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Linux RAID

Posted Nov 4, 2022 Updated Jan 16, 2026
By mxxikr
read 25 min



RAID 개요

RAID란

  • Redundant Array of Independent Disks의 약자
  • 여러 개의 디스크를 조합하여 성능과 안정성을 동시에 확보하는 기술
  • 2개 이상의 디스크를 병렬로 처리하여 성능 및 안정성 향상
  • 디스크 오류나 데이터 손실 등 장애에 대비하기 위한 복수 디스크 구성 방식

RAID의 핵심 목적

  • 성능 향상
    • 데이터를 여러 디스크에 분산하여 병렬 I/O
    • 읽기/쓰기 속도 증가
  • 안정성 향상
    • 데이터 중복 저장 또는 패리티 사용
    • 디스크 장애 시 데이터 복구 가능
  • 가용성 향상
    • 디스크 장애 발생 시에도 서비스 지속
    • 무중단 운영 가능

기본 문제와 해결책

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RAID 레벨 비교

주요 RAID 레벨 개요

RAID 최소 디스크 용량 효율 내결함성 성능 주요 용도
RAID 0 2개 100% 없음 매우 빠름 캐시, 임시 데이터
RAID 1 2개 50% 1개 실패 중간 시스템 드라이브
RAID 5 3개 n-1 (67% for 3) 1개 실패 중간 일반 서버 (가장 일반적)
RAID 6 4개 n-2 (50% for 4) 2개 실패 느림 대용량 저장소
RAID 10 4개 50% 1개/쌍 실패 빠름 고성능 DB

용량 계산 예시

  • RAID 0
    • 100GB + 100GB = 200GB (100%)
  • RAID 1
    • 100GB + 100GB = 100GB (50%)
  • RAID 5
    • 100GB + 100GB + 100GB = 200GB (67%)
    • n개 디스크 = (n-1) × 용량
  • RAID 6
    • 100GB + 100GB + 100GB + 100GB = 200GB (50%)
    • n개 디스크 = (n-2) × 용량



RAID 0 (Striping)

개념

  • 데이터를 여러 디스크에 분산 저장하여 성능 향상
  • 패리티(오류 검출 기능) 없는 순수 분산 처리
  • 가장 빠르지만 가장 위험

데이터 저장 방식

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데이터: ABCDEF

Disk 1: A_C_E_
Disk 2: _B_D_F

읽기: Disk 1과 Disk 2 동시 읽기 → 2배 속도
쓰기: Disk 1과 Disk 2 동시 쓰기 → 2배 속도

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장단점

  • 장점
    • 처리 속도 매우 빠름
    • 디스크 용량 100% 활용
    • 구현 단순
  • 단점
    • 한 디스크 실패 시 전체 데이터 손실
    • 복구 불가능
    • 안정성 매우 낮음
  • 권장 용도
    • 임시 데이터 저장소
    • 캐시 디렉토리
    • 비디오 편집 스크래치 디스크
    • 언제든 재생성 가능한 데이터



RAID 1 (Mirroring)

개념

  • 데이터를 모든 디스크에 완전 복제
  • 동일한 데이터를 여러 디스크에 중복 저장
  • 가장 안전하지만 용량 효율 낮음

데이터 저장 방식

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데이터: ABCDEF

Disk 1: ABCDEF (원본)
Disk 2: ABCDEF (거울상)

Disk 1 실패 → Disk 2에서 100% 복구 가능
Disk 2 실패 → Disk 1에서 100% 복구 가능

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장단점

  • 장점
    • 디스크 장애 시 즉시 복구 가능
    • 가용성 및 안정성 매우 높음
    • 읽기 성능 향상 가능 (양쪽에서 읽기)
  • 단점
    • 용량 50%만 사용 가능 (2개 디스크 = 1개 용량)
    • 비용 대비 용량 효율 낮음
  • 권장 용도
    • 시스템 드라이브 (OS 파티션)
    • 중요 데이터베이스
    • 복구 시간이 중요한 서비스



RAID 5 (Striping + Parity)

개념

  • 데이터 분산 저장 + 패리티를 각 디스크에 분산
  • 가장 일반적으로 사용되는 RAID 레벨
  • 성능과 안정성의 균형

데이터 저장 방식

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         데이터      패리티
Disk 1:  A  D  G     P1
Disk 2:  B  E  P2    H
Disk 3:  C  P3 F     I

패리티 분산: 병목 현상 방지
패리티 계산: XOR 연산 (A ⊕ B ⊕ C = P)

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패리티 복구 메커니즘

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정상 상태:
A = 1010
B = 1100
C = 0101
P = A ⊕ B ⊕ C = 0011

Disk 2 (B) 실패 시:
B = A ⊕ P ⊕ C
B = 1010 ⊕ 0011 ⊕ 0101 = 1100 (복구!)

XOR 패리티 상세 예시

  • XOR (Exclusive OR) 논리
    • A ⊕ B ⊕ C = P (패리티)
    • 만약 B 디스크 실패 시
      • A ⊕ P ⊕ C = B (복구)
  • 실제 계산 예시
    • Data Block 1 (A)
      • 1010
    • Data Block 2 (B)
      • 1100
    • Data Block 3 (C)
      • 0101
    • Parity
      • A ⊕ B ⊕ C = 0011
  • B 디스크 실패 시 복구
    • A ⊕ P ⊕ C = 1010 ⊕ 0011 ⊕ 0101 = 1100 (원래 B 복구)

장단점

  • 장점
    • 1개 디스크 실패 복구 가능
    • 용량 효율 좋음 (3개 디스크 = 2개 용량)
    • 읽기 성능 우수
    • RAID 3, 4 대비 병목 현상 감소
  • 단점
    • 쓰기 성능 저하 (Write Penalty)
    • 패리티 계산 오버헤드
    • 1개 실패 후 추가 실패 시 전체 손실
    • 리빌드 중 부하 높음
  • 권장 용도
    • 일반 파일 서버
    • 웹 서버 스토리지
    • 백업 서버
    • 읽기 중심 애플리케이션



RAID 6 (Dual Parity)

개념

  • RAID 5 + 추가 패리티
  • 2개 디스크 동시 실패까지 복구 가능
  • 대용량 디스크 환경에 필수

데이터 저장 방식

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Disk 1:  A  E  P1  P2
Disk 2:  B  P1 F   I
Disk 3:  C  P2 G   J
Disk 4:  P1 D  H   K

P1, P2 = 2개의 독립적인 패리티

Disk 1 + Disk 2 동시 실패
→ Disk 3, 4의 패리티로 복구 가능

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장단점

  • 장점
    • 2개 디스크 동시 실패 복구 가능
    • 대용량 디스크에서 안전성 높음
    • 리빌드 중 추가 실패에도 안전
  • 단점
    • 용량 효율 낮음 (n-2개 용량)
    • 쓰기 성능 RAID 5보다 낮음
    • 패리티 계산 복잡
    • 최소 4개 디스크 필요
  • 권장 용도
    • 10TB 이상 대용량 디스크
    • 장기 아카이브 스토리지
    • 리빌드 시간이 긴 환경
    • 높은 안정성 요구 시스템



RAID 10 (1+0)

개념

  • RAID 1 (미러링) 쌍들을 RAID 0 (스트라이핑)으로 연결
  • 성능과 안정성 동시 확보
  • 고성능 데이터베이스에 최적

구성 방식

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장단점

  • 장점
    • RAID 5보다 쓰기 성능 우수
    • 각 쌍에서 1개씩 실패 복구 가능
    • 리빌드 빠름 (미러만 복사)
  • 단점
    • 용량 50%만 사용 (4개 디스크 = 2개 용량)
    • 비용 높음
  • 권장 용도
    • 고성능 데이터베이스 (MySQL, PostgreSQL)
    • OLTP 시스템
    • 쓰기 성능이 중요한 애플리케이션



RAID 2, 3, 4 (레거시)

RAID 2

  • 데이터 분산 + 해밍 코드(Hamming Code) 사용
  • ECC(Error Correction Code)를 별도 드라이브에 저장
  • 최소 3개 디스크 필요

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  • 단점
    • 효율성 매우 낮음
    • 현대에는 사용하지 않음

RAID 3

  • RAID 0 + 패리티 전용 디스크
  • Byte 단위로 데이터 저장
  • 패리티 정보를 별도 디스크에 저장

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  • 단점
    • 패리티 디스크 병목 현상
    • 패리티 디스크 손실 시 복구 어려움

RAID 4

  • RAID 0 + 패리티 전용 디스크
  • Block 단위로 데이터 저장
  • RAID 3의 Block 버전

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  • 단점
    • 패리티 디스크 병목 현상
    • RAID 5로 대체됨



RAID 0+1 vs 1+0 비교

RAID 0+1 (01)

  • RAID 0으로 구성 후 → RAID 1로 미러링
  • 4개 디스크 = 2개 용량

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  • 문제점
    • 1개 디스크 실패 시 전체 스트라이프 세트 무효화
    • 6개 디스크 구성 시 비효율적

RAID 1+0 (10)

  • RAID 1로 미러링 후 → RAID 0으로 스트라이핑
  • 4개 디스크 = 2개 용량

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  • 장점
    • 각 미러 쌍에서 1개씩 실패 가능
    • RAID 0+1보다 안전
  • 결론
    • RAID 10이 RAID 0+1보다 우수
    • 운영 환경에서는 RAID 10 사용



mdadm 명령어

mdadm 개요

  • Multi Device ADMin의 약자
  • Linux에서 소프트웨어 RAID 관리 도구
  • RAID 생성, 모니터링, 복구 등 모든 작업 수행

RAID 생성

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# RAID 0 생성 (Striping)
sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=0 --raid-devices=2 /dev/sda /dev/sdb

# RAID 1 생성 (Mirroring)
sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sda /dev/sdb

# RAID 5 생성 (3개 이상)
sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc

# RAID 6 생성 (4개 이상)
sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=6 --raid-devices=4 /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

# RAID 10 생성
sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=10 --raid-devices=4 /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

# 옵션 단축형
# RAID 5 생성 (3개 활성 + 1개 Hot Spare)
# 파티션 사용 권장 (예: /dev/sd[a-d]1)
sudo mdadm -C /dev/md0 -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sd[a-d]1

# 옵션 설명:
# -n 3: 활성 디스크 3개
# -x 1: 예비(Spare) 디스크 1개 (장애 시 자동 투입)

RAID 상태 확인

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# 상세 상태 확인
sudo mdadm --detail /dev/md0
sudo mdadm -D /dev/md0  # 단축형

# 빠른 상태 확인
cat /proc/mdstat

# 모든 RAID 배열 스캔
sudo mdadm --detail --scan
sudo mdadm -D -s

# 실시간 모니터링
watch -n 1 'cat /proc/mdstat'

# 백그라운드 모니터링
sudo mdadm --monitor --scan --daemonize

디스크 관리

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# 디스크 추가
sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdd
sudo mdadm /dev/md0 -a /dev/sdd  # 단축형

# 디스크 실패 마킹
sudo mdadm --fail /dev/md0 /dev/sdd
sudo mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd  # 단축형

# 디스크 제거
sudo mdadm --remove /dev/md0 /dev/sdd
sudo mdadm /dev/md0 -r /dev/sdd  # 단축형

# 새 디스크로 교체 (Hot Swap)
sudo mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd  # 실패 마킹
sudo mdadm /dev/md0 -r /dev/sdd  # 제거
sudo mdadm /dev/md0 -a /dev/sde  # 새 디스크 추가

RAID 확장 및 축소

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# RAID 레벨 변경 (RAID 1 → RAID 5)
sudo mdadm --grow /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3

# 디스크 추가 후 확장
sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdd
sudo mdadm --grow /dev/md0 --raid-devices=4

# 확장 진행 상황 모니터링
watch -n 1 'cat /proc/mdstat'

RAID 중지 및 삭제

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# 마운트 해제
sudo umount /raid

# RAID 중지
sudo mdadm --stop /dev/md0
sudo mdadm -S /dev/md0  # 단축형

# RAID 재시작
sudo mdadm --run /dev/md0

# RAID 완전 삭제
sudo mdadm --stop /dev/md0
sudo mdadm --zero-superblock /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc



RAID 설정 영구화

/etc/mdadm.conf 설정

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# RAID 설정 저장
sudo mdadm --detail --scan > /etc/mdadm.conf
sudo mdadm -D -s > /etc/mdadm.conf  # 단축형

# 특정 RAID만 추가
sudo mdadm -D -s /dev/md0 >> /etc/mdadm.conf

# 설정 확인
cat /etc/mdadm.conf

# 중요: 설정 변경 후 반드시 initramfs 갱신 (부팅 실패 방지)
# RHEL/CentOS
sudo dracut --force

# Ubuntu/Debian
sudo update-initramfs -u

자동 마운트 설정

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# UUID 확인
sudo blkid /dev/md0

# /etc/fstab 편집
sudo vi /etc/fstab

# 추가 내용
# 추가 내용 (dump=0, fsck=2 권장)
UUID=xxx-yyy-zzz /raid ext4 defaults 0 2

# 테스트
sudo mount -a
df -h



Degraded RAID 복구

Degraded 상태란

  • 1개 이상 디스크 실패했으나 데이터는 여전히 접근 가능한 상태
  • RAID 5는 1개, RAID 6은 2개까지 실패 허용
  • 즉시 조치 필요 (추가 실패 시 전체 손실)

Degraded 상태 확인

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# /proc/mdstat 확인
cat /proc/mdstat

# 출력 예시
md0 : active raid5 sda1[0] sdb1[1] sdc1[2]
      1953920 blocks super 1.2 level 5, 64k chunk, algorithm 2 [3/2] [U_U]
      ↑ [3/2] = 3개 필요, 2개만 작동 중
      ↑ [U_U] = Up, Down, Up (2번째 디스크 실패)

# mdadm 상세 확인
sudo mdadm --detail /dev/md0

# State: clean, degraded (← 문제 있음)
# State: clean (← 정상)

복구 프로세스

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상세 복구 절차

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# 1. 즉시: 모든 쓰기 작업 중지
sudo mount -o remount,ro /raid

# 2. 상태 확인
cat /proc/mdstat
sudo mdadm --detail /dev/md0

# 3. 실패 디스크 확인 및 제거
# (이미 실패 마킹된 경우 자동 제거됨)

# 4. 새 디스크로 교체 (물리적으로)

# 5. 새 디스크를 배열에 추가
sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdd

# 6. 리빌드 진행 상황 모니터링
watch -n 1 'cat /proc/mdstat'
# md0 : active raid5 sda1[0] sdb1[1] sdc1[2] sdd1[3]
#      [=>...................]  recovery = 5.2% (10240/195392)

# 7. 리빌드 완료 대기 (시간 소요!)
# 100GB당 약 1-2시간 소요 (디스크 속도에 따라 다름)

# 8. 복구 완료 확인
sudo mdadm --detail /dev/md0
# State : clean (정상)

# 9. 읽기-쓰기 재개
sudo mount -o remount,rw /raid

# 10. 정상 작동 확인
df -h

복구 주의사항

  • 리빌드 중 주의
    • 시스템 부하 높음
    • 디스크 I/O 집중
    • 추가 디스크 실패 시 전체 손실 위험
  • RAID 6 권장
    • 대용량 디스크 (10TB+)
    • 리빌드 중 2차 실패 대비
  • S.M.A.R.T 모니터링
    • 정기적인 디스크 상태 점검
    • 예측 가능한 실패 사전 탐지



Write Penalty (쓰기 오버헤드)

개념

  • RAID 5/6에서 데이터 변경 시 발생하는 추가 I/O
  • 패리티 계산 및 업데이트 필요

RAID 5 Write Penalty

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쓰기 단계 상세

  • RAID 5 데이터 변경 시 4단계 프로세스
    • 1단계
      • 이전 데이터 읽기
    • 2단계
      • 이전 패리티 읽기
    • 3단계
      • 새 패리티 계산
    • 4단계
      • 새 데이터 + 새 패리티 쓰기
  • 총 4개의 I/O 작업 필요
  • 비교
    • RAID 0
      • 1개 I/O만 필요
    • RAID 1
      • 2개 I/O (양쪽 디스크에 동시 쓰기)

I/O 비교

RAID 읽기 I/O 쓰기 I/O 총 I/O
RAID 0 0 1 1
RAID 1 0 2 (양쪽 동시) 2
RAID 5 2 2 4
RAID 6 3 3 6
  • 결론
    • RAID 5는 쓰기 시 4배 I/O
    • 쓰기 성능이 중요하면 RAID 10 고려



Software RAID vs Hardware RAID

비교표

항목 Software RAID (mdadm) Hardware RAID
관리 OS/mdadm으로 관리 전용 RAID 컨트롤러
성능 CPU 사용, 상대적으로 느림 전용 프로세서, 빠름
비용 저렴 (무료) 높음 (컨트롤러 구매)
유연성 매우 높음 (다양한 디스크 혼합) 제한적 (호환 디스크만)
이식성 다른 서버 이동 쉬움 매우 어려움 (동일 컨트롤러 필요)
복구 쉬움 (mdadm으로 재구성) 어려움 (특정 컨트롤러 의존)
배터리 백업 없음 있음 (BBU)
캐시 OS 캐시 사용 전용 캐시 RAM

선택 기준

  • Software RAID 선택 시
    • 예산 제한
    • 유연한 구성 필요
    • 클라우드 환경
    • 소규모 서버
  • Hardware RAID 선택 시
    • 최고 성능 필요
    • 24/7 미션 크리티컬
    • 대규모 엔터프라이즈
    • 배터리 백업 필수



RAID 실습 예제

전체 설정 과정

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# 1. 디스크 추가 (VMware 예시)
# VM Settings → Hardware → Add → Hard Disk → 1GB × 5개

# 2. 디스크 확인
sudo fdisk -l

# 3. mdadm 설치 (CentOS/RHEL)
sudo yum install -y mdadm

# 또는 (Ubuntu/Debian)
sudo apt-get install -y mdadm

# 4. RAID 1 생성 (sdb, sdc 사용)
sudo mdadm --create /dev/md1 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

# 5. RAID 5 생성 (sdd, sde, sdf 사용)
sudo mdadm --create /dev/md5 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sdd /dev/sde /dev/sdf

# 6. RAID 상태 확인
sudo mdadm --detail /dev/md1
sudo mdadm --detail /dev/md5
cat /proc/mdstat

# 7. 설정 저장
sudo mdadm --detail --scan > /etc/mdadm.conf
cat /etc/mdadm.conf

# 8. 파일 시스템 생성
sudo mkfs.ext4 /dev/md1
sudo mkfs.ext4 /dev/md5

# 9. 마운트 포인트 생성
sudo mkdir -p /raid1 /raid5

# 10. UUID 확인
sudo blkid | grep md1
sudo blkid | grep md5

# 11. /etc/fstab 편집
sudo vi /etc/fstab
# UUID=xxx /raid1 ext4 defaults 1 2
# UUID=yyy /raid5 ext4 defaults 1 2

# 12. 마운트 및 확인
sudo mount -a
df -h

# 13. 재부팅 후 확인
sudo init 6
df -h
cat /proc/mdstat



권장 구성 가이드

RAID 레벨 선택 기준

  • 성능 최우선
    • RAID 0 (복구 불가 감수)
    • RAID 10 (비용 감수)
  • 안정성 최우선
    • RAID 1 (소형)
    • RAID 6 (대형)
  • 균형 잡힌 선택 (추천)
    • 일반 서버
      • RAID 5
    • 10TB 이상
      • RAID 6
    • 고성능 DB
      • RAID 10

정기 점검

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# 주간 S.M.A.R.T 점검
sudo smartctl -a /dev/sda
sudo smartctl -H /dev/sda  # 건강 상태만

# 월간 RAID 상태 점검
sudo mdadm --detail /dev/md0
cat /proc/mdstat

# 이메일 알림 설정
sudo mdadm --monitor --scan --mail=admin@example.com --delay=1800

백업 전략

  • RAID는 백업이 아님
    • 하드웨어 장애만 보호
    • 실수 삭제, 랜섬웨어, 논리 오류는 못 막음
  • 3-2-1 백업 규칙
    • 3개 복사본
    • 2개 다른 미디어
    • 1개 오프사이트
  • RAID + 백업 조합
    • RAID로 가용성 확보
    • 정기 백업으로 재해 복구



트러블슈팅

일반적인 문제

문제 원인 해결 방법        
—— —— ———–   Degraded 상태 디스크 1개 실패 즉시 디스크 교체 및 리빌드
리빌드 느림 시스템 부하 높음 sync_speed_min/max 조정        
RAID 부팅 안 됨 mdadm.conf 누락 initramfs 재생성        
디스크 추가 안 됨 Superblock 잔여 --zero-superblock 실행        
성능 저하 Write Penalty RAID 레벨 변경 고려        

리빌드 속도 조정

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# 최소 속도 설정 (KB/sec)
echo 50000 > /proc/sys/dev/raid/speed_limit_min

# 최대 속도 설정
echo 200000 > /proc/sys/dev/raid/speed_limit_max

# 영구 설정
echo "dev.raid.speed_limit_min = 50000" >> /etc/sysctl.conf
echo "dev.raid.speed_limit_max = 200000" >> /etc/sysctl.conf



요약 및 빠른 참조

RAID 선택 플로우

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핵심 명령어

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# 생성
mdadm -C /dev/md0 -l 5 -n 3 /dev/sd[a-c]

# 확인
cat /proc/mdstat
mdadm -D /dev/md0

# 디스크 관리
mdadm /dev/md0 -a /dev/sdd  # 추가
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd  # 실패
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdd  # 제거

# 설정 저장
mdadm -D -s > /etc/mdadm.conf

# 중지/시작
mdadm -S /dev/md0  # 중지
mdadm --run /dev/md0  # 시작

핵심 기억 사항

  • RAID는 백업이 아님
    • 하드웨어 장애만 보호
    • 별도 백업 필수
  • 대용량은 RAID 6
    • 10TB 이상 디스크
    • 리빌드 중 2차 실패 대비
  • Degraded 즉시 조치
    • 추가 실패 시 전체 손실
    • 읽기 전용 전환 후 복구
  • 정기 점검 필수
    • S.M.A.R.T 모니터링
    • RAID 상태 확인



DevOps 엔지니어 체크리스트

  • RAID 레벨 선택
    • 일반 서버
      • RAID 5 추천
    • 대용량 디스크 (10TB+)
      • RAID 6 필수
    • 고성능 DB
      • RAID 10 고려
  • 모니터링 설정
    • S.M.A.R.T 주간 점검
    • RAID 상태 월간 확인
    • 이메일 알림 구성
  • 백업 전략
    • RAID + 별도 백업 필수
    • 3-2-1 규칙 준수
  • 성능 고려사항
    • Write Penalty 이해
    • 쓰기 중심 워크로드는 RAID 10
    • 읽기 중심 워크로드는 RAID 5/6



Reference

OS, Linux
os linux raid storage mdadm devops
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