▒ 하늘아래 땅위에서 ▒

급변하는 IT 환경이 다양한 백업 솔루션 요구
백업의 필요성은 PDA 등의 정보 단말기 사용자부터 엔터프라이즈 환경의 서버까지 다양한 환경에서 요구되고 있다. 따라서 각각의 용도에 알맞은 다양한 방법의 백업 장비와 솔루션이 소개되고 있다. 특히 최근 모빌 컴퓨팅 사용자를 위해 인터넷을 이용한 웹 백업 등의 새로운 솔루션이 발표되고 있으며, 스토리지 업계의 최대 현안인 SAN(Storage Area Network)이 가시화되면서 새로운 백업 방식이 고안되고 있다. 또한 중단 없는 서비스를 제공하기 위한 솔루션으로 실시간 백업이라는 방식이 도입되고, 백업의 필요성을 크게 느끼지 않던 데스크톱 PC급의 백업 솔루션도 여러 가지가 선보이고 있다.
백업 스토리지는 테이프 미디어 방식을 많이 사용하고 있다. 특히 데이터의 양과 하드디스크 용량이 기하급수적으로 증가하면서 저렴하면서도 대용량의 데이터를 저장할 수 있는 콜로라도 백업 테이프나 트라반 등의 미디어는 거의 자취를 감췄으며, DAT(Digital Audio Tape)도 서버급 백업 장비에서 데스크톱 백업 장비로 내려왔다. 또한 서버급 백업 장비로는 DLT/sDLT, LTO 등의 고용량 테이프 장비를 이용한 오토로더나 라이브러리가 일반화되고 있다,
이와 함께 일반 데스크톱 환경에서는 기존의 CD-R, CD-RW 외에도 4GB 이상의 대용량을 지원하는 DVD-R, DVD-RW 등이 속도 향상과 가격 하락으로 인기를 모으고 있다. 특히 이같은 광 미디어들은 가격이 저렴하고 복원 속도가 빠르다는 장점과 함께 반영구적인 데이터의 안정성을 보장한다는 것이 장점이다.
엔터프라이즈급의 백업 솔루션은 기하급수적으로 증가하는 데이터를 백업하기 위한 여러가지 방안을 모색하고 있다. 예전과 같이 서버마다 장착된 별도의 백업 장치를 통해 백업하는 방식으로는 날이 갈수록 복잡해지는 전산환경에 대비할 수 없다. 이에 등장한 것이 중앙 집중형 백업 방식이다. 오토로더나 라이브러리, 광 주크박스 등을 별도의 백업 서버에 연결하고, 이 서버를 통해 네트워크로 연결된 전체 서버를 백업하는 것이 중앙 집중형 백업 방식이다. 이를 통해 원격지에서도 모든 작업을 수행할 수 있다. 또한 이런 백업 작업을 수행하는 백업 소프트웨어는 NMS(Network Management System)나 시스템 관리 소프트웨어와 통합 운영할 수 있기 때문에, 관리자의 업무가 훨씬 줄어들 뿐 아니라 통합된 백업 전략을 세울 수 있어 스토리지의 활용도도 높아진다.

백업의 고속화를 위한 기술
백업 데이터의 양이 늘어나면서 백업 미디어의 용량뿐 아니라 백업 속도도 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 빠른 백업을 위해 최근에는 디스크 백업을 이용하는 경우도 늘고 있으며, 테이프 백업 장비와 온라인 스토리지 사이에 2차 스토리지를 위치시켜 백업 속도와 효율성을 높이는 방식이 도입되기도 한다.
테이프 미디어도 다른 저장 장치에 비해 속도가 느리다는 단점이 있다. 대용량의 데이터를 저장하기 위해서는 이 속도 문제를 해결하는 것이 중요한데, 이를 위해 패러럴 스트리밍 기법이나 테이프 RAID 등의 새로운 기술이 적용되고 있다.
패러럴 스트리밍은 하나의 서버에 몇 개의 테이프 드라이브를 연결해 사용하는 방법으로, 디스크 드라이브에서 각각의 테이프 드라이브에 액세스하는 방법이다. 이는 테이프 드라이브의 성능을 최대한으로 사용하지는 못하지만, 기존의 방식보다는 훨씬 빠른 백업/복구 속도를 제공한다.
테이프 RAID 기법은 테이프 드라이브를 마치 RAID 디스크를 구성하듯이 구성해 사용하는 것이다. RAID 0에서부터 1, 3, 5를 주로 사용하며, RAID 0의 경우는 스트라이프 세트를 구성해 입출력 속도를 높인다. 그러나 이 방식은 에러를 보정할 수 있는 방법이 없기 때문에 패리티를 사용해 에러를 보정할 수 있는 RAID-5를 많이 사용한다.
실제 환경에서는 이 두가지 방법을 혼용해 사용하기도 한다.

중앙 집중화로 관리 기능 향상
최근 등장하고 있는 백업 솔루션의 경향중 하나는 자동화된 백업으로, 관리자의 작업을 최소한으로 줄이고 향상된 백업 속도로 대용량의 데이터를 빠르게 백업하는 것이다. 여기에 다양한 지원 프로그램을 통해 RDBMS 등의 특수한 애플리케이션을 최적화된 방법으로 백업하는 방법과, 다양한 환경에서 중앙 집중화된 관리기능을 제공하고 있다.
특히 SAN 등의 스토리지 솔루션이 백업 장비까지 포함하면서 다른 디스크 스토리지와 함께 백업 장비까지 통합 관리할 수 있는 방법이 고안되고 있다. SAN 구조에 백업 솔루션이 통합되면서 얻을 수 있는 장점은 이외에도 실시간으로 백업 상태를 확인할 수 있으며, 서버를 거치지 않고 디스크에서 백업 장비로 데이터를 직접 백업할 수 있다는 점 등이다.
스토리지 업계의 최대 현안으로 떠오른 SAN은 스토리지를 서버와 분리된 별도의 파이버채널 네트워크로 구성해 넓은 대역폭을 확보하고 활용도를 높이기 위한 기술이다. 이런 SAN이 본격적으로 구축되기 위해서는 디스크나 백업 스토리지와 함께 대역폭과 확장성을 위한 파이버채널 기술, 그리고 스토리지 관리를 위한 관리 소프트웨어가 유기적으로 통합돼야 한다.
특히 SAN의 도입으로 인해 얻을 수 있는 가장 큰 변화는 통합 관리다. 예전에는 백업 서버를 사용한다고 하더라도 이곳저곳에 분산된 스토리지를 통합해서 백업한다는 것은 불가능한 일이었다. 그러나 백업 스토리지까지 SAN 구조에 포함되면 SAN에 연결된 어떤 스토리지라도 백업할 수 있다. 뿐만 아니라 기존과 같이 서버를 통해 백업하는 것이 아니라 디스크 스토리지에서 바로 백업 스토리지로 데이터를 전송해 백업할 수도 있다. 따라서 전체적인 성능에 전혀 영향을 미치지 않고 실시간으로 백업할 수 있다.

대표적인 테이프 백업 장비
컴퓨터의 초창기부터 저장장치로 사용됐으며, 아직까지도 백업 스토리지의 대명사로 군림하고 있는 것은 테이프 백업 장비다. 테이프 백업 장비가 백업 스토리지로 사랑받는 이유는 저렴한 미디어 가격과 용량 확장이 다른 미디어에 비해 쉽기 때문이다. 그러나 테이프 백업 장비는 DAT, 트라반, AIT, DLT, LTO, 8mm 테이프 등이 있으며, 또 각각의 미디어는 용량에 따라 여러 가지 표준이 있다.
아직도 백업 장비의 대부분은 테이프가 차지하고 있지만 최근 데스크톱 환경을 위한 CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW 등 여러 가지 다른 백업 장비가 선보이고 있다. 특히 광 디스크 장비들은 일반 CD-ROM이나 DVD-ROM에서도 데이터를 읽을 수 있기 때문에 범용성이 높아 최근 빠르게 발전하고 있다.

· DAT
DAT는 오디오용으로 개발된 4mm 테이프를 사용한다. 가장 많이 사용되는 백업 스토리지 중 하나인 DAT은 최소 1.3GB에서 최대 20GB에 이르는 다양한 포맷의 제품이 시장에 나와 있다. 각각의 미디어 용량에 따라 DDS-1, DDS-2, DDS-3, DDS-4로 구분된다. DAT는 보다 많은 용량을 저장하기 위해 헬리컬(Helical) 스캔 방식을 사용한다. 현재 가장 많이 사용되는 포맷은 12GB 용량의 DDS-3며, 서버의 내장 스토리지 용량이 급증하면서 빠르게 DDS-4로 교체되고 있으며 조만간 36GB의 용량을 제공하는 DDS-5 제품이 시장에 등장할 것으로 보인다.

· 8mm 테이프 드라이브
8mm 테이프는 DAT와 마찬가지로 헬리컬 스캔 방식을 사용하는 백업 장비다. 이 장비는 오디오 장비에서 유래한 DAT와는 달리 8mm 비디오 장비 포맷을 사용한다. 8mm 테이프는 2GB에서 7GB까지의 용량을 제공하며, 하이엔드 8mm 테이프의 경우는 보다 빠른 속도를 제공하고 60GB의 용량을 제공한다. 이 장비는 고성능 워크스테이션이나 메인프레임 등 성능이 중요한 시스템에 많이 사용돼 왔으나 현재는 DLT나 LTO로 빠르게 교체되고 있다.

· DLT/SDLT
DLT는 현재 가장 빠른 테이프 드라이브 기술중 하나다. 퀀텀(www.quantum.com)의 메커니즘을 사용하는 DLT는 최대 40GB의 비압축 용량을 제공하며, 선형 기록 방식을 채택해 보다 안정적이다. 최근 빠른 성장세로 기존의 DAT가 차지하고 있던 시장을 잠식하고 있으며, SDLT의 경우는 약 100GB에서 300GB에 이르는 대용량을 하위 호환성과 빠른 속도를 제공해 시장에서 각광을 받고 있다. 현재 백업 장비 시장을 LTO와 함께 양분하고 있는 기술이다.

· LTO
LTO 기술은 IBM, HP, 씨게이트 3사에 의해 공동 개발된 테이프 백업 기술로 개방형 포맷을 지향할 뿐 아니라 고용량, 고속의 저장을 지원하고 다양한 서버 및 네트워크 환경을 수용할 수 있다. LTO 기술은 크게 울트리움(Ultrium)과 액셀리스(Accelis)로 구분된다.
울트리움은 뛰어난 안정성을 바탕으로 용량의 확장에 초점을 맞춘 LTO 기술로, 단독 또는 자동화 시스템에 모두 적용될 수 있다. 울트리움은 용량 확장을 위해 하나의 릴 카트리지(Reel cartridge)를 사용하며 백업, 복구, 저장을 위해 최적화돼 있다.
LTO는 현재 100GB에서 200GB에 이르는 대용량으로 SDLT와 함께 시장을 양분하고 있다.

· 오토로더, 라이브러리
오토로더나 라이브러리는 하나 또는 그 이상의 테이프 드라이브를 모아놓고 기계적인 로더를 사용해 테이프 미디어를 번갈아 장착할 수 있도록 만든 제품이다. 마치 주크박스처럼 사용하고자하는 미디어를 로봇 팔과 같은 로더를 이용해 그때그때 교체해 가며 사용하기 때문에 데이터 미디어 장착수만큼 데이터 저장 용량을 확장할 수 있다. 또한 백업 소프트웨어를 사용하면 여러 개의 백업 세트를 구성해 사용할 수도 있다. 대용량 라이브러리의 경우는 대용량 캐시와 CPU를 내장해 일반 테이프 백업 장비에 비해 빠른 속도를 제공한다.

출처 : on the NET

RAID(Redundant Array of Inexpensive Disks)는 여러개의 저용량 저가격의 하드디스크를 모아 논리적으로 하나의 대형 드라이브처럼 사용하거나 혹은 장애 발생시 데이터를 안전하게 복구할 수 있도록 하는 장비다.
RAID는 1987년 버클리 대학의 데이비드 패터슨, 가스 깁슨, 랜디 카츠가 SIGMOD에서 ‘A Case for Redundant Array of Inexpensive Disks'라는 논문을 발표하면서부터 관심을 모으게 됐다. 이 논문은 데이터와 패리티 정보를 디스크에 배치하는 방법에 따라 디스크 어레이를 분류했으며, 이것은 나중에 RAID 레벨이라고 불리게 됐다.
RAID의 가장 큰 장점으로는 시스템에 있는 디스크의 수가 증가함에 따라 디스크가 장애를 일으킬 가능성이 높아가고 있는 상황에서 미러링이나 패리티 정보를 이용해 디스크 장애에 대비할 수 있다는 것이다. 또한 여러 개의 물리적인 하드디스크를 하나의 논리적인 드라이브로 인식함으로써, 용량과 드라이브 수의 제한을 극복할 수 있다. 이외에도 하나의 디스크에 대한 입출력 요구에 비해 여러 디스크에 데이터를 분산시키고 병렬로 입출력을 처리함으로써 속도와 효율성을 증가시킬 수 있다는 것도 장점이다.

RAID의 목적
RAID의 목적은 크게 세 가지로 볼 수 있다. 첫째는 여러 개의 디스크 모듈을 하나의 대용량 디스크처럼 사용할 수 있도록 하는 것이고, 두번째는 여러 개의 디스크 모듈에 데이터를 나누어서 한꺼번에 쓰고 한꺼번에 읽는 식으로 입출력 속도를 높인다는 것이다. 마지막으로 여러 개의 디스크를 모아서 하나의 디스크로 만들었으니 그 중 하나 혹은 그 이상의 디스크에 장애가 나더라도 최소한 데이터가 사라지는 것은 방지하자는 것이다. 
이같은 RAID에는 몇 가지 종류가 있다. RAID 레벨이라고 하는 것이 그것인데, RAID-0, RAID-1 이런 식으로 뒤에 번호가 붙는다. RAID 레벨에는 0부터 7까지가 있고 이들을 조합한 것이 몇 가지가 있다. 
RAID 시스템 가운데 어떤 것은 시스템을 끄지 않고서도 몇 가지 작업을 할 수 있는 주요 기능을 지니고 있다. 먼저 '핫 애드(hot add)'가 있다. 이 기능을 이용하면 시스템을 켠 상태에서 어레이 내에 있는 디스크를 추가할 수 있다. 그리고 '핫 스왑(hot swap)' 기능을 이용하면 작동하지 않는 디스크를 다른 디스크로 교체할 수 있다. '핫 스페어(hot spare)'는 배열 내에 한 개 이상의 디스크를 예비 디스크로 지정할 수 있는데, 이렇게 하면 손상된 디스크의 데이터가 예비 디스크에 자동으로 복사된다. 
이 기능은 서버를 지속적으로 관리하기 어려운 곳에서 사용하기에 적합하다. 일부 RAID 장치는 동적인 확장(dynamic expansion)으로 알려져 있는 '핫 RAID 레벨 변환' 기능도 갖고 있다. 이것은 가령 RAID 레벨 1 시스템의 용량이 다 됐을 때 즉석에서 RAID 5 시스템으로 환경을 재설정해 부족한 디스크 공간을 메워주는 기능이다. 
하드디스크는 질과 성능이 크게 향상되긴 했지만 아직도 컴퓨터 시스템 가운데 가장 취약한 부분으로 남아 있다. 때로는 회복이 불가능할 정도로 손상되기도 하는데 시스템이 다운되면 회사로서는 큰 낭패가 아닐 수 없다. 그리고 네트워크에서 병목현상이 가장 심하게 일어나는 부분도 바로 하드디스크다. RAID 시스템은 그런 하드디스크의 결함을 비교적 저렴한 비용으로 해결할 수 있는 솔루션이다.
예전에는 채널당 여러개의 하드디스크를 장착할 수 있는 SCSI 방식을 인터페이스로 많이 사용했지만, 최근에는 로우엔드는 ATA 방식을, 하이엔드는 파이버채널 인터페이스를 주로 채용하고 있다.

RAID 레벨
버클리 대학의 연구팀은 RAID를 여섯개의 레벨로 분류했으며, RAID의 각 레벨은 서로 다른 용도를 위해 최적화된 시스템을 구현할 수 있다.

· RAID 0(stripping)
RAID 0은 데이터의 빠른 입출력을 위해 데이터를 여러 드라이브에 분산 저장한다. 데이터의 복구를 위한 추가 정보를 기록하지 않기 때문에 성능은 뛰어나지만, 어느 한 드라이브에서 장애가 발생하면 데이터는 모두 손실된다. 실제로 RAID 0만으로 구성된 스토리지는 주변에서 찾기 쉽지 않다.

· RAID 1(mirroring)
빠른 기록 속도와 함께 장애 복구 능력이 요구되는 경우에 사용되며, 2대의 드라이브 만으로도 구성할 수 있다. RAID 1은 한 드라이브에 기록되는 모든 데이터를 다른 드라이브에 복사해 놓는 방법으로 복구 능력을 제공한다. RAID 1은 하나의 드라이브를 사용하는 것에 비해 약간 나은 정도의 성능을 제공한다. 읽을 때는 조금 빠른 속도를 제공하지만, 저장할 때는 속도가 약간 느려진다. 하지만 ECC를 계산하지 않기 때문에 RAID 4나 5보다는 빠르다. 두 개의 디스크에 데이터가 동일하게 기록되므로 데이터의 복구 능력은 높지만, 전체 용량의 절반이 여분의 데이터를 기록하기 위해 사용되기 때문에 저장용량당 단가가 비싸다.

· RAID 2
RAID 2는 ECC 기능이 없는 드라이브를 위해 해밍(hamming) 오류정정코드를 사용하는 방식이다. SCSI 디스크 드라이브는 기본적으로 에러검출능력을 갖고 있기 때문에 SCSI 디스크 드라이브를 사용할 경우에는 사용하지 않는다. 또한 RAID 3에 비해 장점이 없기 때문에 거의 사용되지 않는다.

· RAID 3
RAID 3은 한 드라이브에 패리티 정보를 저장하고, 나머지 드라이브들 사이에 데이터를 바이트 단위로 분산한다(Block Striping: 전용 패리티를 이용한 블록 분배). 만약 하나의 드라이브에 문제가 생기면, 컨트롤러가 전용 패리티 드라이브로부터 문제가 생긴 드라이브의 손실된 데이터를 가져와 복구/재생한다. RAID 3은 RAID 4와 유사하나 바이트 단위의 분산 저장을 경제적으로 수행하기 위해 하드웨어적인 지원이 요구되며 효율적인 동작을 위해 동기 가능한(synchronized-spindle) 드라이브를 사용해야 한다. 입출력 작업이 동시에 모든 드라이브에 대해 이루어지는 RAID 3은 입출력을 겹치게 할 수 없기 때문에 대형 레코드가 많이 사용되는 업무에서 단일 사용자 시스템에 적합하다.

· RAID 4(parity)
RAID 4는 한 드라이브에 패리티 정보를 저장하고 나머지 드라이브 사이에 데이터를 블럭 단위로 분산하는 방식이다. 패리티 정보는 어느 한 드라이브에 장애가 발생했을 때 데이터를 복구할 수 있게 한다. RAID 4는 데이터를 읽어들일 때 RAID 0에 필적하는 우수한 성능을 보이나, 저장할 때는 매번 패리티 정보를 갱신하기 때문에 추가적인 시간이 필요하다. 실제적으로는 작고 랜덤하게 기록할수록 느리며, 크고 순차적인 기록을 행할 때는 속도 저하가 거의 없다. 여러 드라이브들 중에서 한대의 드라이브만 여분의 패리티 정보를 기록하는데 사용되기 때문에 RAID 4의 용량당 비용은 그리 높지 않다.
또한 데이터 디스크와 패리티 디스크가 독립적이기 때문에 볼륨을 확장할 때 별도의 데이터 백업과 복구 과정을 거치지 않는 유연성을 제공한다. 하지만 하나의 디스크 장애에 대해서는 완벽하게 대처할 수 있지만, 두개 이상의 디스크에 장애가 발생할 경우에는 데이터 손실이 발생한다. 또한 패리티 디스크에 병목 현상이 발생해 전체 스토리지의 성능 저하를 가져올 수 있다는 것이 단점이다.

· RAID 5(distributed parity)
RAID 5는 패리티 정보를 모든 드라이브에 나눠 기록한다. 따라서 문제가 발생할 경우, 컨트롤러가 정상적으로 운영되고 있는 다른 드라이브로부터 손실된 데이터를 가져와 복구/재생한다. 패리티를 담당하는 디스크가 병목현상을 일으키지 않기 때문에 RAID 5는 멀티프로세스 시스템과 같이 작은 데이터 기록이 수시로 발생할 경우 더 빠르다. 하지만 읽기 작업일 경우 각 드라이브에서 패리티 정보를 건너뛰어야 하기 때문에 RAID 4보다 느리다.
작고 랜덤한 입출력이 많은 경우 더 나은 성능을 제공하며, 빠른 기록속도가 필수적이지 않다면 일반적인 다중 사용자 환경을 위해 가장 좋은 선택이다. 그러나 최소한 3대, 일반적으로는 5대 이상의 드라이브가 필요하다.
RAID 4와 마찬가지로 두개 이상의 디스크에 장애가 발생할 경우에는 데이터 손실이 발생하며, RAID 4가 제공하는 볼륨 확장의 유연성도 제공하지 못한다. 하지만 현재 가장 많이 사용되는 RAID 방식이다.

· RAID 6 
RAID 5와 비슷하지만, 다른 드라이브들 간에 분포되어 있는 2차 패리티 구성을 포함함으로써 매우 높은 장애 대비 능력을 제공한다. RAID 6를 채택한 상용 디스크 어레이는 찾아보기 힘들다.

· RAID 7
이 형식은 컨트롤러에 내장된 실시간 운영체계를 사용하며, 속도가 빠른 버스를 통한 캐시, 독자적인 컴퓨터의 여러 가지 특성을 포함하고 있다. RAID 7을 상용 제품에 적용한 업체는 한 곳에 불과하다.

· RAID 0+1(Striping & Mirroring)
RAID 0+1은 RAID 0의 빠른 속도와 RAID 1 의 안정적인 복구 기능을 합쳐 놓은 방식이다. 최소 4대의 디스크로 구성되는 방식으로서, 데이터가 입력되면 스트라이핑 방식으로 두 개 이상의 디스크에 나눠서 저장하며 동시에 같은 형태로 다른 하드디스크에도 동일하게 저장된다.
4개의 디스크로 RAID 0 + 1 방식으로 구성하면 2개의 디스크로 스트라이핑할 때와 같은 쓰기 속도가 나오며 읽기 속도는 4개의 디스크에서 나눠서 읽어오기 때문에 보다 빠른 속도를 갖게 된다. 그리고 미러링으로 똑같은 디스크 복사본을 갖고 있기 때문에 장애가 발생했을 때도 완벽한 복구가 가능하다.

출처 : on the NET

본론에 앞서 필자가 겪은 재미있는 에피소드를 잠깐 소개하고자 한다. 1997년, 당시에는 PC 통신의 한계를 넘어 인터넷이 거의 모든 PC 사용자들에게 새로운 대세로 전환되던 때였다. 이에 발빠른 한 방송국에서는 문제를 출제하고, 그 답을 인터넷 검색을 통해 빨리 맞추는 팀이 승리하게 되는 '인터넷 정보사냥'이라는 프로그램을 진행했다. 
필자는 그 프로그램에 ITist(정보처리 기술 전문가라는 의미)라는 팀으로 회사 동료와 함께 출연한 적이 있다. 출제된 스피드 퀴즈 중에 '복수개의 자원을 이용해 데이터의 입출력시 장애가 발생하더라도 데이터의 손실을 없애 주는 저장 방식 혹은 장치를 뜻하는 것은 무엇인가'라는 문제가 있었다. 필자는 자신있게 벨을 누르고 대답했다. "디스크?", "땡, 아닙니다." 옆 팀에서는 "테이프?", "땡, 역시 아닙니다. 정답은 RAID입니다." 그때 필자는 "맞다! RAID지"하고 뒤늦은 후회를 했고, 결과적으로 그 문제 때문은 아니지만 필자팀은 예선에서 탈락하고 말았다. 
필자는 이 글을 읽는 독자들이 나중에 RAID라는 개념 때문에 필자 본인처럼 혹시 겪을지도 모를 불이익(?)을 사전에 예방할 수 있길 바라며 본 기고를 시작한다. 본 기고는 3회에 걸쳐 RAID 전반에 걸쳐서 다룰 것이다. 다만 세월이 흐른 뒤 새로운 기술 개발에 의해 본 기고 내용이 '640KB이면 모든 사람에게 충분한 메모리 용량'이라는 1981년 빌 게이츠의 예언처럼, 후에 의미없는 것으로 평가되지 않길 바랄 뿐이다.

비용절감이냐, 데이터 보호냐
일반적으로 RAID의 개념을 최초로 소개한 사람으로 1988년 'A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks(RAID)'라는 논문을 발표한 데이비드 패터슨(David Patterson)과 가쓰 깁슨(Garth Gibson), 랜디 캐츠(Randy Katz)로 알고 있지만, 사실 IBM에서 근무했던 노먼 켄 오치(Norman Ken Ouchi)다. 
노먼 켄 오치는 1978년 'System for recovering data stored in failed memory unit(손상된 메모리에 저장된 데이터를 복구하기 위한 시스템)'으로 미국 특허를 받았다. 이 특허에서는 풀 스트라이프 쓰기(Full Stripe Write)로 정의되는 RAID 5와 RAID 1이라는 용어로 확립된 디스크 미러링 혹은 듀플렉싱 뿐만 아니라 RAID 4로 정의된 전용 패리티를 이용한 보호에 관해서도 언급했다. 
이처럼 RAID는 약 30년 전으로 거슬러 올라가게 된다. 여기서 눈여겨볼 사항은 RAID의 목적에 대해 서로 다른 접근 방식을 가지고 있었다는 것이다. 즉, RAID라는 개념을 노먼 켄 Ouchi는 저장된 데이터 보호와 복구라는 측면에서, 나머지 3명의 박사들은 저렴한 전산 자원을 이용해 고성능의 저장 장치를 대체할 수 있는 방안으로 생각했다는 점에서 약간의 차이가 있었던 것을 알 수 있다.

서로 다른 방식으로 리던던시 제공하는 RAID
1988년 'A Case for RAID'에서 언급했던 RAID 종류에 대해 설명하고자 한다. 한 가지 유념할 것은 RAID 레벨의 숫자가 RAID의 성능을 의미하는 것은 절대 아니라는 것이다. 

·RAID 0 : 스트라이핑 
가장 쉽게 기억하는 방법은 RAID 0은 리던던시를 제공하지 못한다는 것이다. 디스크를 스트라이핑해서 성능을 향상시킬 수 있을지는 모르지만 단순 스트라이핑만 구성할 경우, 스트라이프로 구성돼 있는 디스크 중 어느 하나만 손실되더라도 모든 스트라이프는 손상되기 때문에 가용성을 보장하지 못한다. 즉, 데이터를 잃어버리게 된다. 몇몇 RAID 기관이나 관련 전문지 기고에서 RAID 0를 RAID의 기본 목적인 리던던시를 제공하지 못하기 때문에 RAID로 인정하지 않는 경우도 있다. 영화 '죽은 시인의 사회'에서 키팅선생(캡틴)이 시가 적힌 교과서를 찢는 것처럼 RAID 0는 잊어도 좋다.

·RAID 1 : 미러링 
디스크에 있는 모든 데이터는 정확하게 다른 디스크에 복사된다. 저장 작업이 완료됐을 시점에는 두 개의 디스크에 완벽하게 데이터가 저장된다. 만일 하나의 디스크가 손상될 경우 파트너 디스크는 아무런 시스템 개입없이 계속 운영된다. RAID 1의 장점은 관리하기 매우 수월하고, 정상 운영 혹은 복구시 CPU 자원을 많이 사용하지 않는다는 것이다. 반면에 RAID 1의 단점은 가격이다. 정확하게 보호하고자 하는 디스크 용량의 2배가 필요하다.

·RAID 2 : 해밍 ECCcode error 
RAID 2는 ECC(Error code correction) 메모리가 사용하는 디스크 데이터 검증 방식인 해밍 인코딩 방식을 사용한다. 현재까지 RAID 2를 적용한 상용 제품을 보거나 들은 적은 없다.

·RAID 3 : 가상 디스크 블록
RAID 3, RAID 4, RAID 5은 같은 방식에서 출발했다. 즉, 패리티에 기반을 둔 RAID라는 것이다. RAID 1처럼 모든 데이터의 복제본을 유지하는 것이 아니라 패리티 기반의 RAID는 하나의 디스크를 추가해, 데이터를 여러 디스크에 걸쳐서 저장하는 것이다. 추가된 디스크에는 다른 디스크에 저장된 데이터를 기반으로 해 XOR로 연산된 데이터 값을 저장한다. 만일 어느 디스크에 있는 데이터가 손상되면 그 값은 남아 있는 디스크들의 데이터를 가지고 복구할 수 있다. 이 방식은 RAID 1 방식이 100%의 디스크를 더 필요로 하는 것에 비해 훨씬 저렴하다. 그러나 디스크에 있는 데이터를 연산해야 하기 때문에 데이터를 저장하거나 디스크가 손상된 후 데이터 복구가 필요할 경우에 성능에 영향을 받는다. 상용화된 대부분의 패리티 기반 RAID는 이런 성능 상의 문제를 해결하기 위해 캐시 메모리를 사용하고 있다.  
RAID 3에서는 모든 쓰기 작업은 RAID 어레이의 모든 디스크(대분분 4개 이상)에 걸쳐 스크라이프돼 저장된다. 모든 쓰기 작업은 모든 디스크에서 수행되기 대문에 어레이의 입장에서는 한 순간에 단지 하나의 데이터 블록만 저장할 수 있으므로, RAID로 인해 성능 저하가 발생할 수 있다. RAID 3의 성능은 쓰기 작업에 따라 달라질 수 있다. 작은 크기의 쓰기 작업은 성능 저하가 많이 발생할 수 있으며, 대용량의 순차 쓰기 작업은 더 나은 성능을 보여준다.

·RAID 4 : 전용 패리티 디스크 
RAID 4는 다수의 데이터 디스크와 데이터 디스크로부터 생성된 패리티를 관리하는 전용 디스크로 구성된다. 패리티가 전용 디스크에만 저장되기 때문에 데이터용 디스크의 용량이 부족할 경우에, 새로운 데이터 디스크의 블록을 모두 '0'으로 지정하면, 사용하던 어레이의 RAID 셋에 상관없이 용량을 사용 중에도 확장할 수 있다. 그러나 모든 쓰기 작업은 반드시 패리티 디스크를 통해 수행되기 때문에 이 디스크가 전체 어레이의 쓰기 작업에 영향을 미치는 성능 상의 병목 지점이 될 수 있는 단점이 있다.

·RAID 5 : 스트라이프 패리티
RAID 5는 RAID 4 방식에서 패리티가 하나의 전용 디스크에 저장되는 것이 아니라, 어레이에 있는 모든 디스크에 분산돼 저장된다는 점만 빼고 동일하다고 할 수 있다. 패리티를 각각의 데이터 디스크에 분산시킴으로써 RAID 4에서 단점이라고 했던 패리티 디스크의 병목 현상을 줄일 수 있다. 그러나 RAID 5를 소프트웨어적으로 구현할 때 만일 디스크 작업에 15% 이상의 쓰기 작업이 발생할 경우, 성능은 급격히 저하될 수 있다. 
최근에 출시되고 있는 하드디스크는 점점 대용량화되고 있다. 이것은 사용자의 데이터가 예전의 단순한 데이터베이스에서 멀티미디어, 이미지, 아카이빙 등의 대용량 데이터화되고 있는 추세에 발맞추기 위함이다. 또한 최근에는 데이터의 가치에 알맞도록 저장 장치의 위치를 다르게 할 수 있는 ILM(Information Lifecycle Management)도 사용자의 큰 관심사 중에 하나다. 
이런 사용자의 요구 사항을 충족시키기 위해 업계에서는 비싼 광 채널 기반의 하드디스크보다는 대용량을 지원할 수 있는 SATA(Serial ATA) 하드디스크를 앞다퉈 출시하고 있다. SATA 디스크의 경우 단일 디스크로 250GB, 320GB 혹은 500GB까지 지원하고 있다. 하지만 대용량 디스크를 이용해 RAID를 구성할 경우, 저용량 디스크보다 물리적인 손상이 발생할 확률이 높아진다. RAID를 구성해 리던던시를 제공한다고 하더라도 물리적으로 하나의 디스크가 손상돼 재설치하는 중에, 그 RAID 그룹 안에 있는 또 다른 디스크가 물리적으로 손상될 확률 역시 높아지는 것이다. 동시에 2개의 디스크가 손상될 경우(글로벌 핫 스페어가 없고, 별도의 백업 정책을 수립하지 않았을 경우), 그 RAID 그룹 안에 저장된 모든 데이터는 불행히도 복구할 수 없다. 그래서 업계에서는 2개의 디스크에 동시에 장애가 발생하더라도, 데이터를 보호할 수 있는 이중 패리티(Dual Parity)를 지원하는 RAID를 출시하고 있다. 

·RAID 6 : 이중 패리티
RAID 6는 RAID 5의 분산 패리티를 채용하고 있으며, 그 패리티를 이중으로 하고 있다. RAID 6에 있는 모든 디스크는 두개의 패리티 영역이 있으며, 각각 독립적으로 연산된다. RAID 6의 장점은 만일 2개의 디스크에 동시에 장애가 발생하더라도, RAID는 모든 데이터를 저장해 서비스를 제공할 수 있으며 복구할 수 있다는 것이다. 가장 큰 단점은 성능 저하가 발생한다는 것이다. RAID 5에 비해 거의 2배 정도의 저하가 발생한다고 볼 수 있는데, 이것은 2개의 패리티가 독립적으로 생성되기 때문이다. 또한 RAID 5에 비해 2개의 패리티를 저장해야 하기 때문에 하나의 디스크가 더 필요하며, 이는 추가적인 비용 부담을 의미한다. 

·이중 RAID(RAID 10, RAID 0+1)
RAID에 대한 변형이라고 할 수 있는 이중 RAID 방식도 상당히 업계에서 많이 사용되고 있다. RAID 10의 경우는 RAID 0와 RAID 1을 혼합해 적용한 방식으로 RAID 1처럼 미러링을 실시한 후 그 데이터를 다시 스트라이핑하는 기법이다. 이에 반해 RAID 0+1은 RAID 0와 RAID 1을 혼합한 것은 동일하지만, 먼저 데이터를 스트라이핑 한후, 그 데이터를 미러링하는 방식을 취한다. 두 RAID 방식 모두 서로 간의 약점을 보완할 수 있는 방식을 채택하고 있다.

다양한 RAID 구현 방식
RAID 구현 방식은 전용 하드웨어에서 구현되는 하드웨어 방식과 일반 하드웨어에서 특정 소프트웨어를 이용해 구현하는 소프트웨어 방식이 있다. 또한 하드웨어 방식과 소프트웨어 방식을 함께 사용하는 하이브리드 RAID 방식도 있다. 다음에 설명할 방식은 현재 출시돼 있는 스토리지 시스템의 아키텍처나 다른 구성들을 고려하지 않은 순수한 RAID에 대한 설명이라는 것을 미리 밝혀둔다.

먼저 소프트웨어 방식에는 일반적인 드라이브 컨트롤러(IDE/ATA, SCSI, 혹은 파이버 채널)를 통해 운영체제가 디스크 어레이를 관리한다. 현재 CPU의 처리 속도를 고려해, 다른 작업에 사용돼야 할 CPU 자원을 사용해 RAID를 관리한다고는 해도, 소프트웨어 RAID는 하드웨어 RAID보다 빠를 수 있다. 하드웨어 방식과 한가지 큰 차이가 있다면, 하드웨어적인 RAID 구현 방식은 OLTP 데이터베이스와 같은 애플리케이션의 처리 속도를 향상시킬 수 있도록 설계된 쓰기 전용 캐시와 함께 연동된다는 것이다. 이 경우 하드웨어 RAID 방식은 쓰기 전용 캐시에 저장된 데이터를 안전하게 스토리지 저장 공간으로 이동시켜 데이터를 보호한다. 소프트웨어 RAID의 단점은 손상된 디스크와 부트 영역에 할당된 디스크에 따라서, 어레이가 리빌딩되고 나서야 컴퓨터가 재시동될 수 있다는 것이다. 

하드웨어 RAID 방식은 최소한 전용 RAID 컨트롤러를 필요로 한다. 데스크탑 PC에서는 PCI 확장 슬롯에 장착되는 카드가 될 수도 있고, 메인보드에 그 기능이 포함돼 있는 빌트 인(built in) 형태를 취하기도 한다. 규모가 큰 RAID 환경에서는 일반적으로 컨트롤러와 디스크는 다수로 구성돼 있는 외장 캐비닛에 장착되곤 한다. 디스크는 IDE, ATA, SATA, SCSI, 파이버 채널 혹은 서로 혼합된 구성이 될 수도 있다. 컨트롤러는 서버에 한 개 혹은 다수의 SCSI, 광 채널 혹은 iSCSI를 통해 직접 또는 패브릭을 통해 연결된다. 이 컨트롤러는 디스크 관리와 패리티 연산을 수행한다. 

하드웨어 RAID는 일반적인 디스크 드라이브보다는 빠른 속도를 지원하며, 특히 스토리지 시스템의 RAM 속도, 캐시가 다른 컨트롤러에 이중화되는 비율, 캐시 양, 그리고 캐시에서 디스크로 데이터가 이동되는 속도에 의해 달라진다. 따라서 배터리로 백업되는 캐싱 디스크 컨트롤러는 고성능의 데이터베이스 서버 처리에 알맞다고 할 수 있다. 일반적으로 하드웨어 RAID 구현 방식은 시스템 운영 중에 손상된 드라이브를 교체할 수 있다. 극히 드문 경우에 하드웨어 컨트롤러 손상에 의한 데이터 손실이 발생하기도 한다. 

하이브리드 RAID 방식은 저렴한 하드웨어 RAID 컨트롤러의 도입으로 점점 더 많은 관심을 받고 있다. 하이브리드 RAID 방식은 하드웨어는 RAID 기능이 없는 일반적인 디스크 컨트롤러와 사용자가 부팅시에 BIOS를 통해 RAID를 셋업할 수 있는 애플리케이션으로 구성된다. 
하드웨어 방식과 소프트웨어 방식은 모두 손상된 드라이브를 즉각적으로 교체해 사용할 수 있도록 미리 설치돼 있는 핫 스페어를 지원한다. 이것은 시스템 점검과 수리에 필요한 시간을 절감할 수 있으며, 같은 RAID에서 또 다른 드라이브의 손상으로 인한 데이터의 손실을 예방할 수 있다.

지금까지 RAID의 역사, 구현 방법과 특성까지 기본적인 사항에 대해 알아봤다. 앞서 언급했듯이 RAID는 초기에는 고가의 디스크를 대체하기 위한 저가의 디스크를 연결해 사용하는 비용 효과적인 목적에서 출발해 저장된 데이터를 보호하는 기능을 제공하는 동시에, 서버에서 운영되는 애플리케이션의 성능을 향상시키기 위해 사용되고 있다. 다음 호에서는 서버에서 운영되는 애플리케이션에 알맞은 RAID를 비교 설명하도록 하겠다. 

출처 : on the NET

MySQL 서버 최적화를 위한 Configure 의 설정값에 대하여 잘 설명되어 있는 문서입니다.

mysqlServer_Optimize20051008231013.pdf

출처 : http://zerone.hanyang.ac.kr