[CS] 컴퓨터 구조 (7) 보조기억장치

하드 디스크 

자기적인 방식으로 데이터 저장

 

하드 디스크가 저장된 데이터에 접근하는 시간은 다음과 같다.

-탐색 시간 : 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간

-회전 지연 : 헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전시키는 시간

-전송 시간 : 하드디스크와 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 시간

 

플래시 메모리

전기적으로 데이터를 읽고 쓰는 반도체 기반 저장  장치. 범용성이 넓어서 보조 기억장치에만 속한다고 보기에는 어려움 NAND 플래시 메모리와 NOR 플래시 메모리가 있는데 전자는 대용량 기억 장치로 많이 활용된다.

 

Cell

플래시 메모리에서 데이터를 지정하는 가장 작은 단위. 이 셀이 모이고 모여 수 MB,GB,TB 저장 장치가 된다.

한셀에 1비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리르 SLC, 2비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리는 MLC, 3비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리는 TLC, 4비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리는 QLC라고 한다.

 

SLC : 한 셀로 두 개의 정보를 표현한다. 비트의 빠른 입출력이 가능하고 긴 수명을 가지고 있으며 용량 대비 고가격을 자랑한다.

 

MLC : 한 셀로 네 개의 정보를 표현하여 대용량화에 유리하다. SLC보다 느린 입출력 속도를 가지고 있으며 수명도 짧지만 더 저렴하다. 시중에서 많이 사용한다.

 

TLC : 한 셀로 여덟 개의 정보를 표현하여 대용량화에 유리하다. MLC보다는 느린 입출력 속도를 가지고 있으며 수명도 짧지만 MLC보다 저렴하여 시중에서 많이 사용된다.

 

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

 

이러한 셀들이 모여 페이지를 이루고 페이지들이 모여 블록을 이루고 블록이 모여 플레인을 이루고 플레인이 모여 다이를 이룬다. 플래시 메모리는 읽기/쓰기 단위와 삭제 단위는 다르다. 읽기와 쓰기는 페이지 단위로 이루어지지만 삭제는 페이지보다 큰 블록 단위로 이루어진다.

 

페이지의 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

 

플래시 메모리는 하드 디스크와 달리 덮어쓰기가 불가능하다. 

 

 

RAID의 정의와 종류

 

RAID 

독립적인 하드디스크나 SSD를 하나처럼 엮어서 사용하는 것. 데이터의 안전성 혹은 높은 성능을 위해 여러 물리적 보조기억장치를 마치 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 기술

 

 

RAID 0

데이터를 단순히 나누어 저장하는 구성. 각 하드 디스크는 번갈아 가며 데이터를 저장한다. 저장되는 데이터가 하드디스크 개수만큼 나뉘어 저장. 여기서 스트라이핑이 사용되는데 스트라이핑은 분산하여 저장하는 것이며 이렇게 줄무늬처럼 분산되어 저장된 데이터를 스트라입이라고 한다.

 

 

출처 https://blog.softpine.dev/5

 

 

입출력 속도가 향상된다는 장점이 있지만 하드디스크 하나만 고장이 나도 데이터를 쓸 수가 없어 저장된 정보가 안전하지 않다는 단점이 있다.

 

RAID 1 

미러링, 즉 복사본을 만드는 방식. 데이터를 쓸 때 원본과 복사본 두 군데에 쓴다. 따라서 쓰기 속도가 느리다.

출처 https://blog.softpine.dev/5

 

하드 디스크가 하나가 고장이 나도 데이터를 쓸 수 있어 안전하다는 장점이 있지만 복사본이 만들어지는 용량만큼 사용이 불가해 많은 양의 하드디스크가 필요하기 때문에 비용이 증가하며 하드 디스크 개수가 한정 되었을 때 사용 가능한 용량이 적어진다는 단점이 있다.

 

RAID 4

RAID 1처럼 완전한 복사본을 만드는 대신 패리티 비트를 저장한다. 패리티를 저장한 장치를 이용해 다른 장치들의 오류를 검출하고 오류가 있다면 복구한다. RAID 1보다 적은 하드 디스크로도 데이터를 안전하게 보관할 수 있지만 패리티 디스크의 병목현상이 생긹 수 있다.

출처 https://www.acnc.com/raid/raid-level/4/

 

 

RAID 5

이 방식은 해당 패리티 정보를 분산하여 저장하는 방식이다. RAID 4는 패리티를 저장한 장치를 따로 두는 방식이지만 이 방식은 패리티를 분산하여 저장하는 방식이다.

출처 https://blog.softpine.dev/5

 

 

RAID 6

두 종류의 패리티를 저장한다. RAID 5보다 안전하지만 쓰기는 느리다.

출처 :https://blog.softpine.dev/5

 

 

상황마다 최적의 RAID 레벨은 달라질 수 있다.