우분투에 새로운 디스크 추가하고 사용하기

1. 저장 장치(Storage Device) 란?

1.1. 하드 디스크 드라이브(HDD, Hard Disc Drive)

하드 디스크의 유래는 지금은 추억 속의 저장 장치인 플로피 디스크(Floppy Disk Dirve, FDD)가 나오면서 구분을 위해 딱딱한 디스크라는 뜻으로 하드 디스크 드라이브로 이름을 변경하였습니다.

최근에는 나스(NAS, Network Attatched Storage)나 클라우드(Cloud), 서버(Server)와 같은 고용량 저장장치가 필요한 곳에서 사용을 하고, 일반 컴퓨터 사용자는 거의 사용을 하지 않습니다.

1.2. SDD(Solid-state drive)

SSD는 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive)또는 솔리드 스테이트 디스크(solid state disk)라고 불리며, 반도체를 이용하여 정보를 저장하는 장치 입니다.

SSD는 순수 전자식으로 작동하므로 기계식인 하드 디스크 드라이브의 문제인 긴 탐색시간, 반응 시간, 기계적 지연, 실패율, 소윰을 크게 줄여 줍니다.

SSD는 다양한 형태를 갖고 있어 사용하기 위해서는 자신의 컴퓨터에 맞는 제품을 구입해야 합니다.

1.2.1 SDD 형태

SDD의 초기 형태는 2.5인치 HDD(일명, 노트북 HDD)형태의 제품이 주를 이루다가 중간에 mSATA 형태로 잠시 출시되었고, 최근에는 M.2 방식의 SDD 입니다.

 

1. 2.5인치 SDD

초기 SDD 형태로써 HDD를 대체하기 위해 나왔기 때문에 2.5인치(보통 노트북 디스크) HDD와 같은 형태로 출시가 되었고, 2.5인치 HDD 디스크를 장착할 수 있는 컴퓨터에서 사용 가능 합니다. 커넥터의 형태도 한 가지 밖에 없기 때문에 연결하는데 어려움이 없으나, 점차적으로 M.2방식의 SDD에 자리를 내 주고 있습니다.

 

2. mSATA

mSATA방식은 잠시 출시가 되었고, 현재는 mSATA방식의 SDD와 이를 사용할 수 있는 컴퓨터도 없습니다. 현재는 구입할 수 없는 모델 입니다.

 

3. M.2

인텔이 주도하여 만든 울트라북, 테블릿 PC등에 사용되던 mPCIe(mini PCI-Express), mSATA(mini SATA)를 대체하기 위해 2013년에 발표된 커넥터 규격 입니다. 최종 발표 전까지는 차세대 폼팩터(Next Generation Form Factory)의 약자인 NGFF라고도 알려졌으나, 현재는 M.2로 통일 되었습니다.

M.2 규격을 제정하면서 기존의 규격과는 다르게 멀티 인터페이스(interface)와 카드의 외관을 같이 정의 했습니다.

 

• M.2 외관 규격 
  아래 그림과 같이 M.2 모델 뒤에 넓이와 길이를 붙입니다. M.2 2280이면 22x80(mm)이고 M.2 2260이면 22x60(mm) 입니다. 가장 많이 사용하는 모델이 현재는 M.2 2280이나 점차적으로 경량화 및 소형화 되면서 길이가 짧은 모델도 출시되고 있습니다.
  
  M.2 2280을 지원하는 컴퓨터에는 M.2 2280을 당연히 사용할 수 있지만, 그 보다 길이가 작은 2260, 2242 모델도 보통은 사용할 수 있습니다. 반대로 2242 지원하는 모델에 그 보다 큰 모델의 경우에는 부품과 간섭이 있어 사용할 수 없습니다.
  
  M.2 SSD를 추가하거나 더 큰 용량으로 교체할 때는 자신의 컴퓨터가 지원하는 모델을 확인하여 같은 크기의 모델을 사용합니다.

• M.2 인터페이스 규격 
  2.5인치 SDD의 경우에는 SATA라는 하나의 규격만 지원을 하기 때문에 별 고민없이 구입을 해서 교체를 하거나 추가를 하면 사용 할 수 있습니다. M.2 인터페이스에는 SATA와 NvME(PCIe) 인터페이스를 동시에 지원하도록 되어 있습니다. 문제는 컴퓨터에 있는 M.2 인터페이스가 고가의 컴퓨터의 경우에는 두 개의 인터페이스를 모두 지원하기 때문에 고민없이 구입을 해서 사용할 수 있지만, 많은 컴퓨터에서 한 가지 인터페이스 만을 지원 합니다. 자신의 컴퓨터가 M.2 SATA 인터페이스 만을 지원하는데 M.2 NvME(PCIe)를 지원하는 SDD를 연결하면 컴퓨터는 인식을 하지 않습니다.(다만, M.2 인터페이스에 SATA와 NvME 인터페이스의 라인이 달라서 연결을 하더라도 컴퓨터나 SDD가 망가지지는 않습니다.)
  
  M.2 SDD를 구입할 때는 자신의 컴퓨터에서 지원하는 길이(2280, 2260, 2242)와 지원하는 인터페이스(SATA or NvME)에 맞게 해야 합니다. 만약 두 개의 인터페이스를 모두 지원한다면 가격은 좀 더 비싸지만, NvME 방식을 구입하는 것이 좋습니다.

1.3. SDD 인터페이스 (Interface)

1.3.1 SATA (Serial ATA(Advanced Technology Attatchment))

지금 우리가 사용하는 컴퓨터는 1980년대 IBM-PC가 시초 입니다. 처음 IBM-PC의 HDD 인터페이스는 병렬 ATA(Parallel ATA, PATA)를 사용했습니다. 병렬 ATA는 데이터 라인을 여러 개 사용을 하여 정보를 교환 합니다.

기술의 발전에 따라 HDD의 읽기/쓰기 속도가 빨라지고 새로운 저장장치 SDD가 나오면서 속도가 더 빠른 인터페이스가 필요 했습니다. 그래서 나온 인터페이스가 직렬 ATA(Serial ATA) 입니다.

이름에서 뜻하는 것과 같이 여러 개의 데이터 라인을 갖고 통신을 하는 패러럴 ATA와 한 개의 데이터 라인을 갖는 시리얼 ATA가 왜 빠른 속도를 갖는지에 대해서 의문을 갖을 수 있습니다.

ATA는 디지털 데이터를 병렬로 전송을 합니다. 전송되는 데이터를 늘리기 위해서는 데이터를 전송하는 클럭을 높여야 하는데 노이즈 문제등 여러가지 윈인으로 인하여 속도를 늘리는데 제한을 갖습니다. 이를 극복하기 위한 방법이 노이즈에 강한 직렬 ATA(Serial ATA) 입니다.

현재 SATA3의 경우 최대 6.0 Gbit/s의 전송 속도를 갖고 있습니다.

• SATA I : 1 레인(lane) 최대 150MB/s
• SATA II : 1 레인(lane) 최대 300MB/s
• SATA III : 1 레인(lane) 최대 600MB/s 

1.3.2 NvME (Non-Volatile Memory Express)

NvME 인터페이스는 PCIe 인터페이스를 사용합니다. PCIe 3.0의 경우에는 최대 16레인(lane)을 지원하며 전체 처리량은 16Gbps 입니다.

• PCIe 3.0 : 16 레인(lane) 최대 16,000MB/s
• PCIe 4.0 : 16 레인(lane) 최대 32,000MB/s

NvME 방식의 SDD가 SATA방식의 SDD보다 인터페이스에서 지원하는 속도가 월등하기 때문에 새로 SDD를 구매하는 경우에 NvME를 지원하는 컴퓨터라면 가격이 약간 비싸더라도 NvME 방식을 구입하는 것이 좋습니다.

1.3.3 우분투(uBuntu)에서 디바이스 이름

우분투에서 SATA방식의 저장장치와 NvME방식의 저장장치 이름은 다음과 같이 다르게 설정 됩니다.

• SATA 방식 : sda, sdb, sdc, ...
• NvME 방식 : nvme0, nvme1, nvme2, ...

2. 저장 장치(Storage Device) 파티션(Partition)

저장 장치를 구입하여 컴퓨터에 연결하고 가장 먼저 해야 할 일이 저장장치의 파티션을 설정해야 합니다. 

1980년대 IBM-PC가 발표되었을 때 HDD를 사용하기 위해서는 MBR(Master Boot Record)을 설정해야 합니다. IBM-PC에는 BIOS(Basic Input/Output System)가 내장되어 있어 BIOS는 HDD의 MBR을 인식해야 HDD를 사용할 수 있습니다. BIOS는 1980년대에 개발된 시스템으로써 2000년대 들어서 HDD용량도 비약적으로 발전을 하고 새로운 BIOS가 필요하여 Microsoft사에 의해 UEFI(Unified Extensible Firmware Interface 또는 EFI)가 개발되었고, 최신 컴퓨터에는 UEFI가 내장되었습니다. UEFI는 HDD의 MBR로 인식을 하지만 새로운 GPT(GUID Partition Table)도 인식을 합니다.

2.1. MBR (Master Boot Record)

MBR은 HDD의 첫 번째 섹터(sector)에 저장장치(HDD, SDD, USB Memory 등등)의 파티션(Partition) 정보를 저장 합니다. MBR에는 물리적으로 최대 4개의 파티션을 설정할 수 있고, 그 이상을 파티션 하기 위해서는 논리적 파티션을 통해 하도록 되어 있습니다.

이제는 MBR을 거의 사용하지 않습니다.

2.1.1 fdisk(fixed disk)

fdisk 유틸리티는 Microsoft사의 dos에서 유래가 된 프로그램으로써 디스크(저장장치)의 MBR 파티션을 확인하고 추가/삭제를 할 수 있습니다.

2.2. GPT (GUID Partition Table)

확장 펌웨어 인터페이스(EFI)에서 새롭게 제안된 파티션으로써 저장장치(HDD, SDD)의 첫 번째 섹터는 MBR과의 호환을 위해 사용하지 않고 2번째 섹터에 총 128개의 파티션의 정보를 저장 합니다.

최근에는 대부분 저장장치를 GPT로 파티션을 합니다.

2.2.1 gdisk

디스크(저장장치)의 GPT 파티션을 확인하고 추가/삭제를 할 수 있습니다.

2.2.2 GPT 파티션의 GUID

파티션의 GUID는 /dev/disk/by-uuid 디렉토리에서 GUID를 확인 할 수 있습니다.

* 이 디렉토리의 guid는 mkfs를 통해 파일시스템을 생성해야 합니다.

3. 부팅 시에 파티션 마운트 하기

추가 한 디스크를 부팅 시에 마운트를 하기 위해서는 /etc/fstab 파일에 추가를 하면 부팅 시에 자동을 마운트를 합니다.
아래 예는 새로 추가된 파티션을 user의 홈디렉토리에 파티션을 할당한 예 입니다.

# /etc/fstab: static file system information.
#
# Use 'blkid' to print the universally unique identifier for a
# device; this may be used with UUID= as a more robust way to name devices
# that works even if disks are added and removed. See fstab(5).
#
# <file system> <mount point>   <type>  <options>       <dump>  <pass>
# / was on /dev/sda3 during installation
UUID=22128c1a-d8e9-4ec6-bf2d-3842e79058be /               ext4    errors=remount-ro 0       1
# /boot/efi was on /dev/sda2 during installation
UUID=130D-72B0  /boot/efi       vfat    umask=0077      0       1
/swapfile                                 none            swap    sw              0       0

UUID="0336aaad-a35b-48ee-8de7-bd46eb145cc2" /home/user  ext4  defaults   0   0