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Raid Level과 구축

Posted Nov 4, 2022
By mxxikr
read 14 min

Raid와 Raid Level

Raid(Redundant Array of Independent Disk)

  • 2개 이상의 디스크를 병렬로 처리하여 성능 및 안정성을 향상시키는 방식
  • 디스크 오류나 데이터 손실 등 장애에 대비하기 위해 복수의 디스크를 구성하는 방식
  • 동일한 데이터를 여러 개의 디스크에 중복 저장하면서, 운영 체제에서는 하나의 단일 디스크로 인식

Raid Level

레벨방식최대 하드 수구성설명
0하드 연결 (stripe)2개 이상100M + 100M = 200M단순 하드 연결, 하드 이중화
1동기화 (mirroring)2개 이상100M + 100M = 100M동기화 된 하드 대체 연결 (spair)
2백업 + DATA를 각각 사용2개 이상100M + 100M = 100M백업된 내용으로 복구 (사용 안함)
3패리티 영역 추가 (byte)3개 이상100M + 100M + 100M = 200M오류 기록 하드 영역 1개 추가, 한개의 하드 에러 시 복구, 패리티 영역 손상 시 복구 불가
4패리티 영역 추가 (block)3개 이상100M + 100M + 100M = 200M오류 기록 하드 영역 1개 추가, 한개의 하드 에러 시 복구, 패리티 영역 손상 시 복구 불가
5각 하드에 분산 패리티 영역 할당3개 이상100M +100M + 100M(p) = 200M패리티 영역을 각 하드디스크에 분산시킴, 랜덤한 하드 1개의 손상에 대한 복구 가능
6각 하드에 분산 패리티 영역 할당4개 이상100M + 100M + 100M(p) + 100M(p) = 200M패리티 영역을 각 하드 디스크에 분산시킴, 랜덤한 하드 2개의 손상에 대한 복구 가능

RAID 0 (Striping)

  • 두개 이상의 디스크에 데이터를 순차적으로 저장하는 방식 (데이터 분산 처리)
  • 복수 개의 디스크에 데이터를 분산해 처리
  • 패리티 (오류 검출기능) 없이 striping 형태
    image
  • 장점
    • 처리속도 향상
  • 단점
    • 하나의 디스크에 문제가 발생하면 raid 0으로 구성된 모든 데이터 유실

RAID 1 (Mirroring)

  • 데이터 처리 시, 동일한 디스크에 똑같이 저장하는 방식 (데이터 복제)
  • 데이터 중복 기록하여 저장
  • mirroring
    image
  • 장점
    • 디스크 장애 및 오류 발생시 다른 디스크를 통해 데이터 쉽게 복구 가능 (가용성, 안정성 ↑)
  • 단점
    • 중복 저장하기 때문에 실질적으로 사용할 수 있는 용량 줄어듬

RAID 2

  • 데이터 분산 처리 방식 + 에러체크와 수정할 수 있도록 해밍코드 사용
  • 하드 디스크에서 ECC(Error Correction Code)를 지원하지 않기 때문에 ECC를 별도의 드라이브에 저장함
  • 기록용 드라이브와 데이터 복구용 드라이브 별도로 둠
  • 에러 체크와 수정할 수 있는 Hamming Code 사용
  • 최소 디스크 3개 필요
    image
  • 단점
    • 4개의 하드 디스크에 기록하기 위해 3개의 부가 데이터를 기록해야해 효율성 떨어짐

RAID 3 (Parity)

  • RAID 0 + 패리티 전용 디스크
  • 데이터 분산 처리 방식 사용 + 에러 체크 및 수정을 위한 패리티 정보를 별도의 디스크에 따로 저장
  • Byte 단위로 데이터 저장
    image
  • 전체 디스크 n개 = 실제 사용 디스크 n - 1개
  • 장점
    • 오류 발생 시 패리티 정보를 통해 복구 가능
  • 단점
    • 패리티 정보가 저장된 디스크 손실 시 복구 어려움

RAID 4 (Parity)

  • RAID 0 + 패리티 전용 디스크
  • 데이터 분산 처리 방식 사용 + 에러 체크 및 수정을 위한 패리티 정보를 별도의 디스크에 따로 저장
  • Block 단위로 데이터를 저장
    image
  • 전체 디스크 n개 = 실제 사용 디스크 n - 1개
  • 장점
    • RAID 0 대비 높아진 안정성
    • RAID 1 대비 뛰어난 성능 오류 발생 시 패리티 정보를 통해 복구 가능
  • 단점
    • 패리티 정보가 저장된 디스크 손실 시 복구 어려움

RAID 5 (Distribute Parity)

  • RAID 3, 4의 취약점 (병목 현상) 보완하기 위해 나온 방식
  • Parity bit를 분산하여 구성하여 병목 현상 줄일 수 O
  • 패리티 정보를 보관하는 디스크 구성 없이 일정한 로직에 의해 데이터 분산 처리 + 에러 체크
  • 서버/워크스테이션에서 가장 많이 사용
  • 기본적으로 HDD 3개 이상 필요
  • 1개의 랜덤한 하드 손상에 대한 복구 지원
    image
    • Disk 3이 고장났을 경우 Disk 3의 D3, D8, D11를 나머지 Disk의 parity가 알고 있기 때문에 데이터 손실 X
  • 전체 디스크 n개 = 실제 사용 디스크 n - 1개
  • 장점
    • RAID 4 대비 병목 현상 줄임, 성능, 안정성 모두 고려해 자주 사용
  • 단점
    • 1개의 디스크가 손상 된 후 바로 다른 디스크가 손상이 된다면 전체 디스크 데이터 사용 불가
    • 데이터를 읽을 때 흩어져 있는 패리티 정보를 갱신하며 읽기 때문에 성능 저하 생김

RAID 6

  • Parity bit를 두개의 디스크에 두어 안정성 강화
    image
  • 전체 디스크 n개 = 실제 사용 디스크 n - 2개
  • 장점
    • RAID 4,5 대비 안정성 증가
  • 단점
    • RAID 4,5 대비 비용 증가, 래피티 정보를 이중으로 저장하기 때문에 쓰기 작업 구현이 복잡

RAID 0 + 1

  • 최소 4개의 디스크 필요
  • RAID 0(striping)과 1(mirroring) 결합 방식
  • RAID 0으로 구성된 디스크들을 다시 RAID 1로 구성
    • 4 * n개 디스크 구성시 RAID 1 + 0과 성능 차이 없음
      image
    • 6개 디스크 구성시 1 개의 디스크만 고장도 나머지 디스크까지 데이터 전체 복구해야함
      image
  • 장점
    • 분산 저장을 통한 성능 향상, 데이터 안정성 보장
  • 단점
    • 전체 용량 50%만 사용, 비용 높음

RAID 1 + 0

  • 최소 4개의 디스크 필요
  • RAID 0(striping)과 1(mirroring) 결합 방식
  • RAID 1로 구성된 디스크들을 다시 RAID 0으로 구성
    • 4 * n개 디스크 구성시 RAID 0 + 1과 성능차이 없음
      image
    • 6개 디스크 구성시 1개의 디스크가 고장나면 mirroring으로 묶힌 디스크를 통해 데이터 복구 image
  • 장점
    • 분산 저장을 통한 성능 향상, 데이터 안정성 보장
  • 단점
    • 전체 용량 50%만 사용, 비용 높음

Raid 관련 명령어

Raid 생성

  • mdadm(Multi DeviceADMin)
  • mdadm --create(-C) [raid 장치명]
    • raid 생성할 장치
  • mdadm --level(-l)=[raid level]
    • raid 레벨 지정
  • mdadm --raid-devices(-n)=[사용할 device 갯수] [HDD명] [HDD명]
    • HDD 개수, 디바이스 명
  • mdadm [device명] --add [파티션]
    • raid 장치에 파티션 추가
  • mdadm --detail(-D) [device명]
    • raid 장치의 상세내역 출력
  • mdadm --detail --scan
    • mdadm으로 만든 raid 장치 확인
  • mdadm [raid 장치명] -f [디스크명]
    • 디바이스 비활성
  • mdadm [raid 장치명] -r [디스크명]
    • 디바이스 삭제
  • mdadm [raid 장치명] -a [디스크명]
    • 디바이스 추가,교체
  • mdadm --zero-superblock [HDD]
    • raid 하드 삭제
  • mdadm --stop(-S) [raid 장치명]
    • raid 장치 비활, 중지
  • mdadm --run [raid 장치명]
    • raid 장치 작동

Raid 확인

  • cat /proc/mdstat
    • raid 구동 확인
  • mdadm --detail -scan [raid 장치명]
    • raid 구동, 동작 확인
  • fdisk -l [raid 장치명]
    • raid 구축 확인
  • ls -l [raid 장치명]
    • raid 확인

Raid 장치 해제

  • umount [raid 장치명]
    • mount 해제 후 삭제
  • mdadm --stop [raid 장치명]
    • 일정 시간 경과 후 다시 활성화 → 장치 빼거나 0으로 채움

Raid 고정값 설정

  1. mdadm --detail --scan [device] > /etc/mdadm.conf
    • 재부팅 시 raid 숫자 고정
  2. mdadm -D -s [device] > /etc/mdadm.conf
    • 재부팅 시 raid 숫자 고정
  3. vi /etc/mdadm.conf → 장치 추가
    • 재부팅시 raid 숫자 고정

Raid 구축 실습

  • 조건
    1. 1GB 하드 디스크 5개 추가
    2. raid 1 설정하고 /raid1 디렉토리에 mount
    3. raid 5 설정하고 /raid1 디렉토리에 mount
    4. auto mount 설정
  1. 하드 디스크 추가
    • edit virtual machine setting → add→ hard disk → scsi→ HDD 1G 5개 추가→ power on
  2. 디스크 확인
    1

     fdisk -l

  3. mdadm 패키지 설치

    1

     yum install -y mdadm*
  4. raid level 설정

    • HDD sd[b-c] 2개 사용해 level 1인 /dev/md1이란 raid 구축

      1

        mdadm --create /dev/md1 --level 1 -n 2 /dev/sd[b-c]
      • /dev/md1를 참조하는 모든 작업이 /dev/sd[b-c]로 보내짐

    • HDD sd[d-f] 3개 사용해 level 5인 /dev/md5이란 raid 구축

      1

        mdadm -C /dev/md5 -l 5 -n 3 /dev/sd[d-f]
      • /dev/md5를 참조하는 모든 작업이 /dev/sd[d-f]로 보내짐

  5. raid 장치 확인

    1
2

     mdadm --detail /dev/md1 # raid 장치 md1의 상세 내역 출력, 동작 확인
 mdadm -D /dev/md5 # raid 장치 md5의 상세 내역 출력, 동작 확인
    • Raid Level : raid1, Raid Level : raid5
      • 장치 raid 레벨 확인
    • Raid Devices : 2, Raid Devices : 3
      • raid device 개수 확인
    • 0 8 16 0 active sync /dev/sdb, 1 8 32 1 active sync /dev/sdc
      • raid device 확인
    • 0 8 48 0 active sync /dev/sdd, 1 8 64 1 active sync /dev/sde, 3 8 80 2 active sync /dev/sdf
      • raid device 확인

  6. raid 구축 확인

    1

     fdisk -l /dev/md1 /dev/md5

  7. raid 프로세스 확인

    1

     cat /proc/mdstat
    • md5 : active raid5 sdf[3] sde[1] sdd[0], [3/3] [UUU]
    • md1 : active raid1 sdc[1] sdb[0], [2/2] [UU]

  8. raid 장치 추가 및 확인

    1
2
3

     mdadm -D -s /dev/md1 > /etc/mdadm.conf # raid 1 device 추가
 mdadm -D -s /dev/md5 >> /etc/mdadm.conf # raid 5 device 추가
 cat /etc/mdadm.conf # 시스템 시작시 raid array 읽는 파일
    • ARRAY /dev/md1
    • ARRAY /dev/md5

  9. 자동 mount

    1
2
3
4
5
6

     mkdir -p /raid1 /raid5 # mount point로 지정할 directory 생성
 mkfs.ext4 /dev/md1 # /dev/md1 파티션을 포맷
 mkfs.ext4 /dev/md5 # /dev/md5 파티션을 포맷
 blkid | grep md1 # 파일 시스템 타입 구성 확인 # /dev/md1: UUID="0747a647-6974-46b7-90c9-4c52b91b9d4f" TYPE="ext4" 
 blkid | grep md5 # 파일 시스템 타입 구성 확인 # /dev/md5: UUID="f13c3b26-b812-44e9-b8dd-df02e9e1f7fd" TYPE="ext4"
 vi /etc/fstab # mount 설정을 영구적으로 할 수 있도록 존재하는 설정 파일

    1
2
3
4
5

     UUID=0747a647-6974-46b7-90c9-4c52b91b9d4f /raid1 ext4 defaults 1 2
    
 UUID=f13c3b26-b812-44e9-b8dd-df02e9e1f7fd /raid5 ext4 defaults 1 2
    
 :.!blkid |grep md1 && blkid |grep md5    # md1, md5 포함 문자열 추출

    1
2
3

     mount -a # /etc/fstab에 있는 모든 내용 mount
 df -h # mount 정보 출력
 init 6 # 재부팅 후 확인

  10. raid 프로세스 확인

    1
2

    cat /proc/mdstat # raid 프로세스 확인
mdadm -D /dev/md1 /dev/md5 # raid 장치 상세 내역 출력, 동작 확인
OS, Linux
linux raid mdadm
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