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
-
RAID 1 : 미러링
RAID 3와 4
- 패리티 기반 스트라이핑
- 에러의 검출 및 정정을 위한 별도의 패리티 디스크 유지
- 바이트 단위(RAID3) or 블록 단위(RAID4)
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
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
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
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
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하트비트 모니터링(헬스 체크)
클라우드 서비스에서의 장애 조치 시스템
- 장애 이벤트 발생 시 운영 중인 가상 서버는 새로운 물리 서버의 하이퍼바이저에게 새 가상 서버 생성 요청
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가상 서버 생성 완료 시 운영 중인 가상 서버를 마이그레이션
연습 문제
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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
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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