학습 개요
- CSP는 기업의 데이터 저장 용량의 증가 요구에 따라 스토리지는 단순 데이터 저장 및 접근을 지원하는 장치에서 확장성 및 내고장성(fault tolerance)을 보장하는 저장 장치에 대한 요구와 물리 서버에서 발생하는 장애나 장비의 노후로 인한 무응답, 또는 하드웨어적 고장, 클라우드 서비스의 장애를 대비하여 클라우드 사용자가 무정지 서비스를 받을 수 있도록 보장하기 위해 여러 기술 및 기법을 활용하고 있음
- AI, 빅데이터 분석의 대중화로 중요하게 인식되고 있는 스토리지 기술의 종류와 특징에 대해 학습하고 CSP의 안정적 서비스를 제공하기 위한 무정지 서비스 기술에 대해 살펴봄
학습 목표
- 스토리지 기술의 종류에 대해 나열할 수 있음
- 스토리지 관련 기술의 사용 목적을 이해할 수 있음
- 무정지 서비스를 제공하기 위한 기술에 대해 설명할 수 있음
강의록
스토리지 기술 및 다중화
스토리지 시스템의 요구 사항
- 단순 데이터 저장 및 접근을 지원하는 장치에서 처리 및 공유 관점에서 새로운 기능을 갖춘 장치로 진화
- 대용량 및 고속 데이터 처리
- 효율적인 데이터 공유
- 공유
- 분배(할당)
- 보안 강화
- 확장성, 사용성, 유연성
- 다양한 접근 형식
스토리지 논리적 접근 단위
- 전통적 텍스트 및 바이너리 데이터 외 비정형 데이터 증가에 따라 형태 별 데이터를 효과적으로 관리할 수 있는 장치 메커니즘 마련
- 파일
- 데이터 스트림이 파일로 저장되어 폴더로 구조화되는 단위
- 블록
- 스토리지 하드웨어에 가장 가까운 수준의 최소 데이터 단위
- 데이터 세트
- 데이터가 테이블, 단락, 레코드와 같은 형식으로 구성된 단위
- 오브젝트
- 데이터가 객체 단위로 구조화되는 스토리지로, 데이터 및 메타데이터로 구성된 오브젝트에 고유 ID를 부여
- 파일
스토리지 다중화 및 확장 기술
- 단일 디스크로 처리할 수 없는 고용량 데이터를 처리하기 위해 디스크를 논리적으로 묶어 서버와 연결하여 사용하는 스토리지 구성 방식
- RAID (Redundant Arrays of Independent Disks)
- NAS (Network Attached Storage)
- SAN (Storage Area Network)
RAID(Redundant Arrays of Independent Disks)
- 다수의 디스크를 병렬적으로 구동하는 동시에 시스템의 신뢰성을 향상 시키는 기법
- RAID의 기능
- 중복된 데이터의 분산 저장
- 디스크 장애 발생 시 손실된 데이터 복구가 가능
- 미러링: 쓰기 연산 발생시 분산 되어 있는 모든 물리 디스크에 기록
- 읽기 요청이 다수의 디스크가 나누어 처리함으로써 읽기 속도를 향상 (병렬성 향상)
RAID 0와 1
RAID 0: 스트라이핑
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RAID 1 : 미러링
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RAID 3와 4
- 패리티 기반 스트라이핑
- 에러의 검출 및 정정을 위한 별도의 패리티 디스크 유지
- 바이트 단위(RAID3) or 블록 단위(RAID4)
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NAS(Network Attached Storage)
- 네트워크 스위치를 통해 데이터를 송수신하는 저장 장치
- 중계 역할을 하는 전용 파일 서버가 필요
- 전용 파일 서버에서 파일의 일관성 및 무결성을 유지하며 여러 서버에서 공유가 가능
- 대량의 I/O가 발생할 경우 지연율이 증가하여 DB와 같은 서비스에 부적합
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SAN(Storage Area Network)
- 여러 종류의 데이터 저장 장치와 데이터를 사용할 서버를 파이버 채널을 사용하여 파이버 채널 스위치로 연결한 고속 데이터 네트워크
- 고속의 I/O 채널 제공
- 이기종 서버 환경 지원 한계
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스토리지 가상화 기술의 이해
- RAID, NAS, SAN의 수백 수천 개의 디스크를 관리하고 유지하는 데 많은 인력과 비용이 요구
- 물리적 스토리지 시스템과 서버 사이에 스토리지 가상화 소프트웨어 층을 추가
- 애플리케이션 구동 시 필요한 데이터의 위치에 대한 드라이브, 파티션, 스토리지 인식 없이 사용이 가능
- 디바이스의 크기, 특징, 제조사 등 이기종 디바이스의 특징 고려 없이 단일 스토리지 계층으로 그룹화하여 운용하여 유연한 구조
스토리지 가상화 구조
- 여러 스토리지 디바이스를 단일 리소스로 인식하고 프로비저닝
가용성 확보 및 무중단 서비스 기능 지원
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스토리지 가상화 기술
- 디스크 컨트롤러 가상화
- 스토리지 서브 시스템 또는 컨트롤러를 파티션으로 나누어 여러 개의 컨트롤러가 있는 것처럼 가상화
- 네트워크 기반 스토리지 블록 가상화
- 서로 다른 스토리지 컨트롤러부터 유휴 디스크 공간을 모아 하나의 큰 디스크 풀을 만들어 제공하는 방식
- 소프트웨어 정의 스토리지
- 하드웨어와 스토리지 소프트웨어를 분리하는 스토리지 아키텍처
- 하드웨어에 대한 소프트웨어의 종속성을 제거하여, 사용자가 필요에 따라 스토리지를 가변적으로 확장
클라우드 서비스 무정지 기술
무정지 기술의 이해
- 대량의 물리 서버 운용이 필요한 클라우드 서비스가 중단 없이 장애를 대응할 수 있도록 사용되는 기술
- 클라우드 서비스 장애의 원인
- 장비 노후로 인한 무응답
- 물리적 고장
- 물리 서버가 장애 방지 또는 장애 조치가 되어있지 않는 경우 장애가 발생 시 SPOF 발생
- SPOF(Single point of failure)
- 시스템 구성 요소 중 정상적으로 동작하지 않으면 시스템 전체가 중단되는 지점 또는 장치
- SPOF(Single point of failure)
무정지 관련 기술
- 장애 방지 시스템(Fault tolerance system)
- 시스템의 일부의 결함, 고장이 발생하여도 정상적 혹은 부분적으로 기능을 수행할 수 있는 시스템
- 장애 조치 시스템(Failover system)
- 컴퓨터 서버, 시스템, 네트워크 등에서 이상이 생겼을 때 예비 시스템으로 자동 전환되는 기능을 수행하는 시스템
동적 장애 감지
- 물리적 리소스에 발생하는 장애
- 메모리 에러, 디스크 에러, CPU 에러
- 장비 노후로 인한 시스템 크래시
- 방대한 물리 장비들이 배치되어 있는 데이터 센터에 장애 발생 시 매번 원인을 찾고 문제 해결하는 것은 비효율적
- 클라우드 모니터
- 가상 서버, 네트워크 장비 등의 클라우드 리소스의 사용량과 이벤트가 발생하는지를 감시
- 장애 발생 시 장애 조치
장애 감지 기법의 예
하트비트 모니터링(헬스 체크)
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클라우드 서비스에서의 장애 조치 시스템
- 장애 이벤트 발생 시 운영 중인 가상 서버는 새로운 물리 서버의 하이퍼바이저에게 새 가상 서버 생성 요청
가상 서버 생성 완료 시 운영 중인 가상 서버를 마이그레이션
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연습 문제
다음 중 스토리지 관련 기술이라고 할 수 없는 것은?
a. SDN
- SDN는 네트워크 가상화 기술의 일종임
- RAID는 다수의 디스크를 병렬적으로 구동하는 동시에 시스템의 신뢰성을 향상 시키는 기법
- NAS와 SAN은 각각 네트워크 스위치를 통해 데이터를 송수신하는 저장 장치, 데이터 저장 장치와 데이터를 사용할 서버를 파이버 채널 스위치로 연결한 고속 데이터 네트워크임
네트워크 가상화의 설명으로 올바른 것은?
a. 네트워크 분할 시 스위치와 같은 추가적인 장비를 별도로 추가하지 않아도 되어 비용이 절감된다.
- 네트워크 가상화란 물리적 환경과 관계없이 논리적으로 여러 개의 네트워크로 분할하는 기술을 의미
- 네트워크의 보안성이 향상, 추가적인 네트워크 장치가 요구되지 않으며 설정 변경만으로 네트워크를 구성 및 관리할 수 있어 전문 엔지니어가 요구되지 않는 장점이 있음
시스템 구성 요소 중 정상적으로 동작하지 않으면 시스템 전체가 중단되는 지점 또는 장치는?
a. SPOF
- 특정 장비 등의 장애로 전체 시스템이 기능하지 않는 지점을 SPOF(Single point of failure)라고 함
정리 하기
- 스토리지 시스템은 단순 데이터 저장 및 접근을 지원하는 장치에서 처리 및 공유 관점에서 새로운 기능을 갖춘 장치로 진화하고 있음
- 스토리지 다중화 및 확장 기술에는 RAID, NAS, SAN 등이 있음
- 스토리지 가상화 기술은 디바이스의 크기, 특징, 제조사 등 이기종 디바이스의 특징 고려 없이 단일 스토리지 계층으로 그룹화하여 운용하여 유연한 구조를 제공함
- 클라우드 서비스 무정지 기술은 대량의 물리 서버 운용이 필요한 클라우드 서비스가 중단 없이 장애를 대응할 수 있도록 사용되는 기술임
- 물리적 리소스에 장애 발생 시 클라우드 모니터의 하트비트 모니터링을 통해 장애가 감지되며 장애 조치 시스템이 가동됨