스토리지 기술
- 스토리지
• 데이터와 프로그램을 저장하는 기록 장치 - 스토리지 기술
• HDD, SSD 등과 같은 다양한 물리적 장치를 비롯하여 파일 시스템, 데이터 암호화 등과 같은 소프트웨어기술을포함 - 고려사항
• 데이터 안정성, 신뢰성, 가용성, 성능, 확장성 및 비용 등을 고려
• 복제, 백업, 복구, 암호화, 압축, 색인화, 분산 등의 기술을 통해 제공
스토리지 가상화 기술
- 스토리지 가상화 기술
• 여러 개의 물리적 스토리지 장치를 하나의 가상 스토리지로 묶어서 제공하는 기술, 이를 통해 효율적으로 자원 관리 - 대표적인 예시(Local)
• Redundant Array of Independent Disk (RAID)
• Logical Volume Manager (LVM)
RAID
• 여러 개의 하드 디스크를 일부 중복된 데이터를 나눠 저장하는 기술
• 중복된 데이터를 나눠 저장하는 이유! 데이터를 안전하게 보호!
- RAID의 목적
• 여러 개의 디스크 모듈을 하나의 대용량 디스크처럼 사용
• 여러 개의 디스크 모듈에 데이터를 나눠 한꺼번에 쓰고 한꺼번에읽어 입출력 속도 향상
• 여러 개의 디스크를 모아서 하나의 디스크로 만들고, 그 중 하나 혹은그 이상의 디스크에장애가 나더라도 데이터가 사라지는 것을 방지
RAID 0
• 데이터의 빠른 입출력을 위해데이터를여러 디스크에 분산
• 어느 한 디스크에서 장애가발생하면 데이터는모두 손실된다는 단점!
• 실제로 RAID 0만으로 구성된서버나 스토리지는보기 힘들다
1T + 1T = 2T
RAID 1
• Mirror 구성 또는 Shadowing 이라고 함
• 빠른 기록 속도와 함께장애 복구 능력이 요구되는 경우많이 사용
• 최소 2개의 디스크로 구성
• 한 디스크의 모든 데이터를다른 디스크로 복사해 둠으로 복구 능력 제공
• 읽을 때는 빠르지만, 저장할 때는속도가 느려지기도 함
• 전체 용량의 절반만 사용 가능
• 저장 용량 당 단가가 비쌈
1T + 1T = 1T
RAID 5
• Parity 정보를 모든 디스크에 나눠 기록
• Parity 정보를 모든 디스크에 나눠 기록
• Block 3개는 데이터를 저장하는데 쓰고 나머지 하나는 Parity 영역으로 둠
• 디스크 하나가 장애가 날 경우 Parity 영역을 이용해 장애 난 디스크의 데이터를 복구할 수 있음
but, 디스크 2개가 장애나면 복구가 불가!
• 읽기 작업일 경우 각 드라이브에서 Parity 정보를 건너뛰어야 하기 때문에 조금 느릴 수 있음
• 작고 Random한 입출력이 많은 경우 더 나은 성능을 제공
• 최소 Disk 3개, 일반적으로 5개 이상 필요
RAID 6
• RAID 5와 비슷하지만 2차 Parity 구성을 통해 매우 높은 장애 대비 능력 제공
• 디스크가 최대 2개까지 장애가 나더라도 데이터 손실 없음
• 최소 Disk 4개가 필요
RAID 0 + 1 (Stripping & Mirroring)
• RAID 0와 RAID 1을 합쳐서 사용하기도함
LVM
- Logical Volume Manager (LVM)
• 스토리지를 유연하게 관리
• 개별 디스크의 파티션 Layout 등을 직접 관리하지 않고 LVM을 통해 관리
• 확장 등이 용이, RAID 등의 추가기능을 제공 - LVM 구성요소
• Physical Volume (PV)
• LVM을 구성하기 위한 가장 낮은 수준의 구성요소
• 물리장치, 디스크 자체, 디스크 내 파티션
• Volume Group (VG)
• PV의 모음, 이름을 지정하여 생성, 이름으로 접근
• Logical Volume (LV)
• VG에서 생성, 최종적으로 내부에 파일 시스템을 생성하여 사용
RAID → 하드웨어적, LVM → 소프트웨어적
스토리지 가상화 기술
- 대표적인 예시(Network 기반)
• Network Attached Storage (NAS)
• 파일 단위로 데이터를 저장
• 네트워크를 통해 여러 대의 서버에서 동시 접근
• 파일 서버로 구성되며, 다양한 파일 시스템 지원
• Storage Area Network (SAN)
• 서버와 스토리지를 고속의 전용 네트워크로 연결
• 데이터 전송 속도 향상, 높은 가용성 제공
• 일반적으로 블록 단위로 데이터를 저장, 여러 대의 서버에서 동시 접근
DAS (Direct Attached Storage)
• 직접 연결되어 사용되는 형태
• 네트워크를 통하지 않고 직접 호스트 컴퓨터에 연결되기 때문에, 네트워크 설정이나 추가적인 네트워크 스토리지 장치 없이도 동작한다.
NAS (Network Attached Storage)
• 네트워크를 통해 데이터를 지속적으로 사용할 수 있게 하는 장치
- NAS 장점
• 확장 가능하며 저렴한 스토리지 제공, 구성 및 관리가 용이 - NAS 용도
• 파일 스토리지 및 공유, 데이터 백업 및 재해 복구
• 가상 데스크톱 인프라 호스팅 - 주요 프로토콜
• Network File System (NFS) → general
• Server Message Block (SMB) → window
• Apple Filing Protocol (AFP) → Mac
NFS 프로토콜
- Network File System
• Client가 Server의 파일과 파일 시스템에 transparent한 방식으로 접근
• 내부적으로 RPC를 사용
- Mount 프로토콜
• 클라이언트가 파일 시스템에 접속할 수 있기 전에 클라이언트는 서버의 파일 시스템 유지를 위해 NFS mount 프로토콜 사용
# mount -t nfs nfs-server:/usr /home/server/usr
( -t → File System Type nfs-server:/usr → remote directory /home/server/usr → local directory(마운트할 위치) )
SMB 프로토콜
- Server Message Block (SMB)
• Client와 Server 사이에서 파일 및 프린터 공유를 비롯한 다양한 네트워크 리소스를 공유하기 위해 사용
• NetBIOS 프로토콜 위에 위치
• NetBIOS 프로토콜은 Windows 네트워크 상에서 서버와 클라이언트 상의APP 계층 간의 연결 서비스를 제공 - Common Internet File System (CIFS)
• SMB 개선 버전, SMB에서 발견된 보안 취약점 해결 및 새로운 기능 추가 - SAMBA
• SMB/CIFS 프로토콜을 구현한 프로그램
• Linux에서 Windows와 파일 및 프린터 공유를 할 수 있도록 해주는 SW
AFP 프로토콜
- Apple Filing Protocol (AFP)
• 맥 계열에서 파일 및 프린터 공유를 위해 사용되는 프로토콜
SAN (Storage Area Network)
- 여러 서버에서 액세스할 수 있는 스토리지 디바이스 네트워크
- 스토리지 공간의 공유 풀을 제공
- 개별 서버에서 직접 연결된 로컬 디스크(DAS) 처럼 SAN 스토리지 접근
- 여러 대의 스토리지를 하나의 가상 스토리지로 묶을 수 있어 효율 증가
- SAN 스위치
• 서버를 스토리지 디바이스의 공유 풀과 연결하는 하드웨어
• SAN에서 스토리지 트래픽을 전송하는 경우에만 사용 - SAN vs. NAS
• SAN은 여러 기기로 이루어진 로컬 네트워크
• NAS는 LAN에 연결된 단일 스토리지 디바이스 - 주요 프로토콜
- Fibre Channel 프로토콜
- iSCSI
Fibre Channel 프로토콜
• 높은 대역폭과 신뢰성을 가지고 대용량 스토리지 시스템에서 데이터 전송을 위해사용되는 네트워크 프로토콜
• FibreChannel
• 전용 물리적인 케이블과 광케이블을 사용
• 빠른 데이터 전송과 높은 신뢰성이 필요한 환경에서 사용
• 비교적 높은 비용과 복잡한 구성을 가지고 있음
• 최근에서는 Ethernet과 같은 더 신속하고 경제적인 프로토콜과 비교
- Host Bus Adapter (HBA)
• 서버에 설치되는 하드웨어 카드 또는 장치
• 두 채널 사이에서 정보 전달을 담당
• 주로 SAN과 서버를 연결하는 인터페이스를 의미 - SAN Zoning
• SAN 환경에서 SAN 스위치에 연결된 서버가 지정된 스토리지만 접근할 수 있도록 권한을 부여
• Worldwide Name (WWN) Zoning – Soft zoning
• 고유 ID를 기반으로 그룹을 정의
• Port Zoning – Hard zoning
• 스위치 포트를 기반으로 Zone 구분
iSCSI 프로토콜
- iSCSI (Internet Small Computer System Interface)
• IP 네트워크를 통해 SCSI 프로토콜을 전송하기 위한 스토리지 프로토콜
• 기존의 스토리지 장치를 IP 네트워크를 통해 접근 가능 - SAN vs. iSCSI
• SAN – 전용 스토리지 네트워크, 복잡하고 비용이 높은 구성
• iSCSI – SAN에 비해 비용이 적게 들고, 구성이 간단 - iSCSI 단점
• 구성과 비용이 적은 대신, 스토리지 처리 성능과 안정성 면에서 뒤쳐지는 경우도 있음
• TCP/IP 기반으로 동작하기 때문에 빠른 속도와 낮은 지연 시간을보장할 수 없음
DAS vs NAS vs SAN
클라우드 스토리지 서비스
블록 스토리지
- 일정한 크기의 블록으로 나뉜 스토리지의 논리 볼륨을 블록 단위로 접근할 수 있는 스토리지
- 파이버 채널(FC)과 iSCSI 같은 전용 프로토콜을 사용
- 서버와 스토리지가 데이터를 교환할 때 오버헤드가 적어서, 빠른 데이터 전송이 가능
- 낮은 Latency가 요구되는 데이터베이스 용도로 주로 사용
파일 스토리지
- 파일을 그대로 읽고 쓸 수 있으며 공유할 수 있는 스토리지
- 파일 공유 프로토콜을 사용하여 파일 단위로 데이터 처리
- Windows에서 사용하는 SMB (Server MessageBlock)
- Linux에서 사용하는 NFS (Network FileSystem)
- NFS (Network File System)도 파일 스토리지로 분류
- 파일 서버로 주로 이용, 파일의 접근 제어나 속성 정보를 쉽게 관리
오브젝트 스토리지
- 데이터를 객체 단위로 처리
- 데이터 및 관련 메타 데이터로 구성된 오브젝트에는 고유 ID (URI) 부여
- OS나 파일 시스템에 의존하지 않으면서도 데이터를 저장하고오브젝트에 접근할 수 있음
- HTTP 프로토콜 기반의 REST 형식의 API를 사용
- 쉽게 용량을 늘릴 수 있으며, 데이터 크기와 수에 제한이 없음
- 갱신 빈도가 적은 데이터나 대량의 데이터의 장기 보존 용도로 이용
블록 vs 파일 vs 오브젝트 스토리지
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