[혼공컴운] CH07 보조기억장치

CH07 보조기억장치

07-1 다양한 보조기억장치 

 

https://youtu.be/m2NfFJEvssY?si=eWKnbOfvlIoPoYD-

 

하드디스크

자기적인 방식으로 데이터 저장하는 보조기억장치 

자기디스크의 일종 

하드디스크 구성

플래터에 수많은 N극과 S극으로 데이터들이 저장되고 

일반적으로 플래터 양면 모두 사용한다 

스핀들로 플래터를 회전시키면서 데이터를 읽는다 

RPM (Revolution Per Minute) - 분당 회전수 

헤드 - 플래터를 읽고 쓰는 구성 요소, 플래터에 미세하게 떠 있다

디스크 암 - 헤드를 움직여 주는 구성 요소 

일반적으로 모든 헤드가 디스크 암에 부착되어 함께 이동하고, 연속된 정보는 한 실린더에 기록된다 

 

하드디스크 저장 단위

 

트랙 Track -플래터를 이루고 있는 동심원을 그리는 저장 단위 

트랙과 섹터 단위로 데이터를 저장한다 (섹터의 크기 512바이트 ~ 4096바이트) 

하나 이상의 섹터를 묶어 블록 Block 이라고 표현하기도 한다 

실린더 - 여러 겹의 플래터 상에서 같은 트랙이 위치한 곳을 모아 연결한 논리적 단위 

한 실린더에 기록하면 헤드를 움직이지 않고 정보를 읽을 수 있다 

 

하드디스크 데이터 접근 과정 

하드디스크가 저장된 데이터에 접근하는 시간 

* 탐색 시간 Seek Time - 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 기간 

* 회전 지연 Retational Latency - 헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전시키는 시간 

* 전송 시간 Transfer Time - 하드디스크와 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 시간 

탐색 시간, 회전 지연, 전송 시간

 

플래시 메모리

 

플래시 메모리의 종류

1) NAND 플래시 메모리 

2) NOR 플래시 메모리 

오늘날 대용량 저장소로 많이 쓰이는 메모리는 NAND 플래시 메모리 

셀 Cell

플래시 메모리에서 데이터를 저장하는 가장 작은 단위 

이 셀이 모이고 모여 수 MB, GB, TB 저장 장치가 된다 

 

한 셀에

1비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리 SLC, Single Level Cell

2비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리 MLC, Multi

3비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리 TLC 

4비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리 QLC 

이 정보는 플래시 메모리의 성능, 가격, 수명을 결정하는 요소이다 

 

사람 한 명 == 1비트, 셀 == 집으로 비유하여 SLC 는 한 집에 한 명, MLC 는 한 집에 두 명으로 생각하면 이해하기 편하다 

 

플래시 메모리 저장 단위

 

읽기/ 쓰기 단위와 삭제 단위는 다르다

읽기와 쓰기는 페이지 단위 

삭제는 (페이지보다 큰) 블록 단위

 

페이지의 상태

Free 상태 - 어떠한 데이터도 저장하고 있지 않아 새로운 데이터를 저장할 . 수있는 상태

Valid 상태 - 이미 유효한 데이터를 저장하고 있는 상태 

Invalid 상태 - 유효하지 않은 데이터 (쓰레기값) 를 저장하고 있는 상태 

+ 플래시 메모리는 하드 디스크와 달리 덮어쓰기가 불가능하다 

 

가비지 컬렉션

저장 공간을 관리하는 플래시 메모리의 관리 기법 

1. 유효한 페이지들만을 새로운 블록으로 복사

2. 기존의 블록을 삭제 

ex) A B C 가 담긴 플래시 메모리에서 A 를 A' 로 변경하고 싶을 때 A' 를 추가하고 A 를 Invalid 페이지로 만든다,

그리고 Valid 페이지만을 새로운 블록으로 옮기고 기존의 블럭을 삭제한다 

07-2 RAID 의 정의와 종류 

 

RAID Redundant Array of Independent Disks

하드 디스크와 SSD 로 사용하는 기술

데이터의 안정성 혹은 높은 성능을 위해 여러 물리적 보조기억장치를

마치 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 기술 

RAID 레벨

RAID 를 구성하는 기술

RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6, 그로부터 파생된 RAID 10, RAID 50 등이 있다 

각 RAID 레벨마다 장단점이 있으며, 어떤 상황에서 무엇을 최우선으로 원하는지에 따라 최적의 RAID 레벨은 달라질 수 있다

RAID 레벨의 대략적인 구성과 특징을 아는 것이 중요하다 (ex. 빠른 입출력이 중요하면 RAID 0, 안전이 중요하면 RAID 5/ 6)

 

 

스트라입 Strip - 마치 줄무늬처럼 분산되어 저장된 데이터

스트라이핑 Striping - 분산하여 저장하는 것 

RAID 0

각 하드 디스크에 번갈아 가며 데이터를 저장한다

저장하는 데이터가 하드 디스크 개수만큼 나뉘어 저장 

장점 - 입출력 속도의 향상

단점 - 저장된 정보가 안전하지 않음  

RAID 0 의 장점과 단점

RAID 1

미러링 Mirroring - 복사본을 만드는 방식 

데이터를 쓸 때 원본과 복사본 두 군데에 쓴다 (느린 쓰기 속도)

장점 - 백업과 복구가 정말 쉽다 

단점 - 하드 디스크 개수가 한정되었을 때 사용 가능한 용량이 적어진다 

   복사본이 만들어지는 용량만큼 사용 불가 -> 많은 양의 하드 디스크가 필요 -> 비용 증가 

 

RAID 4

(RAID 1처럼 완전한 복사본을 만드는 대신) 오류를 검출하고 복구하기 위한 정보 - 패리티 비트를 저장 

패리티를 저장한 장치를 이용해 다른 장치들의 오류를 검출하고, 오류가 있다면 복구 

RAID 1보다 적은 하드 디스크로도 데이터를 안전하게 보관 

* 패리티 비트는 오류 검출만 가능할 뿐 오류 복구는 불가능 

단점 - 패리티 디스크의 병목 

RAID 4 의 단점 - 패리티 디스크의 병목

 

RAID 5

패리티 정보를 분산하여 저장하는 방식 

 

RAID 6

두 종류의 패리티 (오류를 검출하고 복구할 수 있는 수단)

RAID 5보다 안전하고, 쓰기는 RAID 5보다 느리다