백자의 블로그

기출문제

I. 시스템의 고가용성과 성능 향상을 위한 스토리지 솔루션, RAID의 개요

가. RAID(Redundant Array of Independent Disks)의 정의

- 여러 개의 디스크에 데이터 중복 저장과 데이터의 분산 저장을 통한 성능 향상과 안정성 향상을 위한 스토리지 솔루션

나. RAID의 등장배경

- 제한된 용량의 디스크로 대용량의 데이터 저장공간을 만들기 위함

- 디스크의 안정성 향상을 통한 고가용성 확보 요구

- 시스템 병목구간인 디스크에 대한 성능 개선 요구

II. RAID의 종류 상세 설명

가. RAID 0 (Striping)

설명	빠른 데이터 입출력을 위해 Data의 중복 저장 없이 여러 디스크에 데이터를 분산 저장하여 동시에 접근할 수 있도록 하는 Striping 기반의 병렬 디스크 구성 기법
구성도		특징
		- 디스크 중복 통한 읽기/쓰기 2배 향상 - Parity/Mirroring 없어 안전성 향상 없음 - 최소 수량 : 2개 - 공간 효율 : 1 - 읽기 향상 : n배 향상 (n : 디스크 수량) - 쓰기 향상 : n배 향상 - 고장 허용 : Zero

- 데이터의 안정성보다 액세스 속도와 용량 증대에 초점을 맞춘 기법

- 서로 다른 크기의 디스크 용량을 묶어, 하나의 대용량으로 보이는 디스크 가상화 기술

나. RAID 1 (Mirroring)

설명	패리티를 사용하지 않지만 데이터 디스크를 동일하게 복사한 미러 디스크로 구성된 RAID
구성도		특징
		- 동일 디스크 2개에 중복 쓰기 통한 안정성 향상 - 최소 수량 : 2개 - 공간 효율 : 1/n - 읽기 향상 : 데이터 디스크와 미러 디스크 중 탐색 시간과 회전 지연 시간 짧은 디스크 사용으로 향상 - 쓰기 향상 : 없음 - 고장 허용 : n-1 디스크

- 100% 중복성 요구하므로 큰 비용 들지만, 높은 가용성 요구하는 솔루션에 적합

다. RAID 2 (Bit-Level Dedicated hamming-code parity)

설명	비트 수준으로 분산 저장한 데이터 디스크와 해밍 코드(Hamming Code)를 저장하는 검사 디스크로 구성된 RAID. 오류 수정 코드를 가진 비트 인터리브(Bit-interleaved with ECC) 방식 이라고도 함.
구성도		특징
		- Bit 레벨의 Striping - Hamming Code Parity 사용 (Parity 단순 제공) - 최소 수량 : 3개 - 공간 효율 : 1 - 1/n*log2(n-1) - 읽기 향상 : 해당 없음 - 쓰기 향상 : 해당 없음 - 고장 허용 : 1 디스크

- 1비트 오류 발생 검출하고 수정 가능하나 2비트 오류는 검출만 가능

- 데이터 디스크가 늘어나면 오류 수정 위한 검사 디스크도 증가

라. RAID 5 (Distributed Parity)

설명	데이터를 블록 단위로 분산하고 패리티도 분산하여 통합 저장한 하드디스크로 구성된 RAID로, 블록 인터리브된 분산 패리티(Block-interleaved striping with distributed parity) 방식 이라고도 함
구성도		특징
		- Block 레벨의 Striping - Parity 사용 (Parity 분산 제공) - 최소 수량 : 3개 - 공간 효율 : 1 - 1/n - 읽기 향상 : n-1 - 쓰기 향상 : Variable (상황에 따라 다름) - 고장 허용 : 1 디스크

- 트랜잭션 지향 애플리케이션에 적합하며, 현재 가장 널리 사용되는 RAID 방식

# RAID 2 ~ RAID 4는 실제로는 사용하지 않는다. 전용 Parity 개념 때문이다.

최대 1개까지 고장나는 것을 허용하지만 Parity 전용 디스크를 제외한 것만 고장이 나야 한다. Parity 장치가 고장이 나게 되면 수십개의 정상 disk가 있다고 해도 전체 볼륨이 고장난 것과 같은 효과를 낸다. 따라서 RAID 2 ~ RAID 4는 잘 사용하지 않음.

III. Hybrid RAID

가. RAID 0+1

설명	RAID 0의 장점인 빠른 처리속도와 RAID 1의 Mirroring을 이용한 구성방식으로 RAID 0(Stri-ping) 구성 후 RAID 1(Mirror) 구성
구성도		특징
		- Stripping 된 한 세트의 미러로 안전한 RAID - 최소 수량 : 4배수의 디스크 필요 - 공간 효율 : n * d/2 (n:디스크 수, d:디스크 용량) - 고장 허용 : 손상된 디스크가 다른 Raid 0 쌍의 일부가 아닌 경우에 한해 최대 2개의 디스크 손상이 허용

나. RAID 1+0

설명	4개 이상의 디스크를 2개씩 RAID 1로 구성하고, 다시 RAID 0으로 구성하는 저장방식
구성도		특징
		- 미러링 기능으로 인한 신속한 복구 가능 - Stripping 으로 인해 속도는 빠르지만 장치의 사용가능 한 용량은 절반으로 감소 - 최소 수량 : 4배수의 디스크 필요 - 공간 효율 : n * d/2 (n:디스크 수, d:디스크 용량) - 고장 허용 : 데이터 손실 없이 미러링 된 각각의 쌍에서 한개의 디스크에 손상 허용

- RAID 0+1의 Striping이 실행된 그룹의 2개 디스크의 고장에 대한 개선이 이루어진 모델

---- 추가 2018.05.14

모의_2017.11.응용.3  RAID6, RAID 5+0

기출문제

I. 비즈니스 연속성과 가용성을 극대화 시켜주는 필수전략 , HA의 개요

가. HA(High Availability)의 정의

- 두 대 이상의 시스템을 하나의 클러스터로 묶어, 한 시스템 장애시 최소한의 서비스 중단을 위해 클러스터 내의 다른 시스템에 신속하게 서비스를 Fail-Over하여 업무 연속성 유지 위한 메커니즘

나. HA의 필요성

다. HA를 위한 요구사항

II. HA의 개념도 및 구성유형

1. HA의 개념도

- HA구성에 참여하는 각 시스템은 2개 이상의 N/W카드를 가지면서 N/W를 통해 Heart-beat라는 신호 이용하여상호간의 장애 및 생사여부 감시

나. HA의 구성유형

구성유형	내용
Hot Standby	- 가동시스템과 평상시 대기상태 또는 개발시스템으로 운영되는 백업시스템으로 구성 - 평상시 백업시스템을 구성하여 대기상태를 유지하다가 장애 발생시 자원을 Take-over - 외장 디스크는 가동 시스템에서만 접근 가능하고, 장애 시에만 백업 시스템에서 접근 가능
Mutual Takeover	2개 시스템이 각각의 고유한 가동 업무 서비스를 수행하다가 한 서버에 장애가 발생하면 상대 시스템의 자원을 Failover 하여 동시에 2개의 업무를 수행하는 방식 장애 발생 시 Failover 에 대비해 각 시스템 2개의 업무를 동시에 서비스할 수 있는 시스템 용량을 갖추도록 고려해야 함 각 서버가 별개의 서비스 수행중인 상태에서 특정 서비스에 문제시 해당 서비스를 타 서버로 Take-over 외장 디스크는 해당 시스템에서만 접근 가능함
Concurrent Access	여러 개의 시스템이 동시에 업무를 나누어 병렬 처리하는 방식으로 HA 에 참여하는 시스템 전체가 Active 한 상태로 업무를 수행함 한 시스템에 장애가 발생하여도 다른 시스템으로 Failover 하지 않고 가용성을 보장함

- 비즈니스 요구사항과 비용, 유지보수, 사후 관리 방식에 따라 효율적인 시스템 선택 필요

III. HA와 FTS(Fault Tolerant System) 비교

기출문제

I. 어떤 상황에서도 안정화된 운영을 목적으로 결함 허용 시스템(Fault Tolerant System)의 개요

가. 결함 허용 시스템 정의

- 하드웨어 혹은 소프트웨어의 결함 또는 고장이 발생하여도 정상적 혹은 부분적으로 기능을 수행할 수 있는 시스템

나. 결함 허용 시스템 특징

II. 결함허용 시스템의 단계별 특성 및 관점별 기법

가. 단계별 특성

나. FTS의 관점별 기법

III. 결함허용 시스템 설계

가. 용어정리

나. 시스템 설계

----------- 추가 2018.05.14

모의_2017.12.응용.1

TMR(Triple Modular Redundancy)

- 세 개의 격리된 제어시스템과 하나의 통합된 진단기능을 사용하는 기술로 동일한 입력을 받는 3개의 동일한 컴포넌트를 중복 사용하여 결과를 비교 함.

- 세 개의 격리된 평행 제어 시스템과 하나의 시스템에 통합된 광대한 진단 기능을 사용

- 동일한 모듈 3 개 구성하여 Major Voter 를 통한 하나의 모듈에러, 나머지 2 개 Vote 에 의해 결정하는 결함허용시스템

-- 모의_2016.01.응용.1

기출문제

I. 고성능, HA 지원을 위한 시스템 기술, Clustering 개요

가. 클러스터링(Clustering) 의 정의

- 똑같은 구성의 서버군을 고속 네트워크로 병렬 연결하는 것으로 가상의 단일 컴퓨터처럼 사용하여 고성능, 고가용성을 지원하는 기술

- 여러 SMP 노드들을 고성능 Interconnection Network를 통해 연결한 시스템 기술

[참고] SMP(symmetric multiprocessing) : 두 개 이상의 프로세스(CPU)가 하나의 메모리를 공유, 단일 운영체제(OS)로 운영

나. Clustering의 등장배경

II. Clustering의 구성도 및 Clustering 기술요소

가. Clustering의 구성도

- CPU, 메모리를 가진 각 SMP노드들이 공유 Disk를 사용, 하나의 시스템 이미지를 가지며 노드간 고성능 LAN 통해 통신

- 서비스 제공 실제 장비는 Physical IP를 가지고 클러스터링은 Virtual IP기반으로 구현하여, 데이터 처리는 Virtual IP 통해 수행하는 것으로 내부 시스템 추상화 하는 것이 원칙

나. Clustering 핵심기술 (Fail 버스로)

- Load-balancing의 성능과 안정성이 보장되어야 하는 경우 Load-balancer란 특별한 하드웨어 장비 이용

III. Clustering 유형 및 스토리지 소유 방법

가. Clustering 유형 (베부(르)고)

나. 스토리지 소유 방법

구분	공유 스토리지	데이터 미러 구성
구성도
설명	- 여러 대의 서버가 공유하는 스토리지를 마련하여 데이터의 무결성 확보	- 스토리지를 완전히 똑같은 내용으로 복제하여 데이터 무결성 확보
활용	- 확장성이 높아 대규모 시스템 적합	- 저가로 구축 가능하여 소규모 시스템 적합

1. 물리주소와 논리주소간의 매핑, 주소변환기법 개념

• 실제 메모리의 주소의 물리적 주소와 가상 메모리의 논리적 주소를 사상하는 기법

1. 가상기억장치 변환 기법의 유형

- 윈도우 리눅스와 같은 범용 운영체제에서는 Paging 기법과 Segment 기법을 동시에 사용

1. 가상메모리의 주소 변환 기법

개요	메모리(보조기억장치)를 고정된 작인 크기의 프레임으로 미리 나누어 주기억 장치에 사상시키는 형식
매핑 테이블	매핑 테이블(페이지번호, 프레임번호) 유지
특징	- 고정분할의 외부적 단편화 문제 해결 되나, 내부적 단편화 발생 - 프레임 크기에 따라 단편화 정도와 관리 오버헤드 간의 트레이드 오프 있음: PMT(Page Map Table)이 필요 - 프로그램의 실제 주소와 주기억장치의 주소가 다름 - 실제공간의 페이지크기 = 페이지프레임 - 작업의 기억장치 요구량 = 페이지 크기의 정수 배 - 가상기억장치의 동일크기의 블록을 페이지라 함.
구성도

1. 세그멘테이션 기법(가변분할기법)

개요	-블록의 크기가 다른 가변적인 크기로 가상기억장치를 구성하는 방법 - 동적 세그먼트 할당 기법
매핑 테이블	[세그먼트번호, 주소+크기]
특징	- 주기억장치는 각 세그먼트가 적재될 때 마다 필요한 대로 분할하여 서로 다른 크기의 Segment로 분할, 내부 단편화 해결 - 주기억장치는 각 세그먼트가 적재될 때마다 필요한대로 분할됨 - 외부적 단편화 발생 - 시중한 엑세스 제어 제공 - 페이징 시스템과 같이, 직접/연관/혼합방법을 사용가능
구성도

다. Paged Segmentation .기법

개요	- Page기법과 Segment 기법의 장점을 수용  > Page기법은 메모리 관리 측면에서 유리  > Segment 기법은 파일관리 측면에서 유리 - 파일의 관리는 Segment단위 - 메모리에 올라오는 프로그램의 조각은 Page단위로 관리
특징	- 물리적 주소처리는 페이징 기반 - 주소 검색은 세그먼트 à 페이지 순으로 - 페이징은 메모리 관리 측면에서 유리하지만, 운영체제 입장에서 보면 각 페이지마다 접근 권한을 설정해야 함. - 세그멘테이션은 관리단위가 사용자 파일 단위라서 관리하기 유리하지만, 내부 단편화 발생 - 관리는 파일단위로 하고, 메모리에 올라오는 프로그램의 조각은 페이지 단위로 관리.
구성도

1. 페이징, 세그멘테이션 비교