운영체제 Day7 (보조 기억장치)

다양한 보조기억장치

하드 디스크

하드 디스크는 자기적인 방식으로 데이터를 저장하는 보조기억장치이다.

• 플래터

실질적으로 데이터가 저장되는 동그란 원판

• 스핀들

플래터를 회전시키는 구성요소이다. 스핀들이 플래터를 돌리는 속도는 분당 회전수를 나타내는 RPM을 사용한다.

• 헤드

플래터를 대상으로 데이터를 읽고 쓰는 구성요소이다. 플래터 위에서 미세하게 떠 있는 채로 데이터를 읽고 쓰는 마치 바늘 같이 생긴 부품

• 디스크 암

헤드를 원하는 위치로 이동키는 부품

• 트랙

아래 그림처럼 플래터를 여러 동심원으로 나누었을 때 그중 하나의 원을 트랙이라고 한다.

• 섹터

그리고 트랙은 마치 피자처럼 나누어 지는데 이 한 조각을 섹터라고 한다. 하드 디스크의 가장 작은 전송 단위이다.

• 실린더

여러 겹의 플래터 상에서 같은 트랙이 위치한 곳을 모야 연결한 논리적 단위이다. 연속된 정보는 보통 한 실린더에 기록된다.

데이터 접근 시간

• 탐색 시간

접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간을 의미한다.

• 회전 지연

헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전시키는 시간을 의미한다.

• 전송 시간

하드 디스크와 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 시간을 의미한다.

플래시 메모리

• 셀

플래시 메모리에서 데이터를 저장하는 가장작은 단위

• SLC: 한 셀에 1비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리

  • 다른 타입에 비해 비트의 빠른 입출력이 가능하다. 수명도 더욱 길며 용량 대비 가격이 높다. 읽고 쓰기가 매우 많이 반복되며 고성능의 빠른 저장 장치가 필요한 경우 사용된다.

• MLC: 한 셀에 2비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리

  • SLC 타입보다 일반적으로 속도와 수명은 떨어지지만 대용화하기 유리하다.

• TLC: 한 셀에 3비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리

  • 대용량화 하기가 유리하다

• 페이지

셀들이 모여 만들어진 단위, 메모리에서 읽기와 쓰기는 페이지 단위로 이루어 진다.

• 블록

페이지가 모여 만들어진 단위, 삭제는 블록 단위로 이루어진다.

• 플레인

블록이 모인 단위

• 다이

플레인이 모인 단위

• Free 상태

어떠한 데이터도 저장하고 있지 않아 새로운 데이터를 저장할 수 있는 상태

• Valid 상태

이미 유효한 데이터를 저장하고 있는 상태

• Invalid 상태

유효하지 않은 데이터를 저장하고 있는 상태

• 가비지 컬렉션

플레시 메모리는 삭제가 블록 단위로 수행되기 때문에 페이지 하나의 정보를 삭제가 불가능 하다. 그렇기 때문에 페이지에 수정이 이루어 질때 유효한 새로운 블록으로 유효 페이지들을 복사한뒤 기존의 블록을 삭제 한다. 이를 가비지 컬렉션이라고 한다.

RAID의 정의와 종류

RAID

데이터의 안전성 혹은 높은 성능을 위해 여러 개의 물리적 보조기억장치를 마치 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 기술이다.

RAID의 종류

• RAID 0

여러 개의 보조기억장치에 데이터를 단순히 나누어 저장하는 구성 방식이다. 각 하드 디스크를 아래와 같이 번갈아 가며 데이터를 저장한다.

이때 마치 줄무늬처럼 분산되어 저장된 데이터를 스트라입이라 하고, 분산 저장하는 것을 스트라이핑이라고 한다. 저장 장치 한 개를 읽고 쓰는 속도보다 빠르다는 장점이 있으나 저장장치 하나라도 문제가 생긴다면 모든 하드 디스크의 정보를 읽는 데 문제가 생길 수 있다.

• RAID 1

복사본을 만드는 방식이다. 미러링이라고도 불른다. 백업을 해두기 때문에 안정성은 올라가나 정보를 저장할 수 있는 용량이 적어지기 때문에 많은 양의 하드 디스크가 필요하다.

• RAID 4

완전한 복사본을 만드는 대신 오류를 검출하고 복구하기 위한 정보를 저장한 장치를 두는 구성 방식이다. (오류를 검출하고 복구하기 위한 정보 '패리티 비트')

• RAID 5

데이터가 저장될 때마다 패리트를 저장하는 디스크에도 데이터를 쓰게 되므로 패리티를 저장하는 장치에 병목 현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 패리티 정보를 분산하여 저장하는 방식을 사용한다.

• RAID 6

기본적으로 RAID 5와 구성이 같으나, 패리티를 두개 두는 방식이다. 안정성은 올라가나 저장할 때마다 함께 저장할 패리티가 두 개이므로, 속도는 떨어진다.

출처: 혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제, 강민철 지음