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디스크 어레이 컨트롤러

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목차

1. 개요

디스크 어레이 컨트롤러는 컴퓨터 시스템과 디스크 드라이브 사이의 데이터 전송을 중개하는 장치이다. 입력 및 출력 인터페이스를 통해 디스크 드라이브와 호스트 어댑터(HBA) 사이의 통신을 관리하며, ATA, SATA, SCSI, 파이버 채널(FC), SAS 등의 프로토콜을 지원한다. 컨트롤러는 엔터프라이즈 컨트롤러와 단순 컨트롤러로 분류되며, 엔터프라이즈 컨트롤러는 SAN 및 NAS 서버에 사용되어 데이터 무결성 유지, 유지 보수, 스냅샷 등의 기능을 제공하고, 단순 컨트롤러는 PCI/PCIe 확장 카드 또는 메인보드에 내장되어 RAID 어댑터 역할을 한다. 하드웨어 RAID 컨트롤러는 운영 체제 부팅 전 BIOS를 통해 구성되거나, 각 컨트롤러 제조사에서 제공하는 독점 소프트웨어를 통해 구성할 수 있다.

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디스크 어레이 컨트롤러
기본 정보
Adaptec RAID 컨트롤러 ASR-5805
Adaptec RAID 컨트롤러 ASR-5805
종류디스크 컨트롤러
다른 이름RAID 컨트롤러
RAID 카드
기능RAID 레벨을 관리
인터페이스SATA
SAS
SCSI
IDE
파이버 채널
버스 인터페이스PCI
PCI-X
PCIe
상세 정보
설명디스크 어레이 컨트롤러(disk array controller)는 여러 디스크 드라이브를 RAID와 같은 논리적 장치로 관리하는 장치이다.
주요 기능여러 개의 디스크 드라이브 관리 및 제어
RAID 레벨 설정 및 관리
데이터 스트라이핑 (striping), 미러링 (mirroring), 패리티 (parity) 등의 기능 지원
데이터의 무결성 및 가용성 보장
인터페이스디스크 드라이브 인터페이스: SATA, SAS, SCSI, IDE, 파이버 채널 등
호스트 인터페이스: PCI, PCI-X, PCIe 등
적용 분야서버
워크스테이션
NAS
스토리지 시스템
참고 사항RAID 컨트롤러는 하드웨어 RAID 컨트롤러와 소프트웨어 RAID 컨트롤러로 나눌 수 있다. 하드웨어 RAID 컨트롤러는 자체 프로세서와 메모리를 가지고 있어 CPU 부담을 줄여주며, 더 높은 성능을 제공한다.

2. 인터페이스

디스크 어레이 컨트롤러는 컴퓨터 시스템과 디스크 드라이브 간의 데이터 전송을 중개하며, 입력 인터페이스와 출력 인터페이스를 제공한다.

입력 인터페이스는 디스크와 통신하며, 주로 고급 기술 결합(ATA, IDE, PATA), SATA, SCSI, 파이버 채널(FC), 직렬 부착 SCSI(SAS) 프로토콜을 사용한다. 출력 인터페이스는 컴퓨터의 호스트 어댑터(HBA)와 통신하며, ATA, SATA, SCSI, FC와 같은 일반적인 프로토콜 외에도 FICON/ESCON, iSCSI, 하이퍼SCSI, 인피니밴드와 같은 특수 프로토콜도 사용될 수 있다.

디스크 어레이 컨트롤러는 프런트 엔드 인터페이스와 백 엔드 인터페이스를 제공하는데, 단일 컨트롤러에서 이 둘은 서로 다른 프로토콜을 사용할 수 있다. 예를 들어, 많은 고급 컨트롤러가 입력(백 엔드)에는 SATA, 출력(프런트 엔드)에는 FC 프로토콜을 사용하는 경우가 많다.

2. 1. 프런트엔드 인터페이스 (Front-end Interface)

컴퓨터의 호스트 어댑터(HBA)와 통신하며, 다음과 같은 프로토콜을 사용한다.

  • ATA, SATA, SCSI, FC 중 하나: 이들은 디스크에서 사용되는 인기 있는 프로토콜이므로, 컨트롤러는 이 중 하나를 사용하여 컴퓨터에 대해 디스크를 에뮬레이션할 수 있다.
  • 특정 솔루션에 대한 다소 덜 대중적인 전용 프로토콜: FICON/ESCON, iSCSI, 하이퍼SCSI, 이더넷을 통한 ATA 또는 인피니밴드.

2. 2. 백엔드 인터페이스 (Back-end Interface)

백 엔드 인터페이스는 디스크 드라이브와 직접 연결되어 데이터를 주고받는 통로 역할을 한다. 백 엔드 인터페이스는 제어되는 디스크와 통신하며, 일반적으로 다음과 같은 프로토콜이 사용된다.

단일 컨트롤러는 백 엔드 및 프런트 엔드 통신에 서로 다른 프로토콜을 사용할 수 있다. 예를 들어, 많은 엔터프라이즈 컨트롤러는 프런트 엔드에서 FC를 사용하고 백 엔드에서 SATA를 사용한다.

3. 컨트롤러 유형

디스크 어레이 컨트롤러는 사용 환경 및 목적에 따라 다양한 유형으로 분류할 수 있다. 크게 엔터프라이즈 환경에서 사용되는 고급형 컨트롤러와 개인용 또는 소규모 환경에서 사용되는 단순형 컨트롤러로 나눌 수 있다.

아답텍 레이드 52445


프라미스 테크놀로지 ATA 레이드 컨트롤러

  • 엔터프라이즈 컨트롤러: 스토리지 에어리어 네트워크(SAN) 및 네트워크 부착 스토리지(NAS) 서버에 위치하는 물리적으로 독립된 디스크 어레이에 사용된다. 자동 페일오버, 스냅샷 등의 고급 기능을 제공한다.
  • 단순 컨트롤러: PCI 버스 확장 슬롯에 삽입되거나 메인보드에 내장되는 형태로, 호스트 어댑터(HBA) 기능을 자체적으로 제공하여 '레이드 어댑터'라고도 불린다. 인텔은 2007년부터 고급형 메인보드에 매트릭스 레이드 컨트롤러를 내장하기 시작했다.

3. 1. 엔터프라이즈 컨트롤러 (Enterprise Controllers)



현대 엔터프라이즈 아키텍처에서 디스크 어레이 컨트롤러(때로는 '''스토리지 프로세서''' 또는 '''SP'''라고도 함)[1]는 디스크 인클로저와 물리적으로 독립된 부분으로, 스토리지 영역 네트워크(SAN) 또는 네트워크 연결 스토리지(NAS) 서버에 배치된 디스크 어레이 등에 사용된다.

이러한 외부 디스크 어레이는 일반적으로 RAID 컨트롤러, 디스크 드라이브, 전원 공급 장치 및 관리 소프트웨어의 통합 서브시스템으로 구매된다. 컨트롤러는 다음과 같은 고급 기능을 제공한다.

  • 다른 컨트롤러로의 자동 장애 조치(데이터 전송은 컴퓨터에 투명함)
  • 가동 중지 시간 없이 수행되는 장기 실행 작업
  • 새로운 RAID 세트 구성
  • ''저하된'' RAID 세트 재구성(디스크 고장 후)
  • 온라인 RAID 세트에 디스크 추가
  • RAID 세트에서 디스크 제거(드문 기능)
  • RAID 세트를 별도의 볼륨/LUN으로 분할
  • 스냅샷
  • 비즈니스 연속성 볼륨(BCV)
  • 원격 컨트롤러를 이용한 복제

3. 2. 단순 컨트롤러 (Simple Controllers)

저가형 디스크 어레이 컨트롤러는 PCI 버스 확장 슬롯에 삽입되거나 메인보드에 내장된다. 이런 컨트롤러는 일반적으로 공간적 효율성을 위해 호스트 어댑터(HBA) 기능을 스스로 제공한다. 그러므로 '''레이드 어댑터'''라고도 불린다.[1]

2007년 2월 이후, 인텔은 고급형 메인보드에 소켓당 3Gbit/sec 속도를 가지는 4개의 소켓에 2개의 소켓을 추가하여 총 6개의 SATA 연결이 가능하도록 매트릭스 레이드 컨트롤러를 내장하였다. 또한, 2개의 100Mbit/sec 속도를 가지는 IDE/ATA 장치를 연결할 수 있도록 1개의 IDE 소켓도 내장되어 있다.[2]

4. 운영 체제 지원

하드웨어 RAID 컨트롤러는 운영 체제(OS)에 RAID 볼륨을 제공하므로, OS는 각 컨트롤러에 대한 전체 구성 및 어셈블리를 구현할 필요가 없다. 일반적으로 기본 기능은 오픈 소스 소프트웨어 드라이버를 통해 제공되고, 확장 기능은 하드웨어 제조업체의 독점 바이너리 블롭을 통해 제공된다. RAID 컨트롤러는 운영 체제가 부팅되기 전에 카드 BIOS를 통해 구성할 수 있으며, 부팅 후에는 제조업체의 독점 구성 유틸리티를 사용하여 관리할 수 있다.

일부 운영 체제는 RAID 컨트롤러와의 인터페이스를 위한 자체 프레임워크를 제공하여 RAID 볼륨 상태 모니터링, LED 제어, 알람 관리, 핫 스페어 디스크 지정 등의 기능을 제공한다. OpenBSD의 bio(4), NetBSD가 이러한 기능을 제공한다.[7]

참조

[1] 웹사이트 Storage Basics - Part V: Controllers, Cache and Coalescing http://vmtoday.com/2[...] 2010-03-23
[2] 웹사이트 aac(4) — Adaptec AdvancedRAID Controller driver http://bxr.su/f/shar[...] FreeBSD 2000
[3] 웹사이트 mfiutil — Utility for managing LSI MegaRAID SAS controllers http://bxr.su/f/usr.[...] FreeBSD
[4] 웹사이트 mpsutil — Utility for managing LSI Fusion-MPT 2/3 controllers http://bxr.su/f/usr.[...] FreeBSD
[5] 웹사이트 mptutil — Utility for managing LSI Fusion-MPT controllers http://bxr.su/f/usr.[...] FreeBSD
[6] 웹사이트 3.8: "Hackers of the Lost RAID" http://www.openbsd.o[...] OpenBSD 2005-11-01
[7] 간행물 RAID management support coming in OpenBSD 3.8 "//marc.info/?l=open[...] OpenBSD 2005-09-09
[8] 논문 OpenBSD Hardware Sensors — Environmental Monitoring and Fan Control. http://cnst.su/MMath[...] UWSpace 2010-05-21


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