클라우드 컴퓨팅 기술 (2)

이지우·2022년 11월 21일

클라우드 컴퓨팅

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스토리지 기술 및 다중화
가용성 향상 기술

스토리지 기술 및 다중화

스토리지 요구사항

단순 데이터 저장 및 접근을 지원하는 장치에서 새로운 기능을 갖춘 장치로 진화하고 있음

대용량 및 고속 데이터 처리
효율적인 데이터 공유 (공유, 분배, 보안 강화)
확장성, 사용성, 유연성
다양한 접근 형식

저장되는 곳이 최대한 연속적으로 되어야함
앞에 빈 공간이 생기면 뒤에서 그 자리에 들어갈 데이터를 옮겨옴
(빈 공간 없게 당겨오기)

스토리지 단위

파일

데이터 스트림이 파일로 저장되어 폴더로 구조화되는 단위
(애플리케이션에서 저장하는 단위)
사용자가 사용하게 됨

블록

스토리지 하드웨어에 가장 가까운 수준의 최소 데이터 단위
(H/W에서 사용하는 단위)
저장소를 번호를 부여하며 잘라둠

데이터 세트

데이터가 테이블, 단락, 레코드와 같은 형식으로 구성된 단위

오브젝트

데이터가 객체 단위로 구조화되는 스토리지
데이터 및 메타데이터로 구성된 오브젝트에 고유 ID 부여

스토리지 다중화

고성능을 위한 기술
단일 디스크로 처리할 수 없는 고용량 데이터를 처리하기 위함
디스크를 논리적으로 묶어 서버와 연결하여 사용하는 스토리지 구성 방식

- RAID
- NAS
- SAN

RAID

다수의 디스크병렬적으로 구동
시스템의 신뢰성 향상

표준 RAID 수준 (기법의 세부 기준들)

RAID 0 수준: 스트라이핑 (거의 안씀)
RAID 1 수준: 미러링 [복제성]
RAID 0 + 1 수준: 스트라이핑 + 미러링
RAID 2 수준: 스트라이핑 + 에러 검출, 정정
RAID 3 수준: 전용 패리티에 의한 스트라이핑
RAID 4 수준: 전용 패리티에 의한 개량된 스트라이핑
RAID 5 수준: 삽입된 패리티로 개량된 스트라이핑

스트라이핑
: 데이터를 여러개의 디스크에 나누어 저장
: 빠르게 데이터를 읽고 쓸 수 있음
: 접근 효율성을 위한 기술 (복구기술 X)

미러링
: 여러 디스크에 데이터를 그대로 복제하여 저장
: 신뢰성 확보
: 손실이 발생했을 때 복구하기 위함

패리티
: 에러 검출 및 정정을 위한 별도의 디스크
: 바이트 단위(RAID 3) or 블록 단위(RAID 4)

RAID 5: 패리티를 모든 디스크에 분산하여 저장

RAID의 기능

중복된 데이터의 분산 저장
- 중복 저장된 데이터를 기반으로 디스크 장애 발생시 손실된 데이터 복구 가능
- 미러링: 쓰기 연산 발생 시 분산되어 있는 모든 물리디스크에 기록됨
성능 향상
- 읽기 요청이 다수의 디스크가 나누어 처리함으로써 읽기 속도 향상
- 병렬성 향상

NAS

스위치를 통해 데이터를 송수신하는 저장장치
파일 시스템이 저장공간 위에 위치함 = 종속성
중계 역할을 하는 전용 파일 서버가 필요함
전용 파일 서버에서 파일의 일관성 및 무결성을 유지하며 여러 서버에서 공유 가능 = 안정성
대량의 I/O가 발생할 경우 지연율이 증가하여 DB와 같은 서비스에는 부적합

파일 시스템 : 포멧 시 파일 형식 지정 가능

SAN

여러 종류의 데이터 저장 장치와 데이터를 사용할 서버를 파이버 채널을 사용하여 파이버 채널 스위치로 연결한 고속 데이터 네트워크
파일 시스템이 각 애플리케이션마다 다름 - 독립성
고속의 I/O 채널 제공
NAS보다 빠름
이기종 서버 환경 미지원

스토리지 가상화

RAID, NAS, SAN의 수백 수천개의 디스크를 관리하고 유지하는 데 많은 인력과 비요 요구

물리적 스토리지 시스템과 서버 사이에 스토리지 가상화 소프트웨어 층 추가

애플리케이션 구동 시 필요한 데이터의 위치에 대한 드라이브, 파티션, 스토리지를 인식하지 않아도 사용 가능

이기종 디바이스의 특징 고려할 필요 없이 단일 스토리지 계층으로 그룹화하여 운용

구조

여러 스토리지 디바이스를 단일 리소스로 인식하고 프로비저닝
가용성 확보 및 무중단 서비스 가능

장점

스토리지 활용률
: 요구에 따라 디스크 단편화로 불용되는 스토리지 공간 최소화
I/O 성능
: RAID와 같은 복수의 스토리지 디바이스를 병렬적으로 동작 가능
가용성
: 동일 데이터 미러링 복제하여 데이터 손실 방지, 무중단 디스크 교체 가능
: 단, 결함이 있거나 업그레이드, 이전 시에는 서버 꺼짐
관리 용이성
: 불필요한 스토리지 디바이스의 확장을 방지
: 복수 개의 스토리지 디바이스를 하나의 가상화 스토리지로 통합 및 관리 자동화

데이터 센터: 관리하기 편함
사용자: 요구하는 만큼만 사용 가능

가용성

시스템을 계속하여 가동시킬 수 있는 능력

시스템에서 안정적으로 돌아갈 수 있게 하는 방법 -> 사전 처리 & 사후 처리

가용성 향상을 위해 다중화 기술 요구

중단되지 않게 하기위해 필요한 기능
: 똑같은 서비스 계속 제공되도록

전처리
로드 밸런싱: 여러 개의 같은 서버가 있을 때 한 곳에만 몰리지 않도록 분산시키는 기술
후처리
자동 저장 기능

다중화

장애 발생 시 즉시 예비 장비로 페일옵버하여 시스템이 연속적으로 기능할 수 있도록 하는 기술 (전처리)
- 예비 장치
  : 항상 켜두는 예비 장치: 미러 서버 (전처리)
  : set up만 시켜두고 켜두지는 않는 예비 장치 (후처리)

다중화 대상

: 서버, 로드 밸런서, 네트워크 장치

로드 밸런서
: 분배 작업 담당
: 가동이 중단되면 병목현상 발생하여 셧다운 발생
: A, B, C 서버가 있을 때 A가 다운되면 그 사용자가 B, C로 이동되고 B, C도 병목현상으로 결국 다운

네트워크 장치
: 외부 네트워크로 나갈 수 있는 회선을 여러개 둠
: 평소에 쓰던 회선이 문제가 발생하면 다른 회선 사용

구성

핫 스탠바이
: 백업 장비 측이 가동 후 즉시 이용 가능한 구성
: 항상 ON 상태
웜 스탠바이
: 백업 장비 측이 가동 후 이용 가능한 상태가 되기까지 일정 부분 준비가 필요한 구성
: 세팅은 다 되어있고 네트워크 연결은 안되어있는 상태
: 완전한 예비 형태
: 완전히 OFF 되어있는 상태는 아님
: 실제 운용을 위한 마지막 단계만 안되어 있는 상태
콜드 스탠바이
: 백업 장비 측을 정지시켜 두는 구성
: 항상 OFF

헬스 체크

감시 대상인 H/W 혹은 S/W가 정상 상태에 있는지 일정 간격으로 어떤 응답 요청을 보내서 응답이 돌아오는지 정상 가동 판단
Ping 프로토콜을 통해 신호 전달 여부 확인 가능
- 네이버 같은 서버는 접근 막아놔서 Ping 사용 못함
- 추가적으로 응답 도착 속도로 딜레이 수치를 얻을 수 있음
- 빈 패킷을 보냄
- 빈 패킷이어도 헤더(주소)는 있음
하트비트와 같은 기능
헬스체크 실패 시 관리자에게 보고

HeartBeat: 살아있는지만 확인

모니터링
: 서버의 상태정보를 얻기 위함
: 서버를 안정적으로 운용하기 위한 가장 기본적인 수단
: 상태 정보를 보내달라는 메세지가 들어있는 패킷을 보냄
: 가용한 자원에 대한 크기를 알 수 있음
: 서버 하나만 있을 때는 필요 없음
: 로드 밸런서가 필수적으로 관리

로드 밸런싱

단순하지만 필요한 기능
로드 밸런서 하위에 있는 서버는 모두 미러 서버
하위 서버 모두 동일하게 처리할 능력을 가지고 있어야 함
그러므로 주기적으로 동기화 작업을 진행하여야 함

로드 밸런서

LAN의 최상단에 로드 밸런서가 위치함
네트워크를 타고 들어오는 모든것은 로드 밸런서를 거침
가장 부하가 많이 걸리는 부분
Status 모니터링을 계속 해주고 있어야 함
바쁜지 확인하기 위함

오토 스케일

스케일을 자동으로 변환시켜 줌
어떠한 서비스를 운용하고 있는데 요구량이 증가하여 가용률을 넘어설것 같으면 늘려줌
사용자에게 보고하고 늘리게되면 중단이 발생하므로 자동적으로 처리
CPU, 메모리, 네트워크 등 특정 IT 리소스마다 임곗값을 부여
오버되는 것은 문제가 발생하기 때문에 로드 밸런서가 추가 채킹을 진행하여 부하(임곗값에 가까운지)가 발생하는지 검사

클라우드에서는 연산, 스토리지 두가지 목적이 있는데 스토리지 목적에서는 필요가 없음
연산 목적에서는 손실이 발생 할 수 있어서 필요함
작업에 따라 부족한 리소스 종류가 다름
연산 파워 -> CPU / 저장공간 -> 메모리 / 네트워크 -> 대역폭 변화

이지우

노력형 인간

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