하나의 큰 RAID 10 – 서버 스토리지의 새로운 표준

1990년대 후반, 새 서버를 구축할 때의 일반적인 원칙은 운영 체제를 별도의 작은 RAID 1 어레이에 설치하고, 애플리케이션과 데이터는 별도의 RAID 5 어레이에 분리하는 것이었습니다. 이는 여러 가지 이유로 행해졌으며, 그 이유들의 상당수는 시간의 흐름 속에 사라져 버렸습니다. 주된 동기는 스토리지 용량이 매우 비쌌고, 디스크 용량이 작았으며, 파일 시스템 손상이 자주 발생했고, 물리적 하드 드라이브의 고장률이 다른 유형의 장애에 비해 매우 높았기 때문입니다. 사람들은 물리적 하드 드라이브 고장 방지, 파일 시스템 손상 방지, 그리고 필요한 용량 확보라는 필요에 의해 움직였습니다.

오늘날 스토리지 환경은 변화했습니다. 파일 시스템은 매우 견고해졌으며, 파일 시스템 자체의 손상은 거의 들어볼 수 없게 되었고, 저널링과 같은 기술 덕분에 데이터 손실 없이 거의 항상 신속하고 효과적으로 복구할 수 있습니다. 오늘날 파일 시스템 손상을 걱정하는 사람은 거의 없습니다.

현대의 파일 시스템은 이전보다 훨씬 더 많은 용량을 처리할 수 있습니다. 1990년대 후반과 2000년대 초반에는 단일 파일 시스템이 처리할 수 있는 용량보다 더 큰 드라이브 어레이를 구성하는 것이 드문 일이 아니었습니다. 오늘날에는 모든 일반적인 파일 시스템이 최소 수 테라바이트에서 페타바이트, 엑사바이트 이상의 데이터를 처리할 수 있으므로 이는 현실적인 문제가 아닙니다.

하드 드라이브는 1990년대 후반에 비해 훨씬 더 안정적입니다. 드라이브 전체 고장률은 저가 드라이브에서도 매우 낮아졌습니다. 너무 낮아진 나머지, 어레이 고장(전체 RAID 어레이의 데이터 손실)은 이제 하드 드라이브 고장보다는 주로 어레이 고장 자체를 걱정하게 되었습니다. 우리는 더 이상 하드 드라이브를 무분별하게 교체하지 않습니다. 대형 어레이가 수명 내내 단 하나의 드라이브도 잃지 않는 경우도 드물지 않습니다.

용량은 극적으로 증가했습니다. 4.3GB 하드 드라이브 대신 이제 3TB 드라이브를 설치합니다. 15년도 채 안 되어 단일 스핀들의 용량이 거의 1,000배 증가한 것입니다.

이러한 요소들이 합쳐져 서버 스토리지 설계에 있어 근본적으로 다른 접근 방식이 필요하게 되었고, 스토리지 설계 시 출발점에 대한 "경험칙"의 변화를 만들어 냈습니다.

기존 방식은 RAID 1 + RAID 5로 표현할 수 있습니다. RAID 1 공간은 운영 체제용으로, 더 큰 RAID 5 공간은 데이터와 애플리케이션용으로 사용했습니다. 이 설계는 두 가지 스토리지 용도를 분리하여, 재해 발생 시 복구가 매우 어렵고 데이터 접근성이 의존하는 운영 체제를 고신뢰성 RAID 1에 집중 보호하는 방식이었습니다. 비용이 낮은 RAID 5는 다소 위험하더라도 대부분의 경우 데이터를 RAID 1에 저장하는 비용이 너무 높았기 때문에 데이터 용도로 선택되었습니다. 당시에는 합리적인 절충안이었습니다.

오늘날의 전혀 다른 관심사를 고려하면 새로운 접근 방식이 필요하며, 이 새로운 접근 방식이 바로 “하나의 큰 RAID 10”입니다. 즉, 운영 체제, 애플리케이션, 데이터를 모두 함께 저장하는 단일의 대형 RAID 10 어레이를 의미합니다. 물론 이는 편의상 하는 말이며, 성능이나 용량 면에서 단일 디스크 이상이 필요 없는 시스템이라면 “하나의 큰 RAID 1”이라고 할 수도 있습니다. 다만 많은 사람들이 RAID 1을 RAID 10 그룹에 포함시키기 때문에 전자로 부르는 것이 더 편리합니다.

더욱 간편하게, 이를 OBR10으로 줄여 씁니다.

스토리지 비용이 크게 낮아져 이제는 부족하기보다 오히려 넘쳐나고, 파일 시스템이 매우 안정적이며, RAID 1과 RAID 10이 성능 특성을 공유하고, 비디스크 고장으로 인한 어레이 고장이 배경 소음에서 데이터 손실의 주요 원인으로 부상함에 따라 RAID 10으로의 전환과 어레이 분할 폐지가 새로운 표준 방식이 되었습니다.

이제 RAID 10을 통해 이전에는 운영 체제에만 제공되던 고가용성과 복원력 있는 스토리지를 모든 데이터에 제공할 수 있게 되었습니다. 미러링된 RAID의 성능 이점과 추가 스핀들의 이점을 모든 데이터에 적용할 수 있습니다. 향상된 활용도를 바탕으로 드라이브 용량 활용도와 성능이 모두 개선됩니다.

데이터베이스에서 일반적으로 행해지던 로그 파일의 전통적인 분리(악명 높은 RAID 1 + RAID 5 + RAID 1 방식) 역시 더 이상 필요하지 않습니다. RAID 10은 모든 데이터에 걸쳐 최적의 성능 특성을 유지하기 때문입니다. RAID 10을 사용하면 과거에 어레이를 분할하게 만들었던 거의 모든 요인이 제거됩니다.

아직 언급하지 않은 중요한 요소 중 어레이 분할이 전통적으로 유익하다고 여겨진 또 하나의 이유는 접근 경합(access contention)입니다. 서로 다른 프로세스가 동시에 디스크의 다른 부분에 접근해야 할 때 드라이브 헤드가 이상적이지 않은 패턴으로 움직이며 드라이브 성능이 저하되는 현상입니다. 경합은 오래된 경험칙이 만들어지던 1990년대 후반에는 큰 문제였습니다.

오늘날 드라이브 경합은 여전히 존재하지만 대용량 RAID 캐시의 사용으로 크게 완화되었습니다. 1990년대 후반에는 드라이브 캐시가 기껏해야 수 메가바이트에 불과했으며 아예 없는 경우도 많았습니다. 오늘날 256MB는 아주 작은 캐시이며, 평균적인 서버는 RAID 카드만으로도 1~2GB의 캐시를 갖추고 배포됩니다. 일부 시스템은 컨트롤러의 메모리 캐시 외에 보조 캐시를 추가하기 위해 SSD 기반 캐시를 통합하기 시작했습니다. 이를 통해 수백 기가바이트에 달하는 초고속 캐시를 손쉽게 추가할 수 있으며, 스핀들 작업에서 경합 걱정 없이 거의 모든 동작을 버퍼링할 수 있습니다. 경합 문제는 이미 다른 방법으로 해결되었으며, 다른 기술 변화들과 마찬가지로 어레이 분할을 요구하는 전통적인 우려에서 사실상 해방시켜 주었습니다.

어레이 경합과 마찬가지로, 1990년대 후반 어레이를 분할하던 또 다른 훨씬 드문 이유는 당시 SCSI 및 ATA 기술의 한계로 인한 통신 버스 성능 개선이었습니다. 이 역시 현대 어레이에서 직렬 통신 메커니즘인 SAS와 SATA로의 전환으로 해소되었습니다. 더 이상 어레이당 단일 버스 용량에 제한받지 않으며 이전보다 훨씬 큰 규모로, 훨씬 더 유연하게 확장할 수 있습니다. 버스 경합은 사실상 제거되었습니다.

로그 파일 증가와 같은 보호를 위해 공간을 분리해야 하는 경우, 물리적 어레이 분할이 아닌 파티셔닝을 통해 달성할 수 있습니다. 일반적으로 파티셔닝은 오버헤드를 증가시키고 드라이브 자체 조정 능력을 낮추므로 최소화하는 것이 좋지만, 더 나은 접근 방식인 경우도 있습니다. 하지만 전통적으로 그래왔던 것처럼 기반이 되는 물리적 스토리지를 분할할 필요는 없습니다. 파티셔닝보다 더 나은 방법은, 사용 가능한 경우, 파티션의 제한 없이 파티션과 유사한 분리를 제공하는 논리 볼륨 관리입니다.

결국, 서버 스토리지에 대한 새로운 경험칙은 “하나의 큰 RAID 10”입니다. RAID 5는 이제 없고, 어레이 분할도 없습니다. 안정성, 성능, 관리 편의성, 그리고 적당한 비용 효율성에 관한 것입니다. 모든 경험칙이 그렇듯 이것이 모든 상황에 적용되는 것은 아니지만, 과거 표준보다 훨씬 광범위하게 적용됩니다. RAID 1 + RAID 5라는 표준은 항상 바람직하지 않은 것을 “어떻게든 해결”하고 나쁜 상황에서 최선을 다하려는 시도였습니다. OBR10은 그렇지 않습니다. 새로운 표준은 바람직한 표준입니다. 억지로 “감수”하는 것이 아니라 실제로 우리가 원하는 방식으로 운영하는 것입니다.

새 서버를 위한 스토리지를 설계할 때 OBR10에서 시작하고, 기술적 요구 사항이 명확히 맞지 않는 경우에만 다른 방식으로 이동하십시오. OBR10 사용을 정당화할 필요는 없으며, OBR10을 사용하지 않는 경우에만 정당화해야 합니다.