 디스크처럼 사용할 수 있어, 필요한 저장 공간을 쉽게 늘릴 수 있다.

2) 성능 향상 : 데이터를 여러 디스크에 분산해서 저장함으로써 읽기, 쓰기 속도를 높일 수 있다.

3) 데이터 안정성 ( 내결함성 ) : 디스크 장애가 발생하거나 데이터 유실을 막거나 최소화하기 위해 중복 저장 (미러링, 피리티 등을) 적용할 수 있다.  디스크 손상 시에도 데이터 손실을 방지한다

https://idery-123.tistory.com/24

Mirroring and Parity

 

RAID 의 작동 원리

RAID 여러 개의 디스크를 하나의 논리적 단위로 묶어 저장 방식을 정의한다

RAID 레벨에 따라 데이터가 저장, 복제 그리고 분산되는 방식이 달라진다.

 

RAID의 주요 레벨
아래는 RAID의 가장 일반적인 레벨과 그 특성을 설명합니다:

1. RAID 0 (스트라이핑, Striping)

작동 원리: 데이터를 여러 디스크에 분산하여 저장(Striping)

장점:  디스크 병렬 접근으로 읽기/쓰기 성능이 대폭 향상.

단점: 디스크 중 하나라도 손상되면 모든 데이터 손실이 가능함.

사용 사례: 성능이 중요한 환경 (예: 동영상 편집, 임시 데이터 처리).

 

2. RAID 1 (미러링, Mirroring)

작동 원리: 데이터를 두 개 이상의 디스크에 복제(Mirroing)

장점: 여러 개의 디스크를 통한 높은 데이터 안정성 (하나의 디스크가 손상되어도 복구 가능).

단점: 저장 공간의 비효율성 (각각 50% 손실, 디스크 2개가 필요).

사용 사례: 데이터의 신뢰성이 중요한 환경(예: 금융, 의료, 서버 운영체제 디스크 등).

 

3. RAID 5 (스트라이핑 + 패리티, Striping with Parity)

작동 원리: 최소 3개 이상의 디스크가 필요하며, 데이터를 스트라이핑하면서 Parity (데이터 복구 정보) 정보를 분산 저장

장점:

- RAID 0 보다 성능은 다소 떨어지지만 장애 복구 능력(내결함성) 이 뛰어나다
- 디스크 하나가 손상되어도 다른 디스크를 통해 데이터 복구 가능.

단점:
- 쓰기 속도가 느림(패리티 계산).

- 최소 3개 이상의 디스크가 필요.

-  재구성(Rebuild)시 성능 저하 및 시간 소모

 

사용 사례: 파일 서버, 데이터 베이스 서버 등에서 비용, 효율 그리고 안정성 균형을 고려해야할 때 

 

4. RAID 6 (이중 패리티, Double Parity)
작동 원리: RAID 5와 유사하지만, 패리티 데이터를 두 개씩 저장하여 두 개의 디스크가 동시에 손상되어도 복구 가능하다

장점:
- 디스크 2개까지 동시 장애가 발생해도 복구가 가능한 -> 높은 안정성.

단점:
- RAID 5보다 쓸 수 있는 용량이 작고 쓰기 연산 시 오버헤드가 더 크다.
- 최소 4개의 디스크 필요.

사용 사례: 매우 높은 안정성이 필요한 환경 -> 대규모 스토리지 시스템.

 

5. RAID 10 (RAID 1+0, 미러링 + 스트라이핑)
작동 원리: 데이터를 스트라이핑하여 성능을 향상시키고, 동시에 각 디스크를 미러링.

RAID 1 과 RAID 0 을 결합한 방식이다.

우선 디스크를 여러 쌍으로 구성해 미러링(RAID 1)을 만든 뒤, 그 미러링 그룹끼리 스트리핑(RAID 0)

을 한 방식이다.

 

장점:
RAID 1의 속도 + RAID 0의 안정성을 가진다.

단점:

- 구성에 필요한 디스크 수가 많이 비용 부담이 크다.
- 저장 공간 비효율(50% 손실).
- 최소 4개의 디스크 필요.

사용 사례: 고성능 및 고신뢰성 요구 환경하는 환경 (예: 데규모 서버, 데이터베이스).

 

 하드웨어 RAID vs. 소프트웨어 RAID

하드웨어 RAID
- 전용 컨트롤러(카드)나 스토리지 장치가 RAID 연산을 전담
- 시스템 CPU 부담이 적고, RAID 관련 기능(캐시 메모리, 배터리 백업 등)을 강화할 수 있음
- 초기 도입 비용이 높음

소프트웨어 RAID
- 운영체제(OS)의 기능이나 소프트웨어로 RAID를 구현
- 추가 하드웨어가 필요 없어 비용 부담이 적음
- CPU 리소스를 사용하기에 시스템 전체 성능에 영향을 줄 수 있음

 

 

결론적으로 RAID는 여러 디스크를 묶어 성능 향상과 데이터 안정성을 높이거나 용량 확장을 위해서 사용되는 기술로 원하는 목적에 따라  적합한 RAID 레벨 그리고 하드웨어 RAID 혹은 소프트웨어 RAID 를 선택하면된다.

이를 통해 디스크 장애 등으로 인한 데이터 손실을 방지하면서, 동시에 시스템 성능을 개선하거나 저장 공간을 늘릴 수 있다.