[혼공컴운] ch.7 보조기억장치

7-1. 다양한 보조기억장치

1. 하드 디스크(HDD, Hard Disk Drive)

• 자기적인 방식으로 데이터를 저장하는 보조기억장치
  • 자기 디스크(magnetic disk)의 일종으로 지칭하기도 함
• 플래터(platter) : 실질적으로 데이터가 저장되는 원판
  • 트랙(track) : 플래터를 동심원으로 나눈 공간
  • 섹터(sector) : 같은 트랙끼리 연결한 공간. HDD의 가장 작은 전송 단위
  • 실린더(cylinder) : 같은 트랙이 위치한 곳을 모아 연결한 논리적 단위
• 스핀들(spindle) : 플래터를 회전 시키는 요소
• RPM(Revolution Per Minute) : 스핀들이 플래터 돌리는 속도 나타내는 단위
• 헤드(head) : 플래터를 대상으로 데이터를 읽고 쓰는 구성 요소
• 디스크 암(disk arm) : 원하는 위치로 헤드를 이동시킴
  /
• HDD가 저장된 데이터에 접근하는 과정
  • 탐색 시간 : 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간
  • 회전 지연 : 헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전 시키는 시간
  • 전송 시간 : HDD와 컴퓨터 간 데이터를 전송하는 시간

/

2. 플래시 메모리(flash memory)

• 전기적으로 데이터를 읽고 쓸 수 있는 반도체 기반의 저장 장치

• USB 메모리, SD 카드, SSD 등

• 크게 NAND 플래시 메모리, NOR 플래시 메모리가 있음

  • NAND 연산을 수행하는 회로 기반으로 만들어진 메모리(많이 사용)
  • NOR 연산을 수행하는 회로를 기반으로 만들어진 메모리

• 가비지 컬렉션 : 쓰레기 값을 정리하기 위해 제공하는 기능
  

• 셀(cell) : 플래시 메모리에서 데이터를 저장하는 가장 작은 단위

  • SLC : 한 셀에 1비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리
    • 한 셀에 두 개의 정보 표현 가능
    • 수명 길고, 빠르나, 용량 대비 가격이 높음
  • MLC : 한 셀에 2비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리
    • 한 셀로 네 개의 정보 표현
    • 속도와 수명은 떨어지나 대용량화에 유리
  • TLC : 한 셀에 3비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리
    • 한 셀로 여덟 개의 정보 표현 가능
    • 대용화에 유리
    • 수명과 속도가 떨어지나 용량 대비 가격이 저렴

• 페이지(page) : 셀들이 모여 만들어진 단위

  • 플래시 메모리에서 읽기와 쓰기가 페이지 단위로 이루어짐
  • 페이지의 상태 표현
    • Free 상태 : 어떤 데이터도 저장하지 않아 새로운 데이터를 저장할 수 있는 상태
    • Valid 상태 : 이미 유효한 데이터를 저장하고 있는 상태
    • Invalid 상태 : 유효하지 않은 데이터를 저장하고 있는 상태

• 블록(block) : 페이지가 모여 만들어진 단위

  • 플래시 메모리에서 삭제가 블록 단위로 이루어짐

• 플레인(plane) : 블록이 모인 단위

• 다이(die) : 플레인이 모인 단위

/

7-2. RAID의 정의와 종류

1. RAID의 정의

• RAID(Redundant Array of Independent Disks)
• 주로 HDD, SSD를 사용하는 기술
• 데이터 안전성, 높은 성능을 위해 여러 개의 물리적 보조기억장치를 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 기술

2. RAID의 종류

• RAID 레벨 : RAID 구성 방법. 대표적으로 RAID 0~6이 있음

  • RAID 0
    • 여러 개의 보조기억장치에 데이터를 단순히 나누어 저장
    • 스트라입(stripe) : 줄무늬처럼 분산되어 저장된 데이터
    • 스트라이핑(striping) : 분산하여 저장하는 것
    • 속도는 빠르나 저장된 정보가 안전하지 않다는 단점
  • RAID 1
    • 복사본을 만드는 방식. 미러링이라고도 부름
    • 복구가 매우 간단함.
    • HDD 개수가 한정적일 때 사용 가능한 용량이 적어짐
  • RAID 4
    • RAID 1처럼 완전한 복사본을 만드는 대신 오류를 검출하고 복구하기 위한 정보를 저장한 장치를 따로 두는 방식
    • 패리티 비트(parity bit) : 오류 검출, 복구하기 위한 정보
    • 적은 HDD로도 데이터를 안전하게 보관 가능
  • RAID 5
    • 패리티 정보를 분산하여 저장하는 방식
  • RAID 6
    • RAID 5와 동일하나, 서로 다른 두 개의 패리티를 두는 방식
    • 데이터 저장 속도는 느리나 안전함
  • 여러 RAID 레벨을 혼합한 방식을 Nested RAID라고 함

  3주차 추가 과제 해당 페이지 내 수행