다양한 보조기억장치
하드 디스크
하드 디스크는 자기적인 방식으로 데이터를 저장하는 자기 디스크의 일종입니다.
먼저 동그란 원판으로 되어있는 부분은 플래터라 불리는 실질적으로 데이터가 저장되는 부품입니다. 그러한 플래터를 회전시키는 구성 요소를 스핀들이라고 하며, 스핀들이 플래터를 돌리는 속도는 분당 회전수를 나타내는 RPM이라는 단위로 표현됩니다.
플래터를 대상으로 데이터를 읽고 쓰는 구성 요소를 헤드, 그런 헤드를 원하는 위치로 이동시키는 부품을 디스크 암이라 합니다.
플래터는 트랙과 섹터라는 단위로 데이터를 저장합니다. 트랙은 운동장 트랙처럼 원으로 이루어져 있고 그런 트랙의 한 조각을 섹터라고 부릅니다. 즉, 섹터는 하드 디스크의 가장 작은 전송 단위라고 볼 수 있습니다.
수직 상 같은 위치의 트랙들을 모아 연결한 논리적 단위를 실린더라고 부릅니다. 보통 연속적인 정보는 한 실린더로 저장하는데 그 이유는 디스크 암을 움직이지 않고도 바로 데이터에 접근할 수 있기 때문입니다.
데이터가 어떤 공간에 저장되는지 알았다면 그런 공간에 접근하는 과정은 크게 탐색 시간, 회전 지연, 전송 시간으로 나뉩니다.
- 탐색 시간은 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간을 의미한다.
- 회전 지연은 헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전시키는 시간을 의미한다.
- 전송 시간은 하드 디스크와 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 시간을 의미한다.
플래시 메모리
플래시 메모리는 전기적으로 데이터를 읽고 쓸 수 있는 반도체 기반의 저장 장치입니다.
*플래시 메모리에는 크게 NAND(NAND 게이트) 플래시 메모리와 NOR(NOR 게이트) 플래시 메모리가 있습니다. 주로 NAND 플래시 메모리가 사용된다.
플래시 메모리는 메모리에서 데이터를 저장하는 가장 작은 단위 셀이 있습니다. 이 셀이 모여 MB, GB, TB 용량을 갖습니다. 이 때 하나의 셀에 몇 비트를 저장할 수 있느냐에 따라 한 셀에 1비트를 저장하는 SLC, 2비트를 저장하는 MLC, 3비트를 저장하는 TLC 타입이 있습니다.
| 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 |
셀들이 모여 만들어진 단위를 페이지, 그리고 페이지가 모여 만들어진 단위를 블록이라고 합니다. 블록이 모여 플레인, 플레인이 모여 다이가 됩니다.
이떄 페이지는 세 개의 상태를 가질 수 있습니다. Free, Vaild, Invalid 상태입니다. Free 상태는 어떤 데이터도 저장하고 있지 않아 새로운 데이터를 저장할 수 있는 상태, Valid 상태는 이미 유효한 데이터를 저장하고 있는 상태, 그리고 Invalid 상태는 쓰레기값이라 부르는 유효하지 않은 데이터를 저장하고 있는 상태를 의미합니다.
기본적으로 플래시 메모리에서는 덮어쓰기가 불가능합니다. 만약 A를 수정하려면 A를 Invalid 상태로 만들고 A' 데이터를 새로 저장해야 합니다.
그렇다면 이미 유효하지 않는 A 값은 사용하지 않아도 용량을 차지하게 됩니다. 이를 해결하고자 유효한 페이지들만 새로운 블록으로 복사한 뒤, 기존의 블록을 삭제하는 가비지 컬렉션 기능을 제공합니다.
RAID의 정의와 종류
RAID의 정의
RAID는 데이터의 안정성 혹은 높은 성능을 위해 여러 개의 물리적 보조기억장치를 마치 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 기술을 의미합니다.
RAID의 종류
RAID를 구성하는 방법을 RAID 레벨이라 표현하는데 대표적으로는 RAID 0, RAID 1, RAID 4, RAID 5, RAID 6가 있습니다.
RAID 0
RAID 0은 여러 개의 보조기억장치에 단순히 줄무늬처럼 분산하여 저장하는, 스트라이핑을 하며 이렇게 저장된 데이터를 스트라입이라고 합니다.
장점
- 읽고 쓰는 속도가 빠르다.
단점
- 구성된 하드 디스크 중 하나에 문제가 생긴다면 다른 모든 하드 디스크의 정보를 읽는 데 문제가 생긴다.
RAID 1
RAID 1은 복사본을 만드는 방식입니다. 마치 거울처럼 완전한 복사본을 만들기 때문에 미러링이라고도 부릅니다.
장점
- 똑같은 디스크가 두 개 있어 복구가 매우 간단하다.
단점
- RAID 0보다 느리다.
- 복사본을 만들기 때문에 사용하는 용량만큼 사용하지 못한다. (비용 증가)
RAID 4
RAID 4는 RAID 1처럼 완전 복사본을 만드는 대신 오류를 검출하고 복구하기 위한 정보 '패리티 비트'를 구성해 놓는 방식입니다.
장점
- RAID 1보다 적은 하드 디스크로도 데이터를 안정하게 보관할 수 있다.
단점
- 데이터를 저장할 때마다 패리티를 저장하기에 패리티를 저장하는 장치에 병목 현상이 발생한다.
RAID 5
RAID 5는 아래와 같이 패리티 정보를 분산하여 저장하는 방식이다.
장점
- RAID 4의 문제인 병목 현상을 해소한다.
단점
- RAID 6보다 덜 안전한 구조이다.
RAID 6
RAID 6는 기본적으로 RAID 5와 같으나 서로 다른 두 개의 패리티를 두는 방식입니다.
장점
- RAID 4나 RAID 5보다 안전한 구성이다.
단점
- 저장해야할 패리티가 두 개이므로 RAID 5보다 쓰기 속도가 느립니다.
이외에도 RAID 0과 RAID 1을 혼합한 RAID 10 방식도 있고, RAID 0과 RAID 5를 혼합한 RAID 50 방식도 있습니다. 이처럼 여러 RAID 레벨을 혼합한 방식을 Nested RAID라고 합니다.
각 RAID 레벨마다 장단점이 있으므로 상확에 따라 쓰이는 최적의 RAID 레벨은 달라질 수 있습니다.
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