11. RAID 구성

1. RAID 개념

• • RAID(Redundant Array of Independent Disks)는 여러 개의 하드디스크(또는 SSD)를 하나처럼 묶어서 데이터를 저장하는 기술입니다. 목적에 따라 성능 향상, 데이터 안정성(복구), 또는 이 두 가지를 동시에 제공합니다.
  • 여러 개의 디스크를 하나의 큰 장치처럼 사용하여 성능을 높이거나 안전하게 데이터를 보관할 수 있게 해주는 '조합 기술'입니다.
  • 중요한 데이터를 안전하게 보관하고 싶으면 RAID 1, 5, 6, 10 등 복구 기능이 있는 구성을 사용합니다.
  • 빠른 읽기/쓰기가 필요하면 RAID 0이나 RAID 10을 사용합니다(단, 안전성은 RAID 0이 낮음)

    RAID 0	여러 디스크에 데이터를 번갈아 저장함(스트라이핑)	성능↑, 복구불가(디스크 하나만 망가져도 전체 데이터 손실)	최소2개 이상필요	극단적인 성능 추구를 위한 Disk 구성​
    RAID 1	같은 데이터를 2개 이상의 디스크에 복제(미러링)	성능은 비슷, 복구↑(한쪽 디스크 고장나도 데이터 보전)	최소2개 이상필요	안정성만을 추구하는 RAID 구성
    RAID 5	3개 이상 디스크에서 일부는 데이터, 일부는 복구정보(패리티) 저장	성능↑, 복구↑(1개 디스크 고장 시 복구 가능)	최소3개 이상필요	1개의 디스크 복구 가능하며 속도도 보장
    RAID 6	RAID 5와 유사하지만 패리티 정보를 2개 저장	성능↓(쓰기), 복구↑↑(2개까지 동시 장애 복구 가능)	최소4개 이상필요	최대 2개의 디스크가 고장나도 데이터 복구 가능
    RAID 10(1+0)	RAID 1(미러링)과 RAID 0(스트라이핑) 결합	성능↑↑, 복구↑(효율적이지만 디스크 많이 필요)	최소4개 이상필요	성능과 안정성을 모두 추구한 미러링 구성

*패리티 : 오류검출 및 복구용 정보 (오류 후 데이터를 재구축하는 사용되는 계산된 값) 

*스트라이핑 : 하나의 데이터를 여러 드라이브에 분산 저장함으로써 빠른 입출력이 가능

2. RAID 0+1 , RAID 1+0 비교

• • 공통점으로는 용량이 같고, 속도가 같다.
  • 차이점으로는 RAID 1+0은 RAID 1의 미러링 지원이 가능한 부분으로 안정성이 높다. (복구가능)
  • 미러링의 경우 rebuilding 방식으로 진행되며, 미러링의 경우 HDD의 물리적 손상시에만 진행이 가능하며, 특정 HDD OS 내 손상이 발생한 경우에는 미러링 (rebuilding)이 불가하며, 복구가 불가하다.

 

 

 

문제]

• 다음 RAID 구성 방식에 대한 설명 중 가장 옳은 것은 무엇입니까?
  A.
  RAID 6은 RAID 5와 동일하게 하나의 드라이브 오류만을 허용하며, 패리티 계산 방식에서만 차이가 있습니다.
  B.
  RAID 0은 스트라이핑을 통해 성능을 극대화하지만, 단일 드라이브 오류 시 전체 데이터 손실 위험이 있습니다.
  C.
  RAID 1은 최소 3개 이상의 디스크를 필요로 하며, 미러링을 통해 높은 읽기 성능을 제공합니다.
  D.
  RAID 0+1의 경우, RAID 1과 유사한 기능으로 미러링 기능이 제공되어 물리적 손상시 rebuilding을 통하여 복구할 수 있습니다.
•  정답 및 해설

  [정답]

  B.

  [해설]

  RAID 0은 데이터 복제 없이 여러 디스크에 데이터를 분산 저장하여 읽기/쓰기 속도를 향상시키는 것이 주 목적입니다. 따라서 단일 드라이브에 문제가 발생하면 데이터 복구 수단이 없어 모든 데이터가 유실됩니다.

   

• KT DS의 한 서비스 서버에서는 데이터베이스 서버의 지속적인 가용성이 매우 중요하고, 안정성을 위해 6개의 동일 용량 디스크를 사용하여 RAID를 구성하려 합니다.
  이 서버는 다음과 같은 요구 조건을 가집니다.
  • 디스크가 동시에 두 개까지 장애가 나더라도 데이터를 안전하게 보존해야 한다.
  • 데이터베이스의 잦은 쓰기 작업에도 비교적 좋은 성능이 필요하다.
  • 디스크 용량의 활용은 일정 부분 희생할 수 있다.
  이 상황에서 가장 적합한 RAID 구성을 고르면?
   정답 및 해설

  [정답]

  C.

  [해설]

  • RAID 1: 디스크 2개에만 적용됨. 여러 개의 디스크를 모두 미러링하면 용량 효율이 매우 낮고, 동시에 두 개 이상의 장애에는 복구 불가.
  • RAID 5: 패리티 방식으로 1개 디스크 장애만 복구 가능, 2개 동시 장애 시 데이터 복구 불가.
  • RAID 6: 2개의 패리티 정보를 저장하여, 2개의 디스크까지 동시에 장애가 나더라도 데이터 복구 가능. 쓰기 성능이 RAID 5 대비 근소하게 낮지만, 데이터베이스의 안정성 요구에는 부합하며 6개라는 디스크 수도 이상적.
  • RAID 10: 높은 성능과 장애 복구력(미러+스트라이핑)을 제공하나, 6개 디스크로 구성 시 디스크 장애의 발생 위치에 따라 2개까지는 복구 가능하나 경우에 따라 복구 불가 상황이 생길 수 있음. RAID 6보다 2중 장애 복원력이 떨어짐.

  따라서, 두 개의 디스크 동시 장애에도 복구가 보장되면서, 데이터베이스 서버 성능도 어느 정도 유지하려면 RAID 6이 최선입니다.

   

• A. RAID 1
  B. RAID 5
  C. RAID 6
  D. RAID 10

• KT DS의 한 인프라 기술팀이 신규 데이터 센터 구축을 준비하고 있습니다.
  팀원 A는 여러 RAID 수준을 비교하는 회의 중 다음과 같이 발언했습니다.이 팀원의 설명에서 틀린 부분을 정확히 짚어내면?
   정답 및 해설

  [정답]

  C.

  [해설]

  • A. RAID 0은 여러 디스크를 스트라이핑(분산 저장) 방식으로 조합해 단일 논리 드라이브처럼 사용합니다. 설명이 맞습니다.
  • B. RAID 1도 2개 이상의 디스크에 동일한 데이터를 저장(미러링)해서, 사용자 입장에선 단일 논리 드라이브로 보입니다. 설명이 맞습니다.
  • C. RAID 5는 패리티(복구 정보)를 별도의 특정 디스크 한 곳에 저장하지 않고, 모든 디스크에 고르게 분산(rotate)하여 기록합니다. 특정(전용) 디스크에 저장한다는 설명이 '틀린' 부분입니다.
  • D. RAID 0과 RAID 1은 복구 기능에 큰 차이가 있는데, RAID 0은 데이터 복구 불가, RAID 1은 1개 디스크 장애에도 복구 가능합니다. 설명이 맞습니다.
• A. RAID 0은 여러 디스크를 조합해 논리 드라이브처럼 사용한다는 설명
  B. RAID 1은 여러 디스크를 조합해 논리 드라이브처럼 사용한다는 설명
  C. RAID 5는 복구 정보(패리티)를 별도의 특정 디스크에 저장한다는 설명
  D. RAID 0과 RAID 1이 복구 기능에 차이가 있다는 설명
• “RAID 0과 RAID 1은 모두 여러 디스크를 조합하여 단일 논리 드라이브처럼 사용할 수 있고,
  RAID 5는 복구 정보(패리티)를 별도의 전용 디스크에 저장한다는 점에서 RAID 1, RAID 0과 다르다.”

• 4개의 디스크로 RAID 1을 구성할 경우, 디스크 전체 용량 대비 실제로 데이터를 저장할 수 있는 사용 가능한 용량은 몇 %인가? (각 디스크 용량이 동일하다고 가정)
   정답 및 해설

  [정답]

  B.

  [해설]

  RAID 1은 모든 데이터를 동일하게 복제하므로, 총 디스크 용량의 절반만 실제 데이터 저장에 사용하고 나머지는 복제본 저장에 사용됩니다.

• A. 100%
  B. 50%
  C. 75%
  D. 25%

 

 

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문제: RAID 레벨별 특성 및 성능 분석

다음은 RAID 레벨 0, 1, 5, 10에 대한 설명과 특성입니다. 주어진 <보기>의 항목들을 올바른 RAID 레벨에 배치하고, 물음에 답하시오.

<br>

보기: 가. 패리티를 이용한 데이터 복구

나. 디스크 미러링

다. 스트라이핑과 미러링의 결합

라. 디스크 스트라이핑

마. n개의 디스크 중 1개가 장애 발생 시에도 데이터 유지

바. 최소 4개의 디스크 필요

사. 최소 3개의 디스크 필요

아. 읽기/쓰기 성능이 가장 빠르다

자. 읽기 성능이 매우 빠르다

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[물음 1]

RAID 레벨 0, 1, 5, 10의 특징에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

A. RAID 0은 "가"와 "마"의 특징을 가진다.

B. RAID 1은 "나"와 "자"의 특징을 가진다.

C. RAID 5는 "가"와 "사"의 특징을 가진다.

D. RAID 10은 "다"와 "바"의 특징을 가진다.

E. RAID 5는 "아"의 특징을 가진다.

[물음 2]

RAID 5와 RAID 10을 각각 4개의 1TB 하드 디스크로 구성했을 때, 사용자에게 제공되는 실질적인 총 저장 용량을 계산하고 그 이유를 설명하시오.

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정답 및 해설

정답:

• [물음 1] 정답: B, C, D
• [물음 2] 정답:
  • RAID 5: 3TB
  • RAID 10: 2TB

해설:

[물음 1] RAID 레벨별 특징 매칭

• RAID 0 (스트라이핑):
  • 라. 디스크 스트라이핑: 데이터를 여러 디스크에 분산 저장하여 I/O 성능을 극대화합니다.
  • 아. 읽기/쓰기 성능이 가장 빠르다: 병렬로 데이터를 읽고 쓰기 때문에 성능이 가장 빠릅니다.
  • (참고) A는 오답: RAID 0은 패리티나 미러링을 사용하지 않으므로 데이터 복구 기능이 없습니다.
• RAID 1 (미러링):
  • 나. 디스크 미러링: 동일한 데이터를 두 개의 디스크에 복제하여 저장합니다.
  • 자. 읽기 성능이 매우 빠르다: 동일한 데이터를 두 곳에서 읽을 수 있어 읽기 성능이 향상됩니다.
  • (참고) B는 정답: RAID 1은 미러링을 통해 데이터 안정성을 확보하고, 복사본에서 읽을 수 있어 읽기 성능이 빠릅니다.
• RAID 5 (분산 패리티 스트라이핑):
  • 가. 패리티를 이용한 데이터 복구: 패리티 정보를 분산 저장하여 1개의 디스크 장애에 대비합니다.
  • 사. 최소 3개의 디스크 필요: 패리티 정보를 저장하기 위한 추가 디스크가 필요하므로 최소 3개 디스크가 필요합니다.
  • (참고) C는 정답: RAID 5의 핵심 특성입니다.
  • (참고) E는 오답: 패리티 계산으로 인해 쓰기 성능은 RAID 0보다 느립니다.
• RAID 10 (미러링된 스트라이프):
  • 다. 스트라이핑과 미러링의 결합: RAID 0(스트라이핑)의 성능과 RAID 1(미러링)의 안정성을 결합한 방식입니다.
  • 바. 최소 4개의 디스크 필요: 스트라이핑을 위해 2개, 미러링을 위해 2개가 필요하므로 최소 4개의 디스크가 필요합니다.
  • (참고) D는 정답: RAID 10의 핵심 특성입니다.

[물음 2] 실질적 저장 용량 계산

• RAID 5 (4개의 1TB 디스크):
  • 용량: 3TB
  • 이유: RAID 5는 n개의 디스크 중 1개의 디스크 용량을 패리티(Parity) 저장에 사용합니다. 따라서 전체 용량은 (n-1) * 디스크 용량으로 계산됩니다.
  • 계산: (4 - 1) * 1TB = 3TB
• RAID 10 (4개의 1TB 디스크):
  • 용량: 2TB
  • 이유: RAID 10은 2개의 디스크를 미러링 그룹으로 묶고, 이 그룹들을 스트라이핑합니다. 전체 디스크 용량의 절반은 미러링에 사용되므로, 실제 사용 가능한 용량은 전체 용량의 50%입니다.
  • 계산: (4 / 2) * 1TB = 2TB