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1. 하드디스크 (Hard Disk Drive, HDD)
정의
- 자기장을 사용하여 데이터를 저장하는 보조 기억 장치
- 디스크 표면에 데이터를 기록하고, 회전하는 디스크에서 데이터를 읽음
구성 요소
- 플래터(Platter): 데이터를 저장하는 원형 디스크.
- 헤드(Head): 데이터를 읽고 쓰는 장치
- 스핀들(Spindle): 플래터를 회전시키는 축.
- 디스크암(Disk Arm): 헤드를 원하는 위치로 이동시키는 장치
특징
- 큰 저장 용량: 현재까지도 가장 저렴한 가격으로 대용량 저장이 가능.
- 속도: 읽기/쓰기 속도가 플래시 메모리보다 느림(기계적 회전과 이동 때문).
- 내구성: 움직이는 부품이 많아 충격에 약함.
용도
- 대용량 데이터 저장: 예: 데스크톱, 서버, 백업 스토리지.
- 비용 효율이 중요한 경우 사용.
데이터 구성 요소
- 데이터 구조
- 트랙(Track): 플래터 표면에 원형으로 나뉜 데이터 저장 구역(도넛 모양, 운동장 트랙 생각하면 됨)
- 섹터(Sector): 트랙을 더 작은 데이터 블록으로 나눈 구역 -> 데이터는 섹터 단위로 읽거나 써진다.
- 실린더(Cylinder): 층층이 쌓인 플래터에서 걸쳐 동일한 트랙 번호를 연결한 3차원적인 구조(원통)
데이터 접근 시간
데이터 접근 시간 = 탐색 시간 + 회전 지연 시간 + 데이터 전송 시간
- 탐색 시간: 디스크 암을 움직여 특정 트랙으로 헤더를 이동시키는 시간(스~~윽)
- 회전 지연 시간: 디스크가 회전하여 헤더가 읽기/쓰기 대상이 되는 섹터 위에 위치하게 되는 시간(휙!)
- 데이터 전송 시간: 읽기/쓰기 헤드가 데이터를 실제로 읽거나 쓰는 데 걸리는 시간.
데이터 접근 시간 최적화
- 상대적으로 가장 길고 통제 가능한 '탐색 시간'(스~~윽)을 줄이는 것이 핵심(arm의 움직임을 최소화)
- 되도록이면 동일한 실린더에 데이터를 적재하여 '탐색 시간'을 줄임
- 연속적으로 데이터에 접근할 때 적절한 스케줄링 기법을 사용하여 '탐색 시간'을 최소화(운영체제에서 더 자세히..)
2. 플래시 메모리 (Flash Memory)
정의
- 플래시 메모리는 전자적인 방식으로 데이터를 저장하는 보조 기억 장치(ex. USB, SSD)
- 하드디스크와 달리 움직이는 부품이 없음
구성 요소
- 셀(Cell): 데이터를 저장하는 단위.
- 각 셀은 전압을 저장해 데이터를 나타냄(0 또는 1).
- 컨트롤러: 데이터 읽기/쓰기 속도와 메모리 수명을 관리.
특징
- 빠른 속도:
- HDD보다 데이터 접근 속도가 훨씬 빠름.
- 내구성:
- 움직이는 부품이 없어 충격에 강함.
- 제한된 쓰기 수명:
- 데이터를 여러 번 쓰고 지우면 셀이 마모됨(Write/Erase Cycle).
용도
- 속도가 중요한 저장 장치:
- 예: 스마트폰, 노트북, SSD(Solid State Drive).
- 휴대성과 내구성이 필요한 장치:
- 예: USB 드라이브, SD 카드.
3. RAID (Redundant Array of Independent Disks)
정의
- RAID는 여러 개의 기억장치를 결합해 속도, 안정성, 데이터 보호를 개선하는 기술.
- 여러개의 디스크가 하나로 묶여 하나의 논리적 디스크로 작동
- 데이터를 분산 저장하거나 복제하여 단일 디스크 고장의 위험을 줄임.
주요 RAID 수준
RAID 0:
- 데이터를 여러 디스크에 분산 저장(Striping).
- 장점: 빠른 속도. ex) 4개의 디스크는 1개의 디스크에 비해 4배의 속도
- 단점: 한 디스크가 고장 나면 데이터 손실.
RAID 1:
- 데이터를 동일하게 복제(Mirroring)하여 백업용 디스크로 사용.
- 장점: 높은 안정성(한 디스크가 고장 나도 데이터 복구 가능).
- 단점: 저장 용량이 반으로 줄어듦.
RAID 4:
- 패리티 정보를 저장하여 복제 방식보다 저장 공간을 더 효율적으로 사용
- 단점: 모든 쓰기 작업에서 패리티 디스크를 업데이트해야 하므로 병목 현상이 발생할 수 있음
- 단점: 하나의 패리티 디스크가 손상되면 전체 데이터 복구가 불가능해짐
RAID 5:
- 패리티 데이터를 여러 디스크에 분산 저장
- 장점: 속도와 데이터 복구 가능성의 균형.
- 단점: 최소 3개의 디스크 필요, 복구 시 속도 저하
특징
- 속도 향상: 데이터를 병렬로 처리해 빠른 속도 제공.
- 안정성: 데이터 복구 기능 제공.
- 비용: 디스크를 여러 개 사용해야 하므로 비용 증가.
용도
- RAID 0: 속도 중심의 작업(게임, 비디오 편집)
- RAID 1: 안정성 중심의 작업(개인 파일 백업, 읽기전용 데이터베이스)
- RAID 5: 속도와 안정성 모두 요구되는 작업(웹서버, 데이버테이스 서버, 중소기업 서버)
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