2. IT 인프라 구성요소 파헤치기 part1

2.1. 서버

2.1.1. 서버란?

• 사용자의 요청을 받고 응답을 반환하는 하드웨어를 말합니다.
• 서버는 IT 서비스를 제공하는 IT 인프라의 주축입니다.

2.1.2. 서버의 종류

설치 장소나 용도가 다양하므로 업체마다 다양한 모델의 서버가 있습니다, 여기서는 서버 종류를 몇가지 유형으로 나누어서 소개하겠습니다.

형태에 따라	랙 마운트형	- 랙에 설치할 수 있는 형태를 말하며, 데이터센터나 서버룸에 설치된 랙안에 들어갑니다.
	타워형	- 타워 형태를 말하며, 사내 서버룸에 설치되거나 사무실 또는 점포에도 설치됩니다.
용도에 따라	엔트리	- 수십만엔에 이르며, 주로 웹서버나 어플리케이션 서버에서 사용됩니다. - 보통 소켓 단위로 1~2개의 CPU를 탑재할 수 있는 서버를 가르킵니다.
	미들레인지	- 수백만엔에 이르며, 주로 데이터 베이스 서버나 기간계 서버에서 이용됩니다. - 대체로 소켓 단위로 4개이상의 CPU를 탑재할 수 있으며, 하이엔드 서버에 속하지않는 서버를 가르킵니다.
	하이엔드	- 수천만엔에서 수억엔에 이르며, 주로 데이터 베이스나 기간계 서버에서 사용됩니다. - 대체로 수십개이상의 CPU를 탑재할 수 있는 서버를 가르킵니다.
이외의	IA	- 인텔이나 AMD등 인텔 호환 CPU를 탑재하고 일반 컴퓨터와 같은 아키텍처를 기반으로 만들어진 서버를 말합니다. - 기본적으로 IA서버는 어느업체를 선택해도 아키텍처가 같지만 업체나 기종에 따라 모양이나 기능에 약간씩 차이가 있습니다.
	엔터프라이즈	- 시스템의 핵심인 기간계에 사용되는 기기는 기본적으로 모두 고가입니다. - 액세스가 대량으로 일어나도 견딜수 있도록 수용량이 크고 내구성이 높은 기기가 선정되기 때문입니다. - 기간계에 사용되는 서버를 가르쳐 엔터프라이즈 서버라고 합니다.

2.1.3. 서버의 구성요소

(1) CPU

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• CPU는 연산을 대량으로 빠르게 처리하는 장치로, 사람으로 말하면 두뇌에 해당됩니다. CPU의 종류를 다양하지만 각각의 가격은 차이가 상당하므로 어느것을 선택해야 좋을 지 알 수 없을 때도 많습니다.

• CPU는 연산능력이 높으면 높을수록 고성능 CPU로 분류됩니다. 이전에는 동작주파수를 올려서 연산능력을 높였지만, 일반적으로 CPU의 연산능력이 높아질수록 발열과 소비전력도 커지므로 CPU는 성능을 높이면서도 발열과 소비전력은 억제하는 방향으로 발전해왔습니다. 이제는 동작주파수를 올려도 성능이 향상된다는 장점보다 소비전력이 증가한다는 단점이 더 커지게 되었습니다.

• 최근에는 동작주파수를 어느정도 수준으로 억제하는 대신 멀티코어나 멀티스레드와 같은형식을 이용해서 하나의 CPU로 동시에 처리할 수 있는 연산 개수를 늘려서 연산능력을 향상시켰습니다.

• CPU 용어설명

  용어	설명
  소켓 수	- CPU 개수입니다.
  코어 수	- CPU의 주요 계산 부분, 복수코어가 있는 것을 멀티코어라고 합니다.
  스레드 수	- 하나의 코어에서 처리할 수 있는 수입니다.(하이퍼스레딩 사용시에 코어수가 배가 됩니다. )
  동작주파수	- 1초당 클럭수, 동작주파수가 높을수록 처리속도가 빨라지지만 전력효율이 나빠지고 발열도 증가합니다.
  캐시	- CPU와 메인 메모리 사이에 캐시 메모리라는 빠른속도의 메모리가 있습니다 - 캐시 메모리에 자주 액세스하는 데이터를 저장해서 상대적으로 느린 메인 메모리로의 액세스를 줄여 CPU의 처리성능을 높여줍니다.
  하이퍼스레딩	- 하나의 코어로 두개의 처리를 실행할 수 있는 기술을 말합니다.(인텔 CPU에서 사용하는 언어)
  터보 부스트 기술	- CPU의 속도를 자동으로 기준 클럭보다 빠르게 동작시키는 기능을 말합니다. - 전혀 일을 하지않는 코어가 있을때 일을 하고 있는 코어를 클럭업 시키는 기술을 말합니다.

(2) 메모리

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• 메모리는 단기 기억 영역이라고 불리며, 일시적으로 데이터를 기억할 수 있지만 전원이 공급되지 않으면 데이터가 모두 지워집니다. 메모리에서 가장 중요한 요소는 메모리 용량의 크기지만 서버용 메모리에서는 용량이외에도 내장애성과 성능, 저전력등이 중시됩니다.

• 메모리에도 다양한 종류가 있지만 최근에는 DDR3 SDRAM(이후 DDR3로 표기)이 주로 사용되어집니다.

• 메모리 용어설명

  용어	설명
  슬롯	- 메모리는 메인보드에 꽂힙니다. 슬롯은 메인보드에 있는 메모리 삽입구를 말합니다.
  ECC메모리	- 메모리 고장으로 비트 반전 오류가 발생했을때, 자동으로 보정과 감지할 수 있도록 ECC(오류 보정 부호)라고 불리는 패리티정보가 추가된 메모리를 ECC메모리라고 합니다.
  채널	- CPU와 메인보드의 칩셋이 복수의 채널을 지원하면 채널별로 같은 종류의 메모리를 탑재해 데이터 폭을 넓히고 성능을 높일 수 있습니다. - 하나의 메모리에는 64bit의 데이터폭으로 전송되지만, 듀얼 채널 환경에서는 2개의 메모리를 동시에 액세스해서 128bit의 데이터 폭으로 전송할 수 있습니다. - 다중채널을 실현할때 각 프로세서의 메모리구성은 동일해야한다는 규정이 있습니다.
  랭크	- 메모리 컨트롤러가 메모리의 DRAM에서 데이터를 입출력하는 단위를 가르켜 랭크라고 합니다. - 하나의 랭크는 64bit단위로 입출력 합니다. - 랭크에는 싱글랭크(1R), 듀얼랭크(2R), 쿼드랭크(4R)가 있습니다.
  UDIMM	- Unbuffered DIMM으로도 불리는 버퍼없는 DIMM(Dual Inline Memory Module)입니다. - 참고로 일반 컴퓨터용 메모리의 대부분은 UDIMM이 사용됩니다.
  RDIMM	- Registered DIMM으로도 불리는 레지스터 DIMM 입니다. - 클럭과 주소등의 제어신호를 버퍼회로가 가져옵니다. - 대용량 메모리나 안정적으로 운영이 필요한 서버용 메모리로 자주 사용됩니다.
  LRDIMM	- LRDIMM(Load Reduced DIMM)은 RDIMM을 더욱 발전시킨 방식으로 메모리 컨트롤러와 메모리 칩 사이의 모든 통신이 버퍼회로를 매체로 이루어지는 DIMM입니다. - 메모리 버스 전체의 부하를 줄여서, 메인보드에 장착 가능한 모듈 수를 늘리거나 모듈 하나당 메모리 칩수를 늘릴 수 있습니다. 이에따라 대용량과 고속전송을 실현합니다.
  LV	- LV(저전압)는 일반 메모리보다 전압을 낮추어 저전력을 실현한 메모리를 말합니다.

(3) 하드디스크

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• 가정용 컴퓨터에서 일반적으로 SATA 하드디스크와 SSD가 사용되지만, 업무용으로는 더 다양한 디스크가 사용됩니다.

• 하드 디스크 종류

  종류	설명
  SATA 하드디스크	- 가격이 저렴합니다. - 하루 8시간 정도의 가중용도로 사용됩니다. - 단 SAS(Serial Attached SCSI) 하드디스크보다 가격이 저렴하므로, 중요하지않는 서버에서는 일부러 내장애성을 희생하고 SATA(Serial ATA) 하드디스크를 사용하기도 합니다.
  SAS 하드디스크	- 고속으로 동작하고 신뢰성이 높습니다. - 24시간, 365일 가동할 용도로 사용합니다.
  FC 하드디스크	- FC(Fibre Channel) 하드디스크는 초고속으로 동작하고 신뢰성이 높습니다. - SAN스토리지등 엔터프라이즈 용도로 사용합니다.
  니어라인 하드디스크	- 온라인과 오프라인의 중간상태인 니어온라인(near-online)이 정의되고, 그상태에 적합한 하드디스크로 니어라인 하드디스크가 사용됩니다. - 아카이브의 장기보존 용도를 전제로 하루에 몇시간 정도의 이용을 목적으로 한 하드디스크입니다.
  SSD	- 반도체 소자 메모리를 기억장치에 이용한 하드디스크입니다. - 빠르고, 저전력으로 동작하지만 하드디스크보다 용량단가가 몇배에서 몇십배나 되어 고가입니다. - SSD(Solid State Drive)에는 쓰기와 지우기를 반복하면 소자가 열화되어 성능이 저하된다는 약점이 있습니다.
  엔터프라이즈 플래시 메모리 스토리지	- 엔터프라이즈 용도로 비휘발성 메모리(NAND 플래시 메모리)가 사용된 초고속 저장장치입니다. - SSD는 SATA 인터페이스등으로 연결하지만 엔터프라이즈 플래시 메모리는 PCI Express 인터페이스로 연결하는 것이 많습니다.

(4) RAID

• RAID는 성능과 비장애성을 높이기 위한 목적으로 사용됩니다.

• RAID 레벨

  • 기본적으로 RAID레벨은 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 까지 일곱가지가 있습니다.
  • RAID0과 다른 RAID레벨을 조합한 RAID10(1+0)과 RAID50(5+0), RAID60(6+0)이 있습니다.

  RAID	설명	용도
  0	내장애성이 없는 디스크 어레이 (스트라이밍)	- 디스크 I/O 성능을 높여야 할 때 사용됩니다. - 내장애성이 낮으며, 로그 집계등의 임시 저장 영역에 사용합니다.
  1	이중화(미러링)	- 내장애성이 높습니다. - 운영체제가 설치된 파티션 등에 사용됩니다.
  2	비트 단위 전용 오류 보정 부호 드라이브(ECC)	- 거의 사용되지 않습니다.
  3	비트/바이트 단위 전용 패리티 드라이브	- 거의 사용되지 않습니다.
  4	블록 단위 전용 패리티 드라이브	- 거의 사용되지 않습니다.
  5	블록 단위 패리티 정보 기록	- 저장용량을 넉넉하게 확보하고자 할 때 사용합니다. - 파일 서버나 로그 저장등에 사용합니다.
  6	블록 단위에서 두 가지 패리티 정보 기록	- RAID5와 용도는 같지만 RAID5보다 내장애성이 높습니다.
  10	RAID1을 스트라이핑한 것	- 내장애성과 디스크I/O 성능을 모구 만족해야 할 때 사용합니다. - 데이터베이스 등에 사용합니다.
  50	RAID5을 스트라이핑한 것	- 지정 용량 확보와 디스크 I/O 성능을 모두 만족해야 할 때 사용합니다. - 파일 서버나 로그 저장 등에 사용합니다.
  60	RAID6을 스트라이핑한 것

(5) 가상화

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• 한대의 물리서버에는 보통 하나의 운영체제만 가동할 수 있습니다. 반면 가상기술을 사용하면 한대의 물리서버에서도 여러개의 게스트 운영체제를 가동할 수 있습니다. 이것을 서버가상화라고 부릅니다.

• 가상화 환경에서는 물리서버가 제공하는 CPU와 메모리, 네트워크, 디스크 등의 하드웨어 자원을 각 게스트 운영체제에 자유롭게 할당합니다. 여러 운영체제마다 물리서버를 준비하는 것과 비교했을때, 한 물리서버의 하드웨어 자원을 최대한 활용할 수 있는 가상화를 잘 이용하면 비용을 많이 줄일 수 있습니다.

• 물리서버와 가상서버의 특징

  서버	특징
  물리서버	- CPU사용률과 디스크 I/O부하, 디스크 사용 용량이 많은 용도에 적합합니다. - 주된 용도는 데이터 베이스서버와 애플리케이션 서버 등입니다.
  가상서버	- CPU사용률과 디스크I/O부하와 디스크 사용 용량이 적은 용도에 적합합니다. - 주된용도는 웹서버와 개발서버, 메모리DB 등입니다.

• 물리서버를 가상화할 때 장점과 단점

  장점	- 비용을 줄일 수 있습니다. - 게스트 운영체제의 하드웨어 자원을 쉽게 늘리거나 줄일 수 있습니다. - 물리서버는 하드웨어가 노후화되므로 일정기간이 지나면 하드웨어를 교체해야합니다. 하지만 게스트 운영체제는 다른 새로운 물리서버에 가상화환경을 준비한 다음 간단히 옮길수 있습니다.
  단점	- 다른 게스트 운영체제가 하드웨어 자원을 많이 사용하면 다른 게스트 운영체제의 동작이 불안정합니다. - 한번 만들어진 게스트 운영체제는 이후에 사용하지 않아도 삭제 되지않고 그대로 남아있는 경우가 많습니다.

• 가상화 모델

  

  타입	설명
  호스트 운영체제 타입	- 원도와 리눅스 같은 운영체제에 게스트 운영체제를 관리하는 프로그램을 설치해서 가상화하는 방식입니다. - 호스트 운영체제상에서 다른 애플리케이션처럼 가상화 환경을 쉽게 다룰수 있어 손쉽게 구현할 수 있지만 호스트 운영체제를 중간에 두는 것인 만큼 동작에 오버헤드가 생겨서 동작속도가 저하될 때가 있습니다.
  하이퍼 바이저 타입	- 호스트 운영체제 대신 가상화 전용 운영체제를 사용하는 방식입니다. - 호스트 운영체제 타입처럼 중간에 개입하는 운영체제가 없으므로 빠른 동작속도를 기대할 수 있습니다.

(6) 클라우드 : IaaS

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• 클라우드 컴퓨팅은 일반적으로 인터넷을 통해서 제공되는 컴퓨터 자원을 이용하는 방식이라고 정의할 수 있습니다.

• 클라우드에는 SaaS와 PaaS, IaaS 세가지로 분류됩니다.

  

  분류	설명
  SaaS(Software as a Service)	- 애플리케이션을 서비스로서 제공합니다.
  PaaS(Platform as a Services)	- 애플리케이션 실행환경을 서비스로서 제공합니다.
  IaaS(Infrastructure as a Service)	- 시스템 인프라를 서비스로서 제공합니다.

• Iass의 특징

  • 사내에 물리서버를 두지않아도 사용할 수 있으므로, 물리서버를 관리하는 엔지니어가 필요 없습니다.
  • 이용신청을 하면, 단기간에 운영체제가 설치된 상태로 바로 사용할 수 있습니다.
  • 사내에 물리서버를 두지 않으므로, 물리적 제약을 의식하지 않고 이용하고싶을 만큼 서버를 증강할 수 있습니다.
  • 사용한 만큼 비용이 발생하는 종량과금제입니다.

• 클라우드 환경에서의 인프라 사용

  • IaaS에서는 클라우드 업체로부터 서버의 인스턴스나 물리서버의 사용권을 빌려서, 원격에서 각종 설정을 해서 서버의 기능을 사용할 수 있습니다.
  • 일반적으로 직접서버를 소유해서 관리할 때는 우선 네트워크환경을 구축하고 물리서버를 구매해서 장착한 후 운영체제를 설치하고 설정하는 절차를 밟게 되지만 IaaS를 이용하면 이런 일련의 흐름을 생략하고 클라우드 업체에서 이미 운영체제가 설치된 상태로 계정을 제공받아 곧바로 서버를 사용할 수 있습니다.

2.2. 운영체제

2.2.1. 운영체제란?

• 컴퓨터를 시스템의 각종 하드웨어적인 자원과 소프트웨어 자원을 효율적으로 운영 관리함으로써 시스템을 이용하는데 편리함을 제공하는 시스템 소프트웨어입니다.
• 사용자에게 편리함을 제공하고 시스템 생산성을 높여주는 역할을 합니다.
• 사용자가 응용프로그램을 편리하게 사용하고 하드웨어 성능을 최적화 할 수 있도록 합니다.
• 모든 하드웨어와 소프트웨어를 관리하는 컴퓨터 시스템의 한 부분인 실행 관리자라고 정의할 수 있습니다.

2.2.2. 운영체제의 종류

다양하지만 현재 일반적으로 사용되는 운영체제는 리눅스와 윈도, 유닉스 세가지로 거의 집약되었습니다.

리눅스	윈도서버	유닉스
- 오픈소스의 대표적인 운영체제로는 리눅스를 제일 먼저 꼽을 수 있습니다. - 레드헷 계열과 데비안 계열로 나뉘어 여러가지 배포판이 있습니다. - 배포판의 종류에 따라 애플리케이션의 패키지 관리방법과 설치방법에 차이가 있습니다. - 유상지원 서비스를 사용할 때는 Redhat Enterprice Linux를 사용합니다.	- 마이크로소프트가 제공하는 서버용 운영체제입니다. - 윈도 서버의 GUI를 리눅스 GUI와 비교하면 평소 익숙한 PC용 윈도 운영체제 GUI를 따르고 있기 때문에 서버운영체제 사용에 익숙하지않은 사람에게는 윈도서버가 다른 운영체제보다 진입장벽이 낮습니다. - 닷넷(.NET)프레임워크나 액티브한 디렉터리 환경을 사용하고자할 때 선정합니다.	- 1968년 미국 AT&T 벨 연구소에서 개발 되었습니다. - 하드웨어에 의존하지 않으며 이식성이 뛰어난 C언어로 대부분 다시 작성 되었고, 소스코드 크기 또한 비교적 작아 다양한 플렛폼에 이식 되었습니다. - 엔터프라이즈 서버 업체 제품과 밀접하게 연결되어 있다고 할 수 있습니다. - 대표적인 유닉스 운영체제에는 ATX와 Solaris, HP-UX가 있습니다.

2.2.3. 운영체제의 목적

운영체제의 목적에는 처리기능 향상과 사용 가능도 향상, 신뢰도 향상, 반환시간 단축 등이 있습니다. 처리능력과 반환시간, 사용가능도, 신뢰도는 운영체제의 성능을 평가하는 기준이 됩니다.

처리능력	- 일정 시간내에 시스템이 처리하는 일의 양을 뜻합니다.
반환시간	- 시스템에 작업을 의뢰한 시간부터 처리가 완료될 때까지 걸린 시간을 뜻합니다.
사용가능도	- 시스템을 사용할 필요가 있을때 즉시 사용 가능한 정도를 뜻합니다.
신뢰도	- 시스템이 주어진 문제를 정확하게 해결하는 정도를 뜻합니다.

2.2.4. 운영체제의 기능

• 프로세서와 기억장치, 입출력장치, 파일 및 정보 등의 자원을 관리합니다.
• 자원을 효율적으로 관리하기 위해 자원의 스케줄링 기능을 제공합니다.
• 사용자와 시스템간의 편리한 인터페이스를 제공합니다.
• 시스템의 오류를 검사하고 복구합니다.
• 자원 보호 기능을 제공합니다.
• 입출력에 대한 보조기능을 제공합니다.
• 가상 게산기 능력을 제공합니다.
• 시스템의 각종 하드웨어와 네트워크를 관리 및 제어합니다.
• 데이터를 관리하고, 데이터 및 자원의 공유 기능을 제공합니다.