5장 : 스토리지

• 데이터를 저장하는 장치를 '스토리지'라고 부른다.
• 스토리지에는 서버 내부의 저장 영역인 로컬 스토리지와 서버 외부의 저장 영역인 외부 스토리지가 있다.
  외부 스토리지는 서버에 직접 연결하는 것(DAS)와 네트워크를 통해 연결하는 것(NAS, SAN)가 있다.

로컬 스토리지

• 서버 내부에 디스크를 설치해서 이용하는 저장 공간을 말한다.
• 물리적인 설치 공간을 절약할 수 있다. 하지만, 외부 스토리지를 이용할 때와 비교하면 설치할 수 있는 디스크 갯수와 확장성이 적어진다.

외부 스토리지

• 서버 외부에 준비한 스토리지 장비 혹은 스토리지 영역을 말한다.

1. DAS (Direct Attached Storage)
   서버에 직접 연결하는 스토리지 장비이다.
   DAS에는 많은 디스크를 설치할 수 있으므로 스트라이핑 수가 많은 RAID 구성을 통해 디스크 I/O 성능을 크게 높일 수 있다. 운영체제는 DAS나 내장 디스크나 구분하지 않고 똑같은 드라이브로 인식한다.(ex. /dev/sda - 내장 하드디스크, /dev/sdb - DAS 이런 식으로 같은 방식으로 인식한다)
   
   DAS에는 서버에 RAID 컨트롤러 보드를 꽂아 연결하는 형태와 HBA(Host Bus Adaptor) 보드를 꽂아 연결하는 형태가 있다. 전자는 RAID 컨트롤러 보드가 RAID 구성을 관리하지만, 후자는 스토리지에 내장된 RAID 컨트롤러가 RAID 구성을 관리한다.
   
   매년 하드디스크가 대용량화되면서 랙 마운트형 서버에서도 탑재할 수 있는 디스크 갯수가 증가하고 있다. 따라서 굳이 DAS를 사용하지 않고 로컬 스토리지를 선택하는 사례도 늘고 있다. DAS를 사용하지 않으면 장비 구매 비용을 절약할 수 있을 뿐 아니라, 설치할 장비가 적어지기에 데이터 센터의 랙도 절약할 수 있어 운영 비용을 크게 줄일 수 있다.
2. NAS (Network Attached Storage)
   네트워크를 통해 여러 대의 서버가 액세스할 수 있는 스토리지이다.
   서버와 NAS 간에는 NFS, SMB/CIFS, AFP 와 같은 프로토콜을 이용해서 통신한다.
   NAS는 여러 대의 서버에서 데이터를 공유하거나 백업 및 로그 파일을 한 곳에 모아서 저장하는 용도로 많이 사용된다.
3. SAN (Storage  Area Network)
   블록 단위의 데이터 스토리지 전용 네트워크이다. 고속·고품질의 환경을 제공해준다.
   SAN 에는 'FC-SAN'과 'IP-SAN'이 있다.
   
   1. FC-SAN (Fiber Channel SAN)
      파이버 채널 기반으로 구축된 고속·고품질 스토리지 전용 네트워크이다. 일반적으로 기간계 데이터베이스 등 중요한 데이터를 다루는 환경에 이용된다. HBA 보드를 설치하여 SAN 스위치를 통하거나 SAN 스토리지를 직접 연결한다.
   2. IP-SAN (Internet Protocol SAN)
      고속·고품질을 가능하게 하지만 매우 비싸다. 주로 iSCSI 스토리지가 이용된다. iSCSI란 서버와 스토리지의 통신에 사용하는 SCSI 명령을 IP 네트워크를 통해 송수신하는 프로토콜을 말한다. 서버와 iSCSI 스토리지는 모두 L2/L3 스위치 등을 통해 연결할 수 있다.

RAID와 핫스페어

• 스토리지 장비에는 인클로저(디스크 드라이브에 전원을 제공하고 보관할 수 있게 하고 한 대 이상의 컴퓨터와의 통신을 허용하도록 설계된 특별한 용기) 안에 디스크를 대량으로 탑재할 수 있도록 설계되어 있다. 그렇기에 여러 개의 디스크를 RAID와 핫스페어로 구성을 하면 내구성이 강하고 I/O 성능이 좋게 설계할 수 있다.
• 핫스페어란 다른 디스크가 망가졌을 때를 위해 대기하는 스탠바이 디스크이다.
• 핫스페어가 있으면 스토리지 인클로저가 디스크 고장을 감지했을 때 자동을 핫스페어가 활성화되며, 고장난 디스크를 대신해 RAID 그룹 안에 들어간다.
• 망가진 디스크는 고장 상태로 처리되어 시스템에서 분리된다. 이 상태에서 고장난 디스크를 새 디스크로 교체하게 되면 새 디스크가 핫스페어로 대기하게 된다.
• 핫스페어는 몇 개든 할당이 가능하므로 고장난 디스크를 교체하러 가기 쉽지 않은 환경일 경우 핫스페어의 갯수를 넉넉하게 할당해 두면 된다.

외부 스토리지를 이용해야 하는 경우

1. 저장 영역을 많이 확보하고 싶다
2. 디스크 I/O 성능 향상
3. 스토리지 통합 및 집중 관리
   스토리지마다 조금씩 남는 공간을 모두 합하면 생각보다 상당하므로 통합 스토리지로 저장 영역을 낭비 없이 효율적으로 관리하여 운영 비용을 낮출 수 있다.
4. 복수의 서버에서 데이터 공유

스토리지의 고급 기능

1. 씬 프로비저닝 (Thin Provisioning)
   물리 스토리지 용량보다 많은 논리 볼륨을 할당할 수 있게 해주는 기능이다.
   논리 볼륨을 할당할 때 용량 부족으로 장애가 일어나지 않도록 실사용량보다 크게 할당하는 경우가 많다. 하지만 논리 볼륨을 많이 만들면 각 논리 볼륨에서 여분으로 확보한 용량이 쌓이고 쌓여 쓸 데 없는 투자가 발생하게 된다.
   이런 경우, 씬 프로비저닝을 이용하여 할당한 용량만큼의 물리 스토리지를 다 준비하지 않고도 실제로 필요한 물리 스토리지만 준비할 수 있게 된다. 또한 투자 비용도 최소한으로 억제할 수 있다.
   
   씬 프로비저닝은 가상 서버 환경처럼 게스트 운영체제마다 논리 볼륨을 만드는 환경에서 특히 효과적으로 작동한다.
   
   10명의 사용자가 각각 스토리지 풀 300GB를 요청했을 때, 관리자는 씬 프로비저닝을 통해 각 사용자에게 300GB를 할당한 것처럼 보이되, 실제 물리적 스토리지 공간은 각 사용자가 사용한 만큼만 할당됩니다. 인당 100GB만 사용하고 있더라도, 씩 프로비저닝에서는 실제 총 물리적 스토리지 공간이 총 3TB가 할당된 반면, 씬 프로비저닝에서는 총 1TB가 할당됩니다. 씬 프로비저닝은 씩 프로비저닝처럼 물리적 용량에 할당 공간이 한정되지 않습니다. 가상화 기술을 통해 물리적 스토리지 공간 이상으로 공간을 할당할 수 있고, 데이터 쓰기 요청이 발생한 후에야 물리적 디스크와 엮입니다.
2. 자동 계층화
   서로 다른 성능의 디스크를 조합해서 이용 빈도가 높은 데이터는 고가의 빠른 장비에, 이용 빈도가 낮은 데이터는 저가의 느린 장비에 자동으로 저장하는 기능이다.
3. 디둡 (De-duplication)
   스토리지를 백업할 때, 먼저 저장된 데이터가 있으면 그 데이터는 복사하지 않는 방식으로 저장 영약을 절약할 수 있게 해주는 기능이다. 디둡은 '중복 제거 기능'이라고도 부른다. 물리 스토리지 용량 절약뿐 아니라 백업 시간도 단축할 수 있다.
4. 스냅샷
   특정 순간의 파일 시스템의 정지점을 보존해 두는 기능이다. 그 시점의 모든 파일들을 다른 디스크에 복사하는 것이 아니라, 갱신 이력 정보를 관리함으로써 그 시점으로 복원할 수 있게 해준다. (파일 복사가 아니라 포인터를 보존하므로 순간적으로 스냅샷 생성이 가능하다)