[혼공컴운_3주]Chapter7 보조기억장치

하드디스크

• 자기방식으로 데이터를 저장함(자기디스크의 일종)
• 플래터(Platter) : 실질적으로 데이터가 저장되는 곳. 자기물질로 덮여있어 N극과 S극을 저장함. 여러겹을 겹처서 사용가능 함.
• 스핀들(Spindle) : 플래터를 회전시키는 구성요소
• RPM(Revolution Per Minute) : 스핀들이 플래터를 돌리는 속도. 분당회전수를 나타냄
  ex) RPM 15000 → 1분에 15000바퀴를 회전하는 하드디스크
• 헤드(Head) : 플래터를 대상으로 데이터를 읽고쓰는 구성요소. 플래터위에 미세하기 떠있는 바늘같은 부품.
  • 다중 헤드 디스크 = 고정 헤드 디스크 : 헤드가 트랙별로 여러개 달려있음. 탐색시간이 들지 않음(탐색시간이 0 임)
  • 단일 헤드 디스크 = 이정 헤드 디스크 : 헤드가 플래터 한면에 한개 달려있음. 헤드가 데이터가 있는 곳까지 움직임
• 디스크암(Disk Arm) : 헤드를 원하는 위치에 이동시키는 부품

플래터에 데이터 저장 방법

• 플래터는 트랙(Track)과 섹터(Sector)라는 단위로 데이터를 저장함
• 트랙(Track) : 하나의 원. 플래터를 동심원으로 나눈공간
• 섹터(Sector) : 트랙을 여러조각으로 나눴을때 한 조각. 하드디스크의 가장 작은 전송단위
• 블록(Block) : 하나이상의 섹터를 묶을때 부르는 이름
• 실린더(Cylinder) : 여러겹의 플래터 상에서 같은 트랙이 위치한곳을 모아 연결한 논리적 단위. 플래터를 같은 트랙끼리 연결한 원통모양 공간.
• 연속된 정보는 하나의 실린더에 기록됨 → 이유는 디스크암을 움직이 지 않고 바로 데이터에 접근하기 위해서
  

하드디스크에 저장된 데이터 접근 과정

• 데이터에 접근하는 시간 : 탐색시간, 회전지연, 전송시간
• 탐색시간(Seek time)
  • 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간
• 회전지연(Rotationl latency)
  • 헤드가 있는곳으로 플래터를 회전시키는 시간
• 전송시간(Transfer time)
  • 하드디스크 컴퓨터간에 데이터가 전송하는 시간
• 관련 유투브영상

플래시메모리

• 플래시메모리기반의 보조기억장치를 많이 사용함 예)SSD, SD카드등
• 전기적으로 데이터를 읽고 쓸수있는 반도체기반의 저장장치
• ROM, 사용하는 거의 모든 전자 제품에 내장되어 있음
• 일정횟수이상 데이터를 쓰고 지우면 더이상 데이터를 저장할수 없음
• 종류
  • NAND 플래시 메모리
    • NAND 연산을 수행하는 회로를 기반으로 만들어짐.
    • 대용량 저장자치로 많이 사용됨
  • NOR 플래시 메모리
    • NOR 연산을 수행하는 회로를 기반으로 만들어짐
• 셀(Cell) : 플래시메모리에서 데이터를 저장하는 가장 작은 단위
  • SLC(Single Level Cell) : 한 셀에 1비트를 저장할수 있는 플래시 메모리
  • MLC(Multiple Level Cell) : 한 셀에 2비트를 저장할수 있는 플래시 메모리
  • TLC(Triple Level Cell) : 한 셀에 3비트를 저장할수 있는 플래시 메모리
  • QLC(Quad Level Cell) : 한 셀에 4비트를 저장할수 있는 플래시 메모리
• 페이지(Page) : 셀이 모여서 만들어진 단위. 읽기과 쓰기의 단위
• 블록(Block) : 페이지가 모여서 만들어진 단위. 삭제의 단위
• 플레인(Plane) : 블록이 모여서 만들어진 단위
• 다이(Die) : 플레인이 모여서 만드어진 단위
• 셀→페이지→블록→플레인→다이

SLC(Single Level Cell)

• 한 셀로 두개의 정보를 표현할수 있음
• MLC, TLC에 비해서 비트의 빠른 입출력이 가능함
• 수명이 길음 (수십만번 까지 데이터를 쓰고 지우는것이 가능함)
• 용량대비 가격이 높음
• 기업에서 데이터를 많이 읽고쓰며 고성능장치가 필요한곳에 사용함

MLC(Multiple Level Cell)

• 한 셀로 네개의 정보표현이 가능함
• SLC보다 속도와 수명이 떨어짐
• SLC보다 대용량화가 유리함
• SLC보다 용량대비 가격이 저렴함
• 시중에 사용되는 많은 플래시메모리느 MLC, TLC로 만들어짐

TLC타입

• 한 셀로 여덟개의 정보 표현이 가능함

• 대용량화에 유리함

• SLC, MLC보다 수명과 속도가 떨어짐

• SLC, MLC보다 용량대비 가격이 저렴함

• 구분	SLC	MLC	TLC
  셀당 bit	1bit	2bit	3bit
  수명	길음	보통	짧음
  읽기/쓰기 속도	빠름	보통	느림
  용량대비 가격	높음	보통	낮음

페이지의 상태

• 세가지의 상태를 가질수 있음 → Free, valid, Invalid
• Free 상태 : 어떠한 데이터도 저장하지않아서 새로운 데이터를 저장할수 있는 상태
• Vaild 상태 : 유효한 데이터를 저장하고 있는 상태
• Invaild 상태 : 유효하지 않은 데이터(쓰레기값)를 저장하고 있는 상태
• 플래시메모리는 덮여쓰기가 불가능해 vaild상태에서 새데이터를 저장할수 없음
• 가비지컬렉션(Grabage collection) : invalild 상태인 페이지를 정리하위해 나온기능
  • 유효한 페이지들만 새로운 블록에 복사하고 기존블록을 삭제한다

RAID(Redundant Array of Independent Disks) 📌선택미션

• 하드디스크와 SSD를 사용하는 기술
• 데이터의 안전성 혹은 높은 성능을 위해 여러개의 물리적 보조기억장치를 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 기술
• 종류 : RAID레벨(RAID구성방법)으로 나눠짐
  • RAID0, RAID1, RAID2, RAID3, RAID4, RAID5, RAID6, RAID10, RAID50의 종류가 있음
  • RAID0, RAID1, RAID5, RAID6이 대중적임

RAID 0 📌선택미션

• 여러개의 보조기억장치에 데이터를 단순히 나누어 저장하는 구성방식
• 데이터를 저장할때 각 하드디스크를 번갈아가면서 데이터를 저장함 → 저장되는 데이터가 하드디스크 개수만큼 나눠서 저장됨
• 스트라입(stripe) : 분산되어 저장된 데이터를 말함
• 스트라핑(striping) : 분산하여 저장하는 것
• 스트라핑으로 저장되면 읽고쓰는 속도가 빨라짐(동시에 읽고쓸수 있어서)
• 저장된 정보가 안전하지 않음 → 하나의 디스크에 문제가 생기면 모든 하드디스크의 정보를 읽지 못함
  

RAID 1 📌선택미션

• 원본과 복사본을 만드는 방식(=미러링)
• 쓰기속고가 RAID 0 보다 늦음
• 복구방식이 간단함(복사본이 잇어서)
• 하드디스크 개수가 한정되어있을때 사용가능한 용량이 줄어든다
• 많은 양의 하드디스크가 필요함 → 비용증가
  

RAID 4 📌선택미션

• 패리티비트를 저장장치에 두는 방식
• 패리티 비트 : 오류를 검출하고 복구하기 위한 정보
  • 원래 패리티비트는 오류검출만 가능함 But RAID에서 패리티값으로 검출과 수정이 가능함
• RAID보다 적은 하드디스로 데이터를 안전하게 보관가능함
• 패리티저장 장치에 병목현상 발생함
  • 새로운 데이터가 저장 될때마사 패리티를 저장하는 디스크에 데이터를 쓰기 때문에
    

RAID 5 📌선택미션

• 패리티 정보를 분산하여 저장하는 방식
• 병목현상을 해소함
  

RAID 6 📌선택미션

• 구성은 RAID5와 같음
• 두개의 패리티를 가짐 → 오류를 검출하고 복구하는 수단이 두개가 됨
• RAID 4, RAID 5보다 안전함 → 데이터를 안전하게 보관하고 싶을때 사용함
• 쓰기속도는 RAID 5보다 느림
  

Nested RAId란? 여러 RAID레벨을 혼합한 방식

📚마무리문제

P.219

1번

하드디스크에 데이터는 어디에 저장되나? (1)플래터
하드디스크에 플래터를 돌리는 구성요소는? (2)디스크암
하드디스크에 저장된 데이터를 읽고쓰는 구성요소는? (3)헤드

2번 SLC, MLC, TLC에 대해 틀리것 (2)번
1) SLC타입은 MLC타입보다 일고 쓰는 속도가 빠르가
2) TLC타입은 MLC타입보다 읽고 쓰는 속도가 빠르다
3) MLC타입은 SLC타입보다 가격이 저렴하다
4) TLC타입은 MLC타입보다 가격이 저렴하다

P.228~229

1번 RAID 에 대한 옳지 않은 설명 고르기 (2)번
1) RAID는 여러보조기억장치들을 하나의 장치처럼 사용하는기술
2) RAID는 구성하지 않아도 보조기억장치는 영구히 사용가능
3) RAID를 통해 보조기억장치들의 성능을 높일수 있음
4) RAID를 통해 데이터를 안전하게 보관할수 있음

2번 RAID 0과 관련한 올은 설명고르기 (3)번
1) RAID 0은 하나의 물리적인 보조기억장치만 사용하는 방식
2) RAID 0은 안전한 백업이 가능한 RAID 구성방식
3) RAID 0은 데이터를 단순히 병렬적으로 분산사여 저장하는 방식
4) RAID 0은 CPU 구성방식

3번 아래처럼 구성되는 RAID 레벨은? RAID 6