[리눅스마스터 1급:#7] 리눅스와 RAID

안녕하세요

박봉달입니다!

 

오늘은 리눅스 마스터 1급 공부 여섯째날의 기록을 남겨보도록 하겠습니다.

서적은 이기적 리눅스마스터 1급 이론서+기출문제를 기본으로 하고 있습니다.

 

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1. 리눅스와 하드웨어

▶ 하드웨어의 이해

* 컴퓨터의 구성요소

 

 

1) 중앙처리장치

- 외부에서 정보를 입력받아 명령어들을 해석하여 연산하고 결과를 반환하여 시스템을 통제하는 제어장치

- CPU는 레지스터와 연산장치(ALU : Arithmetic-Logic Unit) 그리고 제어장치(Control Unit : CU)로 구성된다

- 레지스터는 연산을 위한 임시 저장소 역할을 하며 작은 데이터만 저장하나 액세스 속도는 빠르다

- 연산장치는 데이터들간의 비교, 판단, 연산을 수행한다

- 제어장치는 입력된 명령어를 해석하고 명령을 연산장치 등으로 보내고 주소를 디코드하여 레지스터에 데이터를 저장

 

2) 주기억장치

- CPU가 처리할 명령어와 데이터를 저장하기 위한 컴퓨터 하드웨어 장치이다

- 메모리는 휘발성 RAM과 비휘발성 ROM으로 분류 가능하다

- RAM 은 전원 공급이 중단되면 정보 손실이 있고, 메모리상 어느 주소에 접근하든 엑세스 시간 동일

- RAM은 DRAM과 SRAM으로 나뉜다

- ROM은 전원 중단 되더라도 데이터가 소멸되지 않는다

- ROM은 처음 켰을떄 구동 위한 BIOS와 같은 프로그램이 적재된다

- ROM은 저장 데이터를 변경할 수 없는 MASK ROM, 저장된 데이터를 1회 수정 가능한 PROM, 메모리에 저장된 데이터를 수회 삭제 및 저장할 수 있는 EPROM으로 구분됨

 

3) 입출력장치

- 입력장치에는 키보드, 마우스, 카메라. 스캐너, OMR, OCR, 트랙볼, 터치패드, 바코드, 조이스틱

- 출력장치에는 대표적으로 모니터, 프린터 등이 존재한다

 

4) 보조기억장치

- 주기억장치는 속도가 빠르나 용량이 작고 비싸다

- 보조기억장치는 속도는 느리나 용량이 크고 가격이 저렴하다

- 사용자의 데이터를 저장하거나 주기억장치의 메모리가 부족함을 해결하기 위해 가상메모리를 위한 스왑 영역으로 사용된다

- 하드 디스크, SSD, CD-ROM, DVD 등

 

▶ 하드웨어 선택

1) RAID의 개요

- 하드디스크의 고성능 구현과 신뢰성을위해 여러 개의 하드디스크를 구성하고 일부에 중독된 데이터를 나눠 저장하는 복수 배열 독립 디스크 기술이다 (Redundant Array of Independent Disks)

- RAID0은 고성능 구현을 추구하고, RAID 1은 무정지 구현을 위해 사용된다 (RAID 1+0과 0+1은 이 둘을 혼합한 형태이다)

- RAID 5와 6은 고성능과 무정지 둘 다 추구한다

- 하나의 RAID는 운영체제에서 논리적으로 하나의 하드 디스크로 인식된다

- 스트라이핑 기술을 디스크의 성능 향상을 위해 연속된 데이터를 여러 개의 디스크에 라운드 로빈 방식으로 기록하는 기술이다

- 미러링 기술은 무정지를 위한 핵심 기술로서, 디스크에 에러 발생 시 디스크 운영 정지를 방지하기 위해 추가적으로 하나 이상의 장치에 중복 저장하는 기술이다

 

▶ RAID의 종류

1) RAID-0

- 데이터를 하나의 디스크가 아닌 여러 디스크에 걸쳐 저장하는 스트라이핑 기술을 이용하여 분산 저장

- 데이터를 저장할 때 여러 디스크에 동시에 쓸 수 있기에 속도가 빠르다

- 중복이 없고 패리티 기술을 사용하지 않기 때문에 구성된 디스크 중 하나라도 오류가 발생하면 복구 불가

 

2) RAID-1

- 패리티나 스트라이핑 없이 미러링 기술을 사용하여 데이터를 두개의 디스크에 동시 기록

- 각 디스크의 데이터를 동시 읽기 가능하여 속도 향상

- 하나의 디스크에 쓰기를 하는 것과 양 디스크에 쓰기 하는 것은 시간 면에서 동일

- 동일 데이터가 양 디스크에 존재하므로 오류 시 미러링 된 데이터 복구 가능

- 데이터를 중복 저장하기에 효율성이 50%

 

3) RAID-2

- 비트 레벨의 스트라이핑을 통하여 최소 3개의 디스크에 데이터를 분산 저장

- 오류 정정 부호를 기록하는 전용의 하드디스크 이용

- ECC를 통해 오류 복구 가능하나 추가 연산 필요해 속도 떨어짐

 

4) RAID-3

- 바이트 수준의 스트라이핑 통해 데이터 분산 저장

- 한번 읽거나 쓸 때 각 디스크에 동시 접근 가능하므로 순차적 쓰기와 읽기 성능 우수

- 패리티를 제공하여 오류 체크 및 복구 수행 가능

 

5) RAID-4

- 블록 레벨의 스트라이핑 통해 데이터 분산 저장

- 패리티 이용하여 오류 체크 및 정정 기능 제공

- 블록 단위로 데이터 저장되어 단일 디스크에서 데이터 읽을 수 있고 여러 디스크에서 동시 데이터 읽기 가능

- 데이터 쓸 때마다 패리티 디스크도 접근하기에 쓰기 성능 좋진 않다

 

6) RAID-5

- RAID-4와 같이 블록 수준 스트라이핑 저장되며, 패리티도 별도 디스크가 아닌 모든 디스크에 나뉘어 저장

- 성능 면에서 RAID 0보다 부족하지만 성능, 안정성, 용량 세 부분을 모두 고려하여 사용

 

7) RAID-6

- RAID-5와 유사한 구성이며 2차 패리티 구성을 포함함

- RAID-5의 경우 1개의 디스크 오류 대처 가능하지만 RAID-6은 2개의 디스크 오류에 대처 가능

 

8) RAID 0+1

- 디스크 2개를 스트라이핑 기술을 사용하는 RAID 0으로 구성하고 이러한 RAID 0 구성 세트를 다시 미러링 기술을 사용하는 RAID 1 로 구성하는 방식

 

9) RAID 1+0

- 디스크 2개를 RAID 1으로 구성하고 이 세트를 다시 RAID 0로 구성하는 방식

- RAID 1보다 높은 성능을 제공하지만 가격이 비싸다

 

10) RAID 5+3

- RAID-3 방식에 스트라이프 어레이를 구성하는 방식

- RAID-3 보다 높은 성능을 제공하지만 가격이 비싸다

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▶ 디스크 인터페이스

1) IDE(Intergrated Driver Electronics)

- 가장 오래된 규격으로 40개의 핀으로 된 병렬 인터페이스

- 병렬 전송을 강조하는 의미에서 PATA(Parallel Advanced Technology Attachment)라고 부름

- 초기형 IDE 보다 향상된 E-IDE가 있으며 133.3mb/s로 데이터 전송

 

2) S-ATA

- IDE의 한계 극복 위해 직렬 전송하는 인터페이스

- SATA1은 초당 150mb, SATA2는 초당 300MB의 속도 보인다, SATA3는 6GBps를 제공

- SATA2는 허브를 이용해 하나의 포트에 여러 하드디스크 연결 가능

 

3) SCSI (Small Computer System Interface)

- 고성능과 안정성, 신뢰성을 중시하는 워크스테이션 및 서버 시장에서 주로 사용하던 디스크 인터페이스

- IDE와 마찬가지로 병렬전송, 병렬전송의 한계가 존재

 

4) SAS(Serial Attached SCSI)

- SCSI 한계를 극복하기 위해 시리얼 방식을 도입한 디스크 인터페이스

- SCSI의 안정성과 확장성, 신뢰성을 이어가면서 시리얼 전송을 통해 속도 향상

 

▶ LVM(Logical Volume Manager)

1) LVM의 개요

- 블록 디바이스를 유연하게 관리하기 위해 여러 블록 디바이스를 가상의 Logical Volume에 매핑하고, 스토리지를 관리하는 커널 기능 

- 기존에는 블록 디바이스에 직접 I/O를 수행했지만, LVM 기반 시스템은 블록 디바이스 대신 LVM이 매핑한 Logical Volume에 I/O를 수행한다

- LVM을 통해 유연한 용량, 크기 조절 가능한 스토리지 풀, 온라인 데이터 재배치, 디스크 스트라이핑, 미러 볼륨, 볼륨 스냅샷 기능 제공

 

2) LVM의 구성도

 

 

3) LVM의 구성요소

- PV(Physical Volume) : 기존의 블록 디스크를 LVM에서 사용할 수 있도록 변환한 볼륨 형식

- PE(Physical Extent) : PV는 PE라 불리는 일정 크기의 블록으로 구성되며, 기본 크기는 4MB

- VG(Volume Group) : 여러 PV를 하나의 VG로 묶어 통합 가능. VG에 LV를 할당 가능

- LV(Logical Volume) : VG에서 필요한 만큼 할당하여 만들어지는 공간, 사용자는 LV를 통해 하드디스크에 접근

- LE(Logical Extent) : LV를 구성하는 일정 크기의 블록으로 기본 크기는 PE와 마찬가지로 4MB

 

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오늘은 리눅스와 하드디스크 구성 방식에 대해 알아보았습니다.

리눅스 마스터 1급 공부 여섯째날의 포스트를 이것으로 마치고,

내일 다시 돌아오도록 하겠습니다!

 

읽어주셔서 감사합니다!

좋은 정보 가지고 계신 분이 계시다면

댓글 부탁드려요 :)