Chapter 7. 보조기억장치

다양한 보조기억장치

보조기억장치에는 다양한 종류가 있습니다. 그중 가장 대중적인 보조기억장치 하드 디스크와 플래시 메모리를 이야기해보자 합니다.

 

하드디스크(HDD : Hard Disk Drive)

RPM(Revolution Per Minute) : 분당 회전수
플래터(Platter) : 하드 디스크에서 실질적으로 데이터가 저장되는 곳(동그란 원판)
스핀들(Spindle) : 플래터를 회전시키는 구정요소
헤드(Head) : 플래터를 대상으로 데이터를 읽고 쓰는 구성 요소
디스크 암(Disk Arm) : 헤드가 원하는 위치로 이동시킬 수 있도록 도와주는 것
트랙(Track) : 플래터를 여러 동심원으로 나누었을 때, 그중 하나의 원
섹터(Sector) : 하드 디스크의 가장 작은 전송 단위
실린더(Cylinder) : 같은 트랙이 위치한 곳을 모아 연결한 논리적 단위

 

탐색 시간(Seek Time) : 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간
회전 지연(Rotational Latency) : 헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전시키는 시간
전송 시간(Transter Time) : 하드디스크와 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 시간

 

플래시 메모리(Flash Memory)

전기적으로 데이터를 읽고 쓰는 반도체 기반 저장 장치

SLC(Single Level Cell) : 한 셀에 1비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리
MLC(Multi Level Cell) : 한 셀에 2비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리
TLC(Triple-Level Cell) : 한 셀에 3비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리

	SLC	MLC	TLC
셀당 bit	1 bit	2 bit	3 bit
수명	길다	보통	짧다
읽기/쓰기 속도	빠르다	보통	느리다
용량 대비 가격	높다	보통	낮다

페이지(Page) : 셀들이 모여 페이지
블록(Block) : 페이지 들이 모여 블록
플레인(Plane) : 블록이 모여 플레인
다이(Die) : 플레인이 모여 다이

 

플레시 메모리 저장 단위

• 읽기와 쓰기는 페이지 단위로 이루어진다.
• 삭제는 (페이지보다 큰) 블록 단위로 이루어진다.

 

페이지 상태

• Free 상태
  어떠한 데이터도 저장하고 있지 않아 새로운 데이터를 저장할 수 있는 상태
• Valid 상태
  이미 유효한 데이터를 저장하고 있는 상태
• Invalid 상태
  유효하지 않은 데이터(쓰레기 값)를 저장하고 있는 상태

 

 

 

RAID의 정의와 종류

1TB 하드 디스크 네 개와 4TB 하드 디스크 한 개를 비교하면, 뭐가 더 나을 까요?
1TB 하드 디스크 네 개로 RAID를 구성하면 4TB 하드 디스크 한 개의 성능과 안전성을 능가 할 수 있습니다.

 

RAID의 정의

Raid(Redundant Array of Independent Disks) : 주로 하드 디스크와 SSD를 사용하는 기술로, 데이터의 안전성 혹은 높은 성능을 위해 여러 개의 물리적 보조기억장치를 마치 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 기술입니다.

 

RAID의 종류

RAID의 구성 방법을 RAID 레벨이라고 표현합니다.
대표적으로 RAID 0, RAID 1, RAID 4, RAID 5, RAID 6가 대중적으로 사용됩니다.

•  RAID 레벨마다 장단점이 있음
• 어떤 상황에서 무엇을 최우선으로 원하는지에 따라 최적의 RAID 레벨은 달라질 수 있습니다.
• 각 RAID 레벨의 대략적인 구성과 특징을 아는 것이 중요합니다.

 

RAID 0

데이터를 단순히 나누어 저장하는 구성 방식

각 하드 디스크는 번갈아 가며 데이터를 저장합니다. 저장되는 데이터가 하드 디스크 개수만큼 나뉘어 저장합니다.

스트라입(Stripe) : 마치 줄무늬처럼 분산되어 저장된 데이터
스트라이핑(Striping) : 분산하여 저장하는 것

장점 : 입출력 속도의 향상
단점 : 저장된 정보가 안전하지 않음

 

RAID 1

미러링(Mirroring) : 복사본을 만드는 방식
데이터를 쓸 때 원본과 복사본 두 군데에 씀(느린 쓰기 속도)

단점 : 하드 디스크 개수가 한정되었을 때 사용 가능한 용량이 작아집니다.
복사본이 만들어지는 용량만금 사용 불가 -> 많은 양의 하드 디스크가 필요 -> 비용 증가

 

RAID 4

패리티 정보를 저장한 장치를 따로 두는 방식

(RAID 1처럼 완전한 복사본을 만드는 대시) 오류를 검출하고 복구하기 위한 정보를 저장합니다.
패리티를 저장한 장치를 이용해 다른 장치들의 오류를 검출하고, 오류가 있다면 복구합니다.
(패리티 비트는 오류 검출만 가능할 뿐 오류 복구는 불가능합니다.)

단점 : 패리티 디스크의 병목

 

RAID 5

패리티 정보를 분산하여 저장하는 방식

 

RAID 6

두 종류의 패리티(오류를 검출하고 복구할 수 있는 수단)

RAID 5보다 안전, 쓰기는 RAID 6 보다 느림

 

 

 

Reference
Book<혼자공부하는 컴퓨터구조+운영체제>
IMG (https://www.youtube.com/watch?v=m2NfFJEvssY&list=PLVsNizTWUw7FCS83JhC1vflK8OcLRG0Hl&index=20), (https://www.youtube.com/watch?v=lgFmNUG_Atw&list=PLVsNizTWUw7FCS83JhC1vflK8OcLRG0Hl&index=21)