Dell PowerEdge 및 블레이드 섀시 서버에서 하드 드라이브 종류, RAID 및 RAID Controller 이해

목차:

1. 하드 드라이브 종류
2. RAID란?
3. 사용 가능한 RAID 해결 방법
4. 구성 이해
   
    

하드 드라이브 유형

Dell PERC(PowerEdge RAID Controller) 및 기타 컨트롤러는 다양한 하드 드라이브 종류를 지원할 수 있습니다. Dell 9세대 서버에서 사용되는 4가지 기본 종류가 있습니다. 특정 구성 제한 사항이 있으며 사용된 컨트롤러 유형에 대한 세부 사항을 확인해야 합니다. 뿐만 아니라, 종류는 동일한 RAID 세트에서 동시에 사용할 수 없습니다. SATA 1, 2 또는 3이라고 불리는 전송 차이점도 있습니다. 3Gb/s 또는 6Gb/s로 나타낼 수도 있습니다. 하드 드라이브, 백플레인, 케이블 및 컨트롤러의 최대 속도를 얻으려면 모두 설정된 속도를 지원해야 합니다. 대부분의 경우, 높은 사양은 가장 낮은 일반적인 속도와 역호환됩니다. 예: 6GB/s 하드 드라이브를 3GB/s 후면판에 연결하면 속도는 3GB/s가 됩니다.

 

1. 직렬 ATA(SATA): SATA 드라이브는 Dell PowerEdge 서버의 기본 하드 드라이브입니다. 직렬 ATA는 이전 인터페이스에서 몇 가지 장점을 제공하는 병렬 ATA(PATA) 표준(이전 이름으로 IDE이라고도 함)을 대체하기 위해 설계되었습니다. 장점으로는 케이블 크기 및 비용 절감(40개 대신 7개 컨덕터), 네이티브 핫 스와핑, 빠른 신호 속도를 통한 신속한 데이터 전송 및 I/O 큐 프로토콜을 통한 더욱 효율적인 전송이 있습니다. 컨트롤러가 없는 일부 시스템에서 마더보드의 온보드 SATA 연결 대신 케이블에 연결할 수 있습니다. 컨트롤러가 있는 소형 서버의 경우 시스템에 후면판이 없기 때문에 계속 연결될 수 있습니다. 연결된 하드 드라이브는 핫 스왑이 불가능합니다.
   
    
2. Near Line SAS: Near Line SAS는 SAS 인터페이스, 헤드, 미디어 및 기존 엔터프라이즈급 SATA 드라이브의 회전 속도를 갖춘 엔터프라이즈 SATA 드라이브로, 클래식 SAS 드라이브에 일반적인 완전한 기능의 SAS 인터페이스를 갖추었습니다. 이는 SATA를 통해 더 나은 성능과 안전성을 제공합니다. 기본적으로 SATA와 SAS가 결합되어 있습니다.
   
    
3. SAS(Serial Attached SCSI): SAS는 엔터프라이즈 하드 드라이브와 테이프 드라이브에 사용되는 통신 프로토콜입니다. SAS는 포인트-투-포인트 직렬 프로토콜로 이전의 기본 병렬 SCSI 버스 기술(SCSI)을 대체합니다. 표준 SCSI 명령 세트를 사용합니다. 이러한 SATA 연결의 상위에는 여분의 연결이 존재합니다. 전기 기계 드라이브에 대하여 성능 면에서 최고 수준이라고 할 수 있습니다.
   
    
4. SSD(Solid-State Drive): SSD는 데이터를 영구적으로 저장하기 위해 메모리로 집적 회로 어셈블리를 사용하는 데이터 스토리지 디바이스입니다. SSD 기술은 기존의 블록 입력/출력(I/O) 하드 디스크 드라이브와 호환되는 전자 인터페이스를 사용합니다. 이동식 기계 구성 요소를 사용하지 않는 SSD는 하드 디스크 드라이브와 같은 기존의 자기 디스크와 구별되고, 회전 디스크와 이동 가능 읽기/쓰기 헤드를 포함하는 전자 기계 장치입니다. 전자 기계 디스크와 비교해서 SSD는 물리적 충격에 덜 민감하고, 조용하며, 액세스 시간과 지연 시간이 더 짧습니다. 이러한 기능 때문에 SSD 드라이브는 표준 하드 드라이브 폼 팩터로 오늘날 시장에서 가장 빠른 I/O가 될 수 있었습니다.
   
    

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RAID란?

RAID는 데이터 저장 및 액세스에 사용되는 드라이브 개수를 늘려 고성능을 제공하는 독립형 물리 디스크의 그룹입니다. RAID 디스크 하위 시스템은 I/O 성능 및 데이터 가용성을 향상시킵니다. 물리 디스크 그룹은 호스트 시스템에 단일 스토리지나 다중 논리적 장치로 나타납니다. 여러 디스크에 동시에 액세스할 수 있기 때문에 데이터 처리량은 향상됩니다. RAID 시스템은 데이터 스토리지 가용성 및 내결함성도 향상시킵니다. 한 물리 디스크 오류로 인해 데이터 유실이 발생한 경우 데이터 또는 패리티를 포함하는 나머지 물리 디스크로부터 유실된 데이터를 재구축하여 복구할 수 있습니다. RAID는 백업 솔루션은 아닙니다. 데이터 보관 및 보안에 대해 바람직한 데이터 백업 솔루션을 대체하지 않습니다.
 

다른 RAID 레벨:

• RAID 0은 디스크 스트라이핑을 사용하여 높은 데이터 처리량을 제공하며, 특히 데이터 중복성이 필요하지 않은 환경의 대용량 파일에 유용합니다.
• RAID 1은 디스크 미러링을 사용하여 하나의 물리 디스크에 기록된 데이터가 동시에 다른 물리 디스크에 기록되도록 합니다. RAID 1은 적은 용량이지만 완전한 데이터 중복성이 필요한 소형 데이터베이스 또는 기타 응용프로그램에 유용합니다.
• RAID 5는 모든 물리 디스크에 디스크 스트라이핑 및 패리티 데이터(분산형 패리티)를 사용하여 높은 데이터 처리량 및 데이터 중복성을 제공하며, 특히 소형 임의 접근에 잘 사용됩니다.
• RAID 6은 RAID 5의 확장 버전이며 추가 패리티 블록을 사용합니다. RAID 6은 모든 구성원 디스크에 배치된 두 패리티 블록에 블록 수준의 스트라이핑을 사용합니다. RAID 6은 이중 디스크 오류 및 하나의 디스크를 재구축하는 동안 발생하는 오류로부터 보호하는 기능을 제공합니다. 하나의 어레이만 있을 경우 핫스페어 디스크보다 RAID 6이 배포되었을 때 더욱 효과적입니다.
• RAID 10은 RAID 0 및 RAID 1의 조합으로, 미러링된 디스크에 디스크 스트라이핑을 사용합니다. RAID 10은 높은 데이터 처리량 및 완전한 데이터 중복성을 제공합니다. RAID 10은 최대 8개의 스팬을 지원하고 스팬당 최대 32개의 물리 디스크를 지원합니다.
• RAID 50은 RAID 0 어레이가 RAID 5 요소에 스트라이핑된 경우 RAID 0 및 RAID 5의 조합입니다. RAID 50에는 최소 6개의 디스크가 필요합니다.
• RAID 60은 RAID 0 어레이가 RAID 6 요소에 스트라이핑된 경우 RAID 0 및 RAID 6의 조합입니다. RAID 60에는 최소 8개의 디스크가 필요합니다.

RAID 용어
 

• RAID 0:  RAID 0을 사용하면 하나의 물리적 디스크가 아닌 여러 물리적 디스크에 데이터를 기록할 수 있습니다. RAID 0에는 각각의 물리 디스크 스토리지 공간을 64KB 스트라이프로 분할하는 과정이 포함됩니다. 이러한 스트라이프는 반복된 순차적인 순서로 상호 배치됩니다. 하나의 물리 디스크에 있는 스트라이프의 일부를 스트라이프 요소라고 합니다. 예를 들어, RAID 0만 사용하는 디스크 네 개로 구성된 시스템에서 세그먼트 1은 디스크 1에 쓰여지고, 세그먼트 2는 디스크 2에 쓰여지는 식입니다. 여러 물리 디스크에 동시에 액세스할 수 있기 때문에 RAID 0는 성능을 향상시키지만 데이터 중복성은 제공하지 않습니다(그림 1(영어로만 제공)). 

  
그림 1: RAID 0

내결함성 - 없음
장점 - 성능 향상, 추가 스토리지
단점 - 드라이브 장애로 인해 데이터 손실이 발생할 수 있으므로 중요 데이터에는 사용하지 않아야 합니다.


 

RAID 1

RAID 1을 사용하면 한 디스크에 쓰여지는 데이터가 다른 디스크에도 동시에 쓰여집니다. 하나의 디스크에 오류가 발생한 경우 다른 디스크의 내용을 사용하여 시스템을 실행하고 오류가 발생한 물리 디스크를 재구축할 수 있습니다. RAID 1의 주요 장점은 100% 데이터 중복성을 제공하는 것입니다. 디스크 내용이 보조 디스크에 완벽하게 기록되므로 한 디스크에서 오류가 발생해도 시스템을 유지할 수 있습니다. 두 디스크에는 항상 동일한 데이터가 들어 있습니다. 물리적 디스크는 운영 중인 물리적 디스크로 작동할 수 있습니다(그림 2(영어로만 제공)).

참고: 미러링된 물리적 디스크는 읽기 로드 밸런스로 읽기 성능을 개선합니다.

 
그림 2: RAID 1

내결함성 - 디스크 오류, 단일 디스크 장애
장점 - 높은 읽기 성능, 드라이브 장애 후 빠른 복구, 데이터 이중화
단점 - 높은 디스크 오버헤드, 제한된 용량

 

RAID 5 및 6

패리티 데이터 패리티 데이터는 특정 RAID 레벨 내에서 내결함성을 제공하기 위해 생성되는 중복 데이터입니다. 드라이브에 장애가 발생하는 경우 사용자 데이터를 재생성하기 위해 컨트롤러에서 패리티 데이터를 사용할 수 있습니다. RAID 5, 6, 50 및 60의 경우 패리티 데이터가 있습니다. 패리티 데이터는 시스템에 있는 모든 물리적 디스크에 분산됩니다. 한 물리적 디스크에 장애가 발생한 경우, 나머지 물리적 디스크의 데이터 및 패리티에서 해당 디스크를 재구축할 수 있습니다. RAID 레벨 5는 아래에 표시된 것과 같이 분산형 패리티와 디스크 스트라이핑을 결합합니다(그림 3(영어로만 제공)). 패리티는 전체 물리적 디스크의 내용을 복제하지 않고도 하나의 물리적 디스크 장애에 대해 이중화를 제공합니다.  RAID 6은 듀얼 분산형 패리티와 디스크 스트라이핑을 결합합니다(그림 4(영어로만 제공)). 이 수준의 패리티에서는 전체 물리적 디스크의 내용을 복제하지 않고도 두 개의 디스크 장애를 허용합니다.
 
RAID 5

그림 3: RAID 5

내결함성 - 디스크 오류, 단일 디스크 장애
장점 - 효율적인 드라이브 용량 사용, 높은 읽기 성능, 중상의 쓰기 성능
단점 - 디스크 장애 충격 완화, 패리티 다시 계산에 따라 더 길어진 재빌드 시간



RAID 6
 
그림 4: RAID 6

내결함성 - 디스크 오류, 이중 디스크 장애
장점 - 데이터 이중화, 높은 읽기 성능
단점 - 이중 패리티 계산에 따른 쓰기 성능 하락, 2개 디스크가 패리티에 전념함에 따라 추가 비용 발생





RAID 10:  RAID 10은 함께 작동하는 두 개 이상의 미러링된 세트가 필요합니다. 여러 개의 RAID 1 세트는 결합되어 단일 어레이를 구성합니다. 데이터는 미러링된 모든 드라이브에 스트라이핑됩니다. 각각의 드라이브는 RAID 10에 미러링되어 있어, 패리티 계산이 실행되지 않기 때문에 지연이 발생하지 않습니다. 이 RAID 전략은 동일하게 미러링된 쌍의 두 드라이브에 장애가 발생하지 않는 한 여러 드라이브 손실을 허용합니다. RAID 10 볼륨은 높은 데이터 처리량 및 완전한 데이터 이중화를 제공합니다(그림 5(영어로만 제공)).

 
그림 5: RAID 10

내결함성 - 디스크 오류, 미러링된 세트당 하나의 디스크 장애
장점 - 높은 읽기 성능, 드라이브가 192개인 가장 큰 RAID 그룹 지원
단점 - 가장 많은 비용


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컨트롤러 카드당 사용 가능한 RAID 솔루션

각 PERC(PowerEdge Raid 컨트롤러 카드)에서 지원되는 RAID 레벨은 KB 문서에 나와 있습니다. Dell EMC 시스템의 PERC(PowerEdge RAID Controller) 유형 목록
 

구성 이해

시스템 구입 시 대부분의 시스템은 선택한 RAID 유형과 함께 사전에 구성된 상태로 제공되고 기본 상태로 작동합니다. 일반적으로 이 상황에서는 고객의 조치가 구성되어 있고 작동하기 때문에 필요하지 않습니다. 장치를 받은 후 변경이 필요한 경우 컨트롤러 자체, 원래 RAID 유형 및 이동하려는 유형에 따라 데이터 손실 없이 소프트웨어 또는 컨트롤러 인터페이스를 통해 RAID 레벨을 변경할 수 있습니다. 일부 마이그레이션만 지원됩니다. 마이그레이션이 불가능한 경우 하드 드라이브를 완전히 지우고 처음부터 다시 생성해야 합니다.

경고 – 변경하거나 시도하기 전에 데이터의 검증된 백업을 생성하는 것이 좋습니다. 장애가 발생하면 데이터가 손실될 수 있습니다. RAID 레벨 마이그레이션(H700/H800 컨트롤러의 예)
      
 

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