샤딩(Sharding) / Shard

중

샤딩(Sharding) / Shard

[정의] 물리적으로다른 DB에샤드라는개별파티션으로수평분할방식으로분산저장하고조회하는방법 [장점] 성능개선, 신뢰성개선, 위치추상화, 대량DB처리 [분할방법] Vertical Partitioning, Range based Partitioning, Key or Hash Based Partitioning, Directory Based Partitioning

샤드 수범키디

토픽 이름 (중)	샤딩(Sharding) / Shard
분류	DB > Data 관리 및 운영 > 샤딩(Sharding) / Shard
키워드(암기)	샤드, 라우팅프로세스, 수평분할, 분산저장
암기법(해당경우)

 

기출문제

번호	문제	회차
1	대용량 데이터 처리를 위한 Sharding에 대하여 설명하시오	102.관리.1.4
2	데이터베이스의 전체 시스템 부하 증가시에도 서비스의 품질을 유지시키는 기능이 바로 확장성(Scalability)이다. 확장성에 관한 다음 질문에 대하여 설명하시오. 가. Scale-out, Scale-up 비교 나. Horizontal scale-out, Vertical scale-out 비교 다. Sharding, Query-off loading 비교	2017.01.관리.2.3
3	데이터베이스에서 성능 향상을 위한 샤딩(Sharding), 파티셔닝(Partitioning) 기법과 가용성을 위한 리플리케이션 Replication)과 쿼리 오프로딩(Query offloading)기법에 대해 설명하시오.	2018.11.관리.3.6

 

I. 대용량 데이터 처리를 위한 데이터베이스 파티셔닝 기술, Sharding의 개념

가. Sharding의 정의

- DBMS 레벨에서 데이터를 나누는 것이 아니고 물리적으로 다른 데이터베이스에 데이터를 샤드(Shard)라고 부르는 각각의 개별 파티션으로 수평 분할 방식으로 분산 저장하고 조회하는 방법

나. Sharding의 장점

장점	설명
성능 개선	큰 데이터를 압축, 개별 테이블은 각 샤드에서 더 빠른 작업을 지원
신뢰성 개선	한 샤드가 실패하더라도 다른 샤드는 데이터 서비스를 제공
위치 추상화	애플리케이션 서버에서 어떤 데이터가 어떤 데이터베이스에 위치한지 알 필요가 없음

다. Sharding의 개념도(몽고DB 사례)

- 샤드 키로 설정된 칼럼의 범위를 기반으로 각각의 값에 맞는 샤드에 저장 - 어플리케이션 레이어에서는 MongoS라는 라우팅 프로세스만 연결하므로 Shard의 구조에 대해서는 알 필요도 없고, 구조변경에 따른 수정도 필요 없음

II. Sharding의 데이터베이스 분할 방법과 샤딩 적용시 가이드라인

1. Sharding의 데이터베이스 분할방법

방법	설명	사례/특징
Vertical Partitioning	-테이블 별로 서버를 분할하는 방식 -구현 간단. 전체 시스템에 큰 변화 필요 없음. 각 서버 데이터 거대해지면 추가 샤딩 필요	-사용자 프로필정보용 서버, 사용자 친구리스트용 서버, 사용자가 만든 콘텐츠용 서버 등으로 분할하는 방식
Range based Partitioning	-하나의 feature나 table이 점점 거대해지는 경우 서버를 분리하는 방식 -데이터를 분할하는 방법이 예측 가능해야 함	-사용자가 많은 경우 사용자의 지역정보를 이용해서 user 별로 서버를 분리하거나, 일정데이터라면 연도별로 분리, 거래정보라면 우편번호를 이용하는 방식
Key or Hash Based Partitioning	-엔티티를 해쉬 함수에 넣어서 나오는 값을 이용해서 서버를 정하는 방식 -해쉬 결과 데이터가 균등하게 분포되도록 해쉬함수를 정하는 게 중요	-예) 사용자ID가 숫자일 경우 나머지연산을 이용하는 방법
Directory Based Partitioning	-파티셔닝 메커니즘을 제공하는 추상화된 서비스를 생성	-샤드키를 look-up 할 수 있으면 되므로, 구현은 DB와 캐쉬를 적절히 조합해서 만들 수 있음

1. 샤딩 적용 시 가이드라인

구분	가이드라인	주요 내용
DB 설계 가이드라인	데이터 재분배	서비스 정지 없이 scale-up 할 수 있어야 함
	조인	Sharding-DB 간에 조인이 불가능 하기에 처음부터 역정규화도 고려해야 함
	파티션	샤드 해쉬 함수 설계가 중요
	데이터는 작게	Table의 단위를 가능한 작게 만들어야 함
응용 설계 가이드라인	트랜잭션	Global Transaction을 사용하면 shard DB간의 트랜잭션도 가능
	Global Unique Key	DBMS 에서 제공하는 auto-increment를 사용하면 key가 중복될 수 있기 때문에, 어플리케이션 레벨에서 GUID를 생성해야 함

III. 일반 데이터베이스와 샤딩 적용 데이터베이스의 비교

방법	일반 데이터	샤딩
개념	데이터 및 정보 관리 기술	테라 단위의 데이터 관리 기술
구성도
유형	Clustering ,HA,	Vertical,  range based, key hash, directory based
특징	- 데이터의 효율적 관리 기술	대량 데이터 처리를 위한 파티셔닝 기술 구현 빅데이터 활용 기술로 주목받고 있음.