혼공 컴+운 chapter7. 보조기억장치

07-1 다양한 보조기억장치

하드 디스크

- 하드 디스크는 자기적인 방식으로 데이터를 저장하는 보조기억장치이다.

• 플래터 : 하드 디스크에서 실질적으로 데이터가 저장되는 곳.(동그란 원판)
• 스핀들 : 플래터를 회전시키는 구성 요소. 스핀들이 플래터를 돌리는 속도는 분당 회전수를 나타내는 RPM이라는 단위로 표현. 
• 헤드 : 플래터를 대상으로 데이터를 읽고 쓰는 구성요소(바늘 같이 생긴 부품)
• 디스크 암(액츄에이터 암) : 헤드를 원하는 위치로 이동 시킬 수 있는 장치.
•  

• 플래터는 트랙과 섹터 라는 단위로 데이터를 저장. 

• 실린더 : 여러 겹의 플래터 상에서 같은 트랙이 위치한 곳을 모아 연결한 논리적인 단위
• 접근하는 시간
  • 탐색시간 : 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간
  • 회전 지연 : 헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전시키는 시간
  • 전송 시간 : 하드 디스크와 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 시간

Take a look inside a hard drive while it's running

플래시 메모리

- USB 메모리, SD카드, SSD가 모두 플래시 메모리 기반 보조기억장치.

- NAND 플래시 메모리와 NOR 플래시 메모리가 있다. (대용량 저장 장치로 많이 사용되는 플래시 메모리는 NAND 플래시 메모리) 

• 셀 : 플래시 메모리에서 데이터를 저장하는 가장 작은 단위.
• SLC 타입 : 한 셀에 1비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리.
• MLC 타입 : 한 셀에 2비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리.
• TLC 타입 : 한 셀에 3비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리.

SLC 타입

• SLC 타입은 MLC나 TLC 타입에 비해 비트의 빠른 입출력이 가능하다. 
• MLC나 TLC 타입보다 수명이 길어 수만에서 수십만 번 가까이 데이터를 쓰고 지우고를 반복할 수 있다. 
• 용량대비 가격이 높다. 

MLC 타입

• SLC 타입보다 일반적으로 속도와 수명이 떨어진다. 
• 한 셀에 두 비트씩 저장할 수 있어 SLC 타입보다 대용량화하기 유리하다.
• SLC 타입보다 용량 대비 가격이 저렴하다.

TLC 타입

• 한 셀로 여덟 개의 정보를 표현할 수 있다. 
• SLC나 MLC 타입보다 수명과 속도가 떨어지지만 용량대비 가격이 저렴하다.

- 페이지 : 셀들이 모여 만들어진 단위

- 블록 : 페이지가 모여 만들어진 단위

- 플레인 : 블록이 모인것

- 다이 : 플레인이 모인 것

페이지 상태

• Free 상태 : 어떠한 데이터도 저장하고 있지 않아 새로운 데이터를 저장할 수 있는 상태
• Valid 상태 : 이미 유효한 데이터를 저장하고 있는 상태.
• Invalid 상태 : 쓰레기값이라 부르는 유효하지 않은 데이터를 저장하고 있는 상태.

- 가비지 컬랙션 : 유효한 페이지들만 새로운 블록으로 복사한 뒤, 기존의 블록을 삭제하는 기능. 

7-2. RAID의 정의와 종류

RAID의 정의

• RAID : 데이터의 안전성 혹은 높은 성능을 위해 여러 개의 물리적 보조기억장치를 마치 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 기술

RAID의 종류

• RAID 레벨 : RAID0, RAID 1, RAID 2, RAID 3 , RAID 4, RAID 5, RAID 6 => RAID 10, RAID 50

RAID 0

• 여러 개의 보조기억장치에 데이터를 단순히 나누어 저장하는 구성 방식
  • 스트라입 : 줄무늬처럼 분산되어 저장된 데이터, 스트라이핑 : 분산하여 저장하는 것.
  • 스트라이핑 되면 저장된 데디터를 읽고 쓰는 속도가 빨라진다. 4TB 저장 장치 한 개를 읽고 쓰는 속도보다 RAID 0으로 구성된 1TB 저장 장치 네 개의 속도가 이론상 네 배가량 빠르다. 
• 단점 : 저장된 정보가 안전하지 않다. RAID 0으로 구성된 하드디스크 중 하나에 문제가 생긴다면 다른 모든 하드 디스크의 정보를 읽는 데 문제가 생길 수 있다. 

RAID 1

• 복사본을 만드는 방식. (미러링)
• RAID 1에 어떠한 데이터를 쓸 때는 원본과 복사본 두 군데에 쓴다. 그렇기에 쓰기 속도는 RAID 0보다 느리다.
• 장점 : 복구가 매우 간단하다.
• 단점 : 하드 디스크 개수가 한정 되었을 때 사용 가능한 용량이 적어진다. 

RAID 4

• RAID 1처럼 완전한 복사본을 만드는 대신 오류를 검출하고 복구하기 위한 정보를 저장한 장치를 두는 구성방식
• 패리티 비트 : 오류를 검출하고 복구하기 위한 정보.
• RAID 1보다 적은 하드 디스크로도 데이터를 안전하게 보관할 수 있다.
• RAID 4에서는 어떤 새로운 데이터가 저장될 때마다 패리티를 저장하는 디스크에도 데이터를 쓰게 되므로 패리티를 저장하는 장치에 병목 현상이 발생한다는 문제가 있다.  

RAID 5

• 패리티 정보를 분산하여 저장하는 방식. 병목현상 해소. 

RAID 6

• 서로 다른 두 개의 패리티를 두는 방식.
• RAID 4나 RAID 5보다 안전한 구성
• 단점 : 새로운 정보를 저장할 때마다 함께 저장할 패리티가 두 개이므로, 쓰기 속도는 RAID 5 보다 느리다.