7장. 보조 기억 장치

7-1) 다양한 보조기억장치

하드 디스크

하드 디스크는 자기적 방식으로 데이터를 저장하는 보조기억장치

자기디스크의 일종.

 

플레터에 실질적으로 데이터가 저장되고, 플레터를 회전시키는 스핀들이 분당 RPM을 가지고 돌아가며 데이터를 읽고 쓴다.

플래터를 대상으로 읽고 쓰는 부품은 헤드라고 부르며, 디스크 암에 부착되어 원하는 위치의 데이터를 읽고 씀

 

플레터는 하나의 원을 트랙이라고 하며 그것을 나눈 것을 섹터라고 하여 플래터는 트랙과 섹터로 나뉘고 같은 트랙이 모여 실린더를 이룸

 

하드 디스크가 데이터에 접근하는 시간은 

데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 탐색 시간, 

헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전시키는 회전 지연,

하드 디스크와 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 전송시간으로 나뉜다.

 

탐색시간을 줄이기 위해 헤드를 여러개 둔 다중 헤드 디스크도 있다. 이는 탐색시간이 0임.

다중 헤드 디스크는 헤드를 움직일 필요가 없으므로 고정헤드 디스크라고도 부름.

(단일 헤드 디스크는 이동 헤드 디스크)

 

플래시 메모리

플래시 메모리 = USB, SD카드, SSD

 

전기적으로 데이터를 읽고 쓸 수 있는 반도체 기반의 저장장치

 

일반적으로 접하는 모든 전자제품 안에 플래시 메모리가 들어있다.

 

플래시 메모리에는 cell 이라는 단위가 들어있음

 

플래시 메모리에도 수명이 있다. 한 셀에 일정 횟수 이상 데이터를 썼다 지웠다 반복하면 수명이 다 함.

셀에 저장할 수 있는 비트 수에 따라 SLC, MLC, TLC 등 플래시 메모리 타입이 나뉜다.

 

구분	SLC(Single Level Cell)	MLC(Multiple Level Cell)	TLC(Triple Level Cell)
셀 당 bit 수	1 bit	2bit	3bit
수명	길다	보통	짧다
읽기/쓰기 속도	빠르다	보통	느리다
용량 대비 가격	높다	보통	낮다

셀들이 모인 단위 = 페이지

페이지가 모인 단위 = 블록

블록이 모인 단위 = 플레인

플레인이 모인 단위 = 다이

 

플래시 메모리에서 읽기와 쓰기 단위는 페이지 단위이며, 삭제는 블록단위임.

읽기/ 쓰기 단위와 삭제 단위가 다른것이 특징

 

페이지의 상태는 Free, Valid, Invalid 가 있다.

Free: 데이터를 쓸 수 있는 아무것도 저장되지 않은 상태

valid : 유효한 데이터가 들어가있는 상태

Invalid : 쓸 수 없는 쓰레기 데이터가 들어가있는 상태

 

블록단위로 삭제하여야 하는데 유효한 페이지가 있을 때 가비지 컬렉션을 통해 유효한 페이지만 새로운 블록으로 복사한 뒤 기존의 블록을 삭제하여 메모리 관리

 

 

7-2) RAID의 정의와 종류

RAID의 정의

앞서 말한 것 처럼 보조기억장치에도 수명이 있다. 이러한 것을 효율적이고 안전하게 정보를 보관하려면 어떻게 해야 할까?

방법은 바로 

 

RAID(Redundant Array of Independent disks) 

: 데이터의 안정성과 높은 성능을 위해 여러개의 물리적 보조기억장치를 마치 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 것.

 

를 사용하는 것이다.

 

이를 사용하면 1TB 하드디스크 4개를 4TB하드디스크 하나처럼 사용할 수 있다.

 

RAID 구성 방법을 RAID레벨이라고 표현한다.

RAID 레벨에는 대표적으로 RAID 0, 1, ~6이 있고, 그로부터 파생 된 RAID 10, 50 등이 있다

 

RAID 종류

RAID 0

- 여러개의 보조기억장치에 데이터를 단순히 나누어 저장하는 구성 방식

- 줄무늬처럼 분산되어 저장된 데이터를 Stripe라고 하고 분산하여 저장하는 것을 striping 이라 함

- 4TB 저장장치 한개를 읽고 쓰는 속도보다 RAID0으로 구성 된 1TB 네개의 속도가 이론상 네배 빠름

- 하나에 문제가 생기면 정보 읽는데 문제가 생겨 안전하지 않다는 단점

 

RAID 1

- 복사본을 만드는 법

- 미러링, 하드디스크 네 개가 있을 때 1,2 번째와 3,4 번째에 같은 내용 저장 됨

- 복구가 매우 간단하다는 장점

- 하드디스크 개수가 한정되었을 때 사용가능한 용량이 적어지는 단점

 

 

RAID 4

- RAID1처럼 완전 복사 대신에 패리티 비트라는 데이터를 따로 저장하여 오류 검출 및 복구 정보를 저장함.

- 패리티 비트는 본래 오류 검출용 정보이지만 RAID에서는 오류 복구도 가능하다.

 

RAID 5

- RAID4에서 패리티를 한곳에 저장하여 병목현상이 발생할 수 있으므로 RAID5에서는 패리티 정보를 분산하여 저장하는 방식

 

RAID 6

- RAID5와 비슷하지만 패리티 정보를 두개로 두어 오류를 검출하고 복구할 수 있는 수단이 두개가 생김

 

RAID 1과 0을 혼합한 RAID 10방식, RAID 0과 5를 혼합한 RAID 50방식처럼 Nested RAID방식도 있음.

 

각 레벨마다 장단점이 있다.