2014.12.04

PC의 스토리지 성능 끌어올리기 : RAID 구성하는 법

Marco Chiappetta | PCWorld

오늘날 PC의 표준 스토리지인 ‘하드 디스크’에는 2가지 문제가 있다.

우선, 스토리지 성능은 SSD(Solid State Drive)가 출현하면서 크게 향상되기는 했지만, 대다수 PC에 일반적으로 탑재되는 하드 드라이브는 최신 사양의 CPU나 메모리를 뒤받쳐 줄 속도를 내지 못해 병목현상을 유발한다. 즉, 하드 드라이브 때문에 고성능 PC의 성능이 발목 잡힐 수 있다는 것이다. 둘째, 드라이브가 고장 날 경우 소중한 데이터를 몽땅 잃어버릴 수 있으며, 그 누구도 이와 같은 상황을 원하지 않는다.

다행히도 모든 최신 컴퓨터에서 지원하는 RAID 기능을 이용해 이 두 가지 문제를 완화할 수 있다.

RAID는 본래 복수 배열 저가형 디스크(Redundant Array of Inexpensive Disks)의 약자지만, 복수 배열 독립 디스크(Redundant Array of Independent Disks)가 좀 더 보편적인 의미로 수용되고 있다. 이름에서 알 수 있듯이, RAID는 복수의 드라이브를 묶어 중복된 데이터를 나눠서 저장하거나, 디스크의 성능을 높이는 방법으로 사용된다.
 

RAID 스토리지 배열은 복수의 디스크를 하나처럼 인식하도록 만든다.

과거에는 RAID를 구성하기 위해 값비싼 하드웨어를 구매해야 했으며, RAID 배열을 설정하는 것 또한 어려웠다. 하지만 지금은 보급형 시스템에도(심지어 일부 노트북에도) RAID를 지원하는 통합형 드라이브 컨트롤러가 내장돼 있다. 윈도우가 탑재된 컴퓨터 대부분에도 소프트웨어 RAID를 구성할 수 있는 기능이 탑재돼 있다. RAID를 지원하는 확장카드를 빈 PIC-E 슬롯에 꽂는 것도 방법이다.

대부분의 경우, RAID 배열을 손쉽게 구성할 수 있다. 여분의 드라이브를 설치한 뒤, 이 드라이브를 RAID 또는 드라이브 컨트롤러에 연결해서, 펌웨어나 운영체제에서 제공하는 간단한 마법사를 통해 RAID 배열을 구성할 수 있다.

지금은 ‘RAID ‘의 시대
예산이 넉넉하다면 RAID를 사용할 이유는 충분하다.

오늘날의 하드 디스크와 SSD는 예전보다 훨씬 안정적이기 때문에 RAID에 사용하기에 적합하다. 앞서 언급했듯이 RAID는 스토리지 성능을 높이거나 일정 수준의 중복을 제공할 수 있으며, 이는 대부분의 PC 사용자들이 원하는 기능이다.

일반적인 RAID 모드
적절한 RAID 모드를 선택하는 것이 무엇보다도 중요하다. 수 년 동안 여러 RAID 모드 또는 레벨이 정의됐다. 하지만 오늘날 대부분의 데스크톱 시스템에서는 일부 모드만 설정할 수 있다. PC 환경에서 적용할 수 있는 모드를 살펴보자.

RAID 0 – 스트라이핑(Striping)
RAID 0 또는 스트라이핑은 배열 드라이브에 데이터를 분산시킨다. 작업부하가 각 드라이브로 병렬화되고 분산되기 때문에 여러 환경에서의 읽기 및 쓰기 처리량이 개선된다. RAID 0을 위해서는 최소한 2개의 드라이브가 필요하며, 데이터가 분산되는 방식 때문에 배열 드라이브의 전체 용량이 하나로 통합된다. 예를 들어 스트라이프 RAID 0 구성에서 쌍을 이룬 2개의 1TB 드라이브는 하나의 2TB 볼륨으로 인식된다. 하지만 RAID 0 는 패리티(Parity) 데이터를 미러링(Mirroring) 처리하거나 저장하지 않기 때문에, 하나의 디스크에 문제가 발생하면 나머지 디스크에 저장된 데이터가 무용지물이 된다.

SSD 을 이용해서 RAID 0으로 구성하면 매우 놀라울 정도의 전송 속도를 경험할 수 있다.

RAID 1 – 미러링(Mirroring):
RAID 1 또는 미러링 또한 최소 2개의 드라이브가 있어야 한다. 하지만 데이터를 스트라이핑하는 대신, 한 드라이브 저장된 데이터가 다른 배열 드라이브로 복제된다. RAID 1은 일정 수준의 데이터 중복을 제공하며, 드라이브 고장 시 데이터를 잃지 않고도 배열을 다시 구성할 수 있다.

최소한 HDD를 사용할 경우에는 성능 향상을 경험할 수도 있다. 읽고자 하는 데이터에 더 가까운 배열 드라이브 헤더가 더 빨리 데이터에 액세스하므로 탐색 시간과 회전 대기시간이 줄어든다. 하지만 데이터가 배열의 모든 드라이브에 미러링 처리되기 때문에 일반적으로 성능이 저하된다. RAID 1의 전체 용량은 중복으로 인해 단일 드라이브의 용량과 동일하다. 2 개의 1TB 드라이브를 사용하면 RAID 1의 전체 용량은 여전히 1TB다.

RAID 5 – 패리티를 지원하는 스트라이핑:
최소 3개의 드라이브가 필요한 RAID 5 는 RAID 0처럼 데이터를 스트라이핑 처리하여 성능을 향상하면서도, 배열 드라이브에 패리티 데이터를 저장함으로써 RAID 1과 마찬가지로 일정 수준의 중복을 제공한다.

RAID 5 구성에서 배열 드라이브 1개가 고장이 나더라도 데이터 손실은 없지만, 문제가 되는 드라이브를 교체하고 배열을 다시 구성하느라 성능이 저하된다. 사용하는 드라이브의 용량에 따라 RAID 5 배열의 재구성에 다소 시간이 소요될 수 있으므로 일반적으로 용량이 작은 것을 추천한다. 또한, RAID 5 구성의 총 용량은 배열에 사용하는 드라이브의 용량 전체의 합에서 1개 드라이브의 용량을 차감한 용량이 된다. 예를 들어, RAID 5 에서 사용하는 3개의 1TB 드라이브는 총 2TB의 용량을 제공한다.

JBOD(Just a Bunch Of Disks), LAID 기능이 없는 디스크
기술적으로 JBOD는 중복을 제공하지 않기 때문에 RAID는 아니지만, 대부분의 드라이브 컨트롤러가 지원하는 모드이다. JBOD는 사용자에게 복수의 드라이브를 하나로 연결해서 단일 볼륨으로 인식하도록 한다. 하지만 성능 향상 또는 데이터 보호 등의 효과는 없다. JBOD는 단순히 볼륨 용량을 높이기 위해 사용한다. JBOD 배열 드라이브 가운데 하나에 문제가 발생하면 해당 드라이브의 모든 데이터가 다른 드라이브로 이전된다.

RAID를 위해 준비해야 할 것
기존 시스템에서 RAID를 구성하기 전에 확인할 사항이 있다. 새로 구매한 PC인 경우, 드라이브가 메인보드 또는 RAID 카드/컨트롤러의 적절한 포트에 연결되어 있는지 확인하는 것 외에는 따로 준비할 것이 없다. 하지만 기존의 PC 시스템에서 RAID를 구성한다면, 많은 것들을 고려해야 한다.
 

RAID를 구성하기 전에 데이터를 백업하는 것이 좋다.

우선 모든 데이터를 백업하고, 기존 OS의 새로운 이미지를 생성하여 복제해두는 것이 좋다. 문제가 발생하여 데이터가 손상되더라도 백업본이 있어 안심할 수 있으며, 언제든지 기존 OS 환경을 복구할 수 있기 때문이다.

하지만 단일 드라이브에 존재하는 기존의 OS 구성을 새로운 RAID로 이전할 생각이라면 RAID를 구성할 수 있도록 변경한 설정과 기존 OS가 호환되지 않아 부팅이 불가능할 수도 있다는 점을 염두에 둬야 한다. 가능하다면 기존의 OS 대신, 새로운 OS를 새로운 RAID 배열에 설치하는 것이 좋다.

RAID 하드웨어
현재 판매되고 있는 대다수 메인보드에는 RAID 지원 기능이 내장돼 있다. 인텔과 AMD의 칩셋에 통합된 드라이브 컨트롤러는 RAID를 지원하며, 그 밖의 칩셋과 메인보드에는 마벨(Marvell) 등이 제조한 RAID 컨트롤러가 통합된다. 일반적으로 온보드 RAID 컨트롤러는 RAID 0, 1, 5 및 JBOD 를 지원하는데, 드물게 RAID 10도 지원한다. 메인보드에 RAID 지원 기능이 통합되지 않더라도, 메인보드에 드라이브를 추가로 연결할 수 있는 한 쌍의 빈 SATA 포트가 있다면 소프트웨어 RAID를 지원할 가능성이 높다.
 

오늘날의 대다수의 메인모드는 RAID를 기본으로 지원한다.

대부분 사용자에게는 메인보드가 제공하는 RAID 컨트롤러만으로도 충분하지만, 고급 솔루션도 사용해볼 수 있다. 일반적으로 150달러 미만의 저렴한 애드인 기판(Add-in Board)에는 메인보드와 마찬가지로 기본적인 단독 컨트롤러가 내장되어 있지만, 아레카(Areca), LSI, 3COM 등의 일부 고급 제품들은 전용 스토리지 프로세서와 캐시(Cache) 메모리를 통해 의미의 하드웨어 RAID를 제공한다.



2014.12.04

PC의 스토리지 성능 끌어올리기 : RAID 구성하는 법

Marco Chiappetta | PCWorld

오늘날 PC의 표준 스토리지인 ‘하드 디스크’에는 2가지 문제가 있다.

우선, 스토리지 성능은 SSD(Solid State Drive)가 출현하면서 크게 향상되기는 했지만, 대다수 PC에 일반적으로 탑재되는 하드 드라이브는 최신 사양의 CPU나 메모리를 뒤받쳐 줄 속도를 내지 못해 병목현상을 유발한다. 즉, 하드 드라이브 때문에 고성능 PC의 성능이 발목 잡힐 수 있다는 것이다. 둘째, 드라이브가 고장 날 경우 소중한 데이터를 몽땅 잃어버릴 수 있으며, 그 누구도 이와 같은 상황을 원하지 않는다.

다행히도 모든 최신 컴퓨터에서 지원하는 RAID 기능을 이용해 이 두 가지 문제를 완화할 수 있다.

RAID는 본래 복수 배열 저가형 디스크(Redundant Array of Inexpensive Disks)의 약자지만, 복수 배열 독립 디스크(Redundant Array of Independent Disks)가 좀 더 보편적인 의미로 수용되고 있다. 이름에서 알 수 있듯이, RAID는 복수의 드라이브를 묶어 중복된 데이터를 나눠서 저장하거나, 디스크의 성능을 높이는 방법으로 사용된다.
 

RAID 스토리지 배열은 복수의 디스크를 하나처럼 인식하도록 만든다.

과거에는 RAID를 구성하기 위해 값비싼 하드웨어를 구매해야 했으며, RAID 배열을 설정하는 것 또한 어려웠다. 하지만 지금은 보급형 시스템에도(심지어 일부 노트북에도) RAID를 지원하는 통합형 드라이브 컨트롤러가 내장돼 있다. 윈도우가 탑재된 컴퓨터 대부분에도 소프트웨어 RAID를 구성할 수 있는 기능이 탑재돼 있다. RAID를 지원하는 확장카드를 빈 PIC-E 슬롯에 꽂는 것도 방법이다.

대부분의 경우, RAID 배열을 손쉽게 구성할 수 있다. 여분의 드라이브를 설치한 뒤, 이 드라이브를 RAID 또는 드라이브 컨트롤러에 연결해서, 펌웨어나 운영체제에서 제공하는 간단한 마법사를 통해 RAID 배열을 구성할 수 있다.

지금은 ‘RAID ‘의 시대
예산이 넉넉하다면 RAID를 사용할 이유는 충분하다.

오늘날의 하드 디스크와 SSD는 예전보다 훨씬 안정적이기 때문에 RAID에 사용하기에 적합하다. 앞서 언급했듯이 RAID는 스토리지 성능을 높이거나 일정 수준의 중복을 제공할 수 있으며, 이는 대부분의 PC 사용자들이 원하는 기능이다.

일반적인 RAID 모드
적절한 RAID 모드를 선택하는 것이 무엇보다도 중요하다. 수 년 동안 여러 RAID 모드 또는 레벨이 정의됐다. 하지만 오늘날 대부분의 데스크톱 시스템에서는 일부 모드만 설정할 수 있다. PC 환경에서 적용할 수 있는 모드를 살펴보자.

RAID 0 – 스트라이핑(Striping)
RAID 0 또는 스트라이핑은 배열 드라이브에 데이터를 분산시킨다. 작업부하가 각 드라이브로 병렬화되고 분산되기 때문에 여러 환경에서의 읽기 및 쓰기 처리량이 개선된다. RAID 0을 위해서는 최소한 2개의 드라이브가 필요하며, 데이터가 분산되는 방식 때문에 배열 드라이브의 전체 용량이 하나로 통합된다. 예를 들어 스트라이프 RAID 0 구성에서 쌍을 이룬 2개의 1TB 드라이브는 하나의 2TB 볼륨으로 인식된다. 하지만 RAID 0 는 패리티(Parity) 데이터를 미러링(Mirroring) 처리하거나 저장하지 않기 때문에, 하나의 디스크에 문제가 발생하면 나머지 디스크에 저장된 데이터가 무용지물이 된다.

SSD 을 이용해서 RAID 0으로 구성하면 매우 놀라울 정도의 전송 속도를 경험할 수 있다.

RAID 1 – 미러링(Mirroring):
RAID 1 또는 미러링 또한 최소 2개의 드라이브가 있어야 한다. 하지만 데이터를 스트라이핑하는 대신, 한 드라이브 저장된 데이터가 다른 배열 드라이브로 복제된다. RAID 1은 일정 수준의 데이터 중복을 제공하며, 드라이브 고장 시 데이터를 잃지 않고도 배열을 다시 구성할 수 있다.

최소한 HDD를 사용할 경우에는 성능 향상을 경험할 수도 있다. 읽고자 하는 데이터에 더 가까운 배열 드라이브 헤더가 더 빨리 데이터에 액세스하므로 탐색 시간과 회전 대기시간이 줄어든다. 하지만 데이터가 배열의 모든 드라이브에 미러링 처리되기 때문에 일반적으로 성능이 저하된다. RAID 1의 전체 용량은 중복으로 인해 단일 드라이브의 용량과 동일하다. 2 개의 1TB 드라이브를 사용하면 RAID 1의 전체 용량은 여전히 1TB다.

RAID 5 – 패리티를 지원하는 스트라이핑:
최소 3개의 드라이브가 필요한 RAID 5 는 RAID 0처럼 데이터를 스트라이핑 처리하여 성능을 향상하면서도, 배열 드라이브에 패리티 데이터를 저장함으로써 RAID 1과 마찬가지로 일정 수준의 중복을 제공한다.

RAID 5 구성에서 배열 드라이브 1개가 고장이 나더라도 데이터 손실은 없지만, 문제가 되는 드라이브를 교체하고 배열을 다시 구성하느라 성능이 저하된다. 사용하는 드라이브의 용량에 따라 RAID 5 배열의 재구성에 다소 시간이 소요될 수 있으므로 일반적으로 용량이 작은 것을 추천한다. 또한, RAID 5 구성의 총 용량은 배열에 사용하는 드라이브의 용량 전체의 합에서 1개 드라이브의 용량을 차감한 용량이 된다. 예를 들어, RAID 5 에서 사용하는 3개의 1TB 드라이브는 총 2TB의 용량을 제공한다.

JBOD(Just a Bunch Of Disks), LAID 기능이 없는 디스크
기술적으로 JBOD는 중복을 제공하지 않기 때문에 RAID는 아니지만, 대부분의 드라이브 컨트롤러가 지원하는 모드이다. JBOD는 사용자에게 복수의 드라이브를 하나로 연결해서 단일 볼륨으로 인식하도록 한다. 하지만 성능 향상 또는 데이터 보호 등의 효과는 없다. JBOD는 단순히 볼륨 용량을 높이기 위해 사용한다. JBOD 배열 드라이브 가운데 하나에 문제가 발생하면 해당 드라이브의 모든 데이터가 다른 드라이브로 이전된다.

RAID를 위해 준비해야 할 것
기존 시스템에서 RAID를 구성하기 전에 확인할 사항이 있다. 새로 구매한 PC인 경우, 드라이브가 메인보드 또는 RAID 카드/컨트롤러의 적절한 포트에 연결되어 있는지 확인하는 것 외에는 따로 준비할 것이 없다. 하지만 기존의 PC 시스템에서 RAID를 구성한다면, 많은 것들을 고려해야 한다.
 

RAID를 구성하기 전에 데이터를 백업하는 것이 좋다.

우선 모든 데이터를 백업하고, 기존 OS의 새로운 이미지를 생성하여 복제해두는 것이 좋다. 문제가 발생하여 데이터가 손상되더라도 백업본이 있어 안심할 수 있으며, 언제든지 기존 OS 환경을 복구할 수 있기 때문이다.

하지만 단일 드라이브에 존재하는 기존의 OS 구성을 새로운 RAID로 이전할 생각이라면 RAID를 구성할 수 있도록 변경한 설정과 기존 OS가 호환되지 않아 부팅이 불가능할 수도 있다는 점을 염두에 둬야 한다. 가능하다면 기존의 OS 대신, 새로운 OS를 새로운 RAID 배열에 설치하는 것이 좋다.

RAID 하드웨어
현재 판매되고 있는 대다수 메인보드에는 RAID 지원 기능이 내장돼 있다. 인텔과 AMD의 칩셋에 통합된 드라이브 컨트롤러는 RAID를 지원하며, 그 밖의 칩셋과 메인보드에는 마벨(Marvell) 등이 제조한 RAID 컨트롤러가 통합된다. 일반적으로 온보드 RAID 컨트롤러는 RAID 0, 1, 5 및 JBOD 를 지원하는데, 드물게 RAID 10도 지원한다. 메인보드에 RAID 지원 기능이 통합되지 않더라도, 메인보드에 드라이브를 추가로 연결할 수 있는 한 쌍의 빈 SATA 포트가 있다면 소프트웨어 RAID를 지원할 가능성이 높다.
 

오늘날의 대다수의 메인모드는 RAID를 기본으로 지원한다.

대부분 사용자에게는 메인보드가 제공하는 RAID 컨트롤러만으로도 충분하지만, 고급 솔루션도 사용해볼 수 있다. 일반적으로 150달러 미만의 저렴한 애드인 기판(Add-in Board)에는 메인보드와 마찬가지로 기본적인 단독 컨트롤러가 내장되어 있지만, 아레카(Areca), LSI, 3COM 등의 일부 고급 제품들은 전용 스토리지 프로세서와 캐시(Cache) 메모리를 통해 의미의 하드웨어 RAID를 제공한다.



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