파일 서버

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1. 개요
2. 파일 서버의 종류
- 2.1. 전용 및 비전용 파일 서버
- 2.2. 접근 방식에 따른 분류
3. 파일 서버의 설계
4. 네트워크 연결 스토리지 (NAS)
5. 파일 서버의 리스크 관리
참조

1. 개요

파일 서버는 여러 컴퓨터 간에 파일을 공유할 수 있도록 설계된 서버로, 전용 또는 비전용 방식으로 사용될 수 있다. 접근 방식에 따라 FTP, HTTP, SMB/CIFS, NFS 등의 프로토콜을 사용하며, 데이터베이스 서버와는 구분된다. 최근에는 네트워크 연결 스토리지(NAS)와 같이 파일 서버 기능에 특화된 기기도 사용된다.

파일 서버 설계 시 기억 공간, 접근 속도, 복구 가능성, 보안 등을 고려하며, 하드 디스크 드라이브, RAID, 캐시 등의 기술이 활용된다. 파일 접근 제한을 위해 시스템 보안을 제공하며, 대규모 조직에서는 디렉터리 서비스를 이용한다.

파일 서버의 리스크 관리를 위해 하드 디스크의 적절한 관리와 RAID, 백업 등의 대책이 필요하다.

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파일 서버
네트워크 기본
유형	컴퓨터 서버
기능	다른 컴퓨터(클라이언트)가 액세스할 수 있도록 파일 및 데이터베이스를 저장하고 관리함
구성 요소	CPU RAM NIC HDD 또는 SSD PSU 케이스
프로토콜	SMB NFS AFP FTP HTTP WebDAV
운영 체제	윈도우 서버 리눅스 macOS 서버 유닉스 BSD
용도	파일 저장 및 공유 데이터 백업 및 복구 중앙 집중식 데이터 관리 웹 사이트 호스팅 애플리케이션 서버 데이터베이스 서버
장점	데이터 중앙 집중화 및 관리 용이성 데이터 보안 강화 파일 공유 및 공동 작업 기능 데이터 백업 및 복구 용이성 네트워크 성능 향상
단점	초기 설정 및 유지 관리 비용 발생 서버 장애 시 전체 네트워크에 영향 보안 취약점 존재 가능성 전문적인 관리 인력 필요
추가 정보
관련 항목	NAS SAN 클라우드 스토리지 파일 시스템 네트워크 프로토콜
참고 자료	파일 서버 관련 정보 (영문): https://www.techtarget.com/searchstorage/definition/file-server 파일 서버 관련 정보 (영문): https://www.ibm.com/topics/file-server

2. 파일 서버의 종류

파일 서버는 사용 목적이나 접근 방식에 따라 여러 종류로 나눌 수 있다.

사용 목적에 따라 전용(dedicated) 파일 서버와 비전용(non-dedicated) 파일 서버로 구분할 수 있다. 전용 파일 서버는 파일 서비스만을 위해 특화된 서버를 의미한다.

또한, 네트워크 환경과 프로토콜에 따른 접근 방식으로 분류할 수도 있다. 인터넷 환경에서는 주로 파일 전송 프로토콜(FTP)이나 HTTP를 사용하며, LAN 환경에서는 SMB/CIFS 또는 NFS 프로토콜을 통해 접근하는 것이 일반적이다.

2. 1. 전용 및 비전용 파일 서버

파일 서버는 사용 목적에 따라 전용(dedicated) 또는 비전용(non-dedicated)으로 나눌 수 있다. 전용 파일 서버는 오직 파일 서버 기능만을 위해 특화된 장비이며, 연결된 워크스테이션의 파일 읽기/쓰기나 데이터베이스 작업을 지원하기도 한다.

파일 서버는 접근 방식에 따라서도 분류할 수 있다. 인터넷을 통해 접근하는 파일 서버는 주로 파일 전송 프로토콜(FTP)이나 HTTP를 사용한다. 다만, HTTP를 사용하는 경우 정적 파일뿐만 아니라 동적 웹 콘텐츠까지 제공하는 웹 서버와는 구별된다. LAN 환경의 서버는 주로 SMB/CIFS(윈도우 및 유닉스 계열 시스템) 프로토콜이나 NFS 프로토콜(유닉스 계열 시스템)을 통해 접근한다.

데이터베이스 서버는 데이터베이스 파일이 저장되어 있더라도 파일 서버로 간주되지 않는다. 이는 데이터베이스 서버가 사용자에게 직접 파일을 제공하는 목적이 아니며, 데이터베이스 장치 드라이버를 통해 공유 데이터베이스 접근 권한을 제공하는 등 기술적 요구 사항이 다르기 때문이다.

파일 서버를 사용하면 여러 클라이언트가 동일한 파일에 접근해야 할 때 파일 전송의 번거로움을 줄이고, 파일 업데이트 시 발생할 수 있는 데이터 불일치를 막을 수 있다. 또한, 백업과 같은 데이터 관리 작업을 일원화하여 효율성을 높일 수 있다. 하지만 여러 클라이언트에 분산되어 있던 데이터가 파일 서버 한 곳에 집중되면서, 해당 서버에 장애가 발생할 경우 전체 시스템에 영향을 미치는 리스크 집중 문제가 발생할 수 있다. 따라서 파일 서버의 신뢰성은 매우 중요하다. 파일 서버의 가장 중요한 역할은 저장된 파일을 안정적으로 읽고 쓸 수 있도록 보장하는 것이며, 고장이 잦은 부품인 하드 디스크 관리가 특히 중요하다.

최근에는 네트워크 연결 스토리지(NAS)와 같이 파일 서버 기능에 특화된 전용 기기도 많이 사용된다. 이러한 기기들은 주로 NFS나 CIFS 같은 통신 프로토콜을 이용해 파일을 공유한다. 파일 서버는 고도의 연산 능력이 필요하지 않기 때문에, 1990년대 중반부터는 구형 컴퓨터에 대용량 하드 디스크를 장착하여 파일 서버로 활용하는 경우도 많았다. 리눅스나 FreeBSD 같은 운영체제에 Samba 소프트웨어를 설치하면 윈도우를 포함한 다양한 운영체제에서 접근 가능한 파일 서버를 구축할 수 있어 널리 이용되고 있다.

2. 2. 접근 방식에 따른 분류

파일 서버는 접근하는 방식에 따라 분류할 수 있다.

인터넷을 통해 접근하는 파일 서버는 주로 파일 전송 프로토콜(FTP)를 이용한다. HTTP를 통해 접근하기도 하지만, 이는 정적 파일 외에 동적 웹 콘텐츠를 제공하는 웹 서버와는 차이가 있다.

LAN 상의 서버는 주로 SMB/CIFS 프로토콜이나 NFS 프로토콜을 통해 접근한다. SMB/CIFS는 윈도우 및 유닉스 계열 시스템에서 사용되고, NFS는 유닉스 계열 시스템에서 주로 사용된다.

한편, 데이터베이스 서버는 파일 서버로 간주되지 않는다. 데이터베이스 서버는 데이터베이스 장치 드라이버를 통해 공유 데이터베이스에 대한 접근 권한을 제공하는 역할을 한다. 데이터베이스가 파일 형태로 저장되어 있더라도, 사용자에게 직접 파일을 제공하는 것이 목적이 아니며 기술적인 요구 사항도 다르기 때문이다.

3. 파일 서버의 설계

파일 서버를 설계할 때는 저장 공간, 접근 속도, 복구 가능성, 관리의 편리성, 보안, 그리고 예산을 종합적으로 고려해야 한다. 기술이 빠르게 발전하면서 새로운 하드웨어가 기존 장비를 빠르게 대체하지만, 동시에 기존 장비와의 호환성도 유지해야 하는 끊임없이 변화하는 환경에 놓여 있다.^[4] 처리량, 최고 부하, 응답 시간 등을 효과적으로 관리하기 위해, 벤더는 대기열 이론^[1]을 활용하여 특정 하드웨어와 소프트웨어 조합이 다양한 수준의 요구에 어떻게 반응할지 모델링할 수 있다. 또한, 서버는 동적 부하 분산 방식을 사용하여 여러 하드웨어 장치에 요청을 분산시킴으로써 성능을 최적화할 수도 있다.

지난 수십 년간 파일 서버의 핵심 저장 장치는 하드 디스크 드라이브(HDD)였다. 자기 테이프나 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 다른 형태의 저장 장치도 사용되지만, HDD는 비용, 성능, 용량의 균형 면에서 가장 효율적인 선택지로 평가받아 왔다.

여러 클라이언트가 동일한 파일을 필요로 할 경우, 파일을 중앙 파일 서버에 공유해 두면 각 클라이언트에게 파일을 개별적으로 전송하는 번거로움을 줄일 수 있다. 또한, 파일이 업데이트될 때 발생할 수 있는 버전 불일치 문제도 예방할 수 있다. 백업과 같은 데이터 관리 작업도 중앙에서 일괄적으로 수행할 수 있어 효율적이다.

그러나 이러한 중앙 집중 방식은 데이터 손실의 위험을 한곳으로 모으는 단점도 가진다. 여러 클라이언트에 분산되어 있을 때보다 파일 서버 한두 대의 장애가 전체 시스템에 미치는 영향이 훨씬 커지기 때문에, 파일 서버 자체의 신뢰성을 확보하는 것이 매우 중요하다.

파일 서버의 가장 기본적인 임무는 저장된 파일을 안정적으로 읽고 쓸 수 있도록 보장하는 것이다. 하드 디스크는 물리적인 부품 특성상 고장이 발생하기 쉬우며, 이는 파일 서버 운영에 있어 가장 큰 위협 요소이다. HDD의 고장을 완벽하게 방지하는 것은 불가능하므로, 다음과 같은 다각적인 대책 마련이 필수적이다.

HDD 고장 발생 가능성을 낮추는 방법
HDD가 작동하는 환경의 온도와 습도를 적정 수준으로 유지하고 관리한다.
HDD 고장 시 데이터 손실을 방지하는 방법
RAID: 여러 개의 HDD를 논리적으로 결합하여 데이터 중복성을 확보하거나 성능을 향상시키는 기술이다. 예산, 요구되는 성능, 필요한 신뢰성 수준 등을 고려하여 다양한 RAID 레벨 중 적합한 방식을 선택하여 적용한다.
백업: 중요한 데이터를 주기적으로 별도의 저장 매체나 시스템에 복사하여 보관하는 것이다.

RAID 기술만으로는 모든 데이터 손실 위험에 대비할 수 없으며, 백업 역시 마찬가지로 중요하다. 예를 들어, 사용자의 실수로 파일이 삭제된 경우 RAID는 이를 복구할 수 없으며, 물리적인 재해 등으로 서버 전체가 손상될 경우 백업 데이터가 없다면 복구가 불가능하다. 따라서 RAID와 백업은 서로 대체될 수 없는 상호 보완적인 관계에 있으며, 안정적인 데이터 보호를 위해서는 두 가지 방법을 함께 사용하는 것이 권장된다.

4. 네트워크 연결 스토리지 (NAS)

네트워크 연결 스토리지(NAS)는 컴퓨터 데이터 저장 장치의 파일 수준 접근을 제공하는 장치로, 컴퓨터 네트워크에 연결되어 다양한 종류의 클라이언트(이질 컴퓨팅)가 데이터를 이용할 수 있게 한다. NAS 장치는 일반적인 파일 서버와 구별되는데, NAS는 처음부터 파일 제공만을 목적으로 설계된 특수한 컴퓨터 기기인 반면, 파일 서버는 일반적인 용도의 컴퓨터를 파일 제공(및 다른 기능)에 사용하는 것을 의미한다. NAS에 대해 이야기할 때 '파일 서버'라는 용어는 보통 NAS와 대비되는 개념으로, 일반 컴퓨터를 지칭하는 데 사용된다.

NAS 장치는 여러 컴퓨터 간에 파일을 편리하게 공유할 수 있는 방법으로 인기를 얻고 있다.^[2] 전용 파일 서버 대신 NAS를 사용할 경우, 더 빠른 데이터 접근, 쉬운 관리, 간단한 구성 등의 장점이 있을 수 있다.^[3]

NAS 시스템은 하나 이상의 하드 디스크 드라이브를 포함하는 네트워크 연결 컴퓨터 기기이며, 종종 논리적이고 중복된 저장 공간(RAID)으로 구성된다. NAS는 네트워크 상의 다른 서버들이 파일 제공 역할을 부담하지 않도록 한다. 일반적으로 NFS, SMB/CIFS(서버 메시지 블록/공통 인터넷 파일 시스템), 또는 AFP와 같은 네트워크 파일 공유 프로토콜을 사용하여 파일 접근을 제공한다.

과거 1990년대 중반부터는 파일 서버가 높은 연산 능력이나 렌더링 능력을 거의 필요로 하지 않기 때문에, 오래된 컴퓨터에 대용량 하드 디스크를 장착하여 파일 서버로 활용하는 방법이 종종 사용되었다.

현재는 리눅스나 FreeBSD 운영체제를 설치하고, Samba 소프트웨어를 사용하여 윈도우를 포함한 다양한 운영체제에서 접근 가능한 파일 서버를 구축하는 이용자가 늘고 있다.

5. 파일 서버의 리스크 관리

여러 클라이언트가 동일한 파일을 필요로 할 때 파일을 공유하면, 파일 전송의 수고를 덜 수 있고 파일을 갱신했을 때 발생하기 쉬운 불일치를 방지할 수 있다.^[4]

파일 서버를 사용하면 여러 클라이언트가 분산하여 관리하던 데이터를 한 곳에 집중하게 되므로, 데이터 손실 위험이 집중된다는 단점이 있다. 즉, 파일 서버 한두 대에 장애가 발생하면 시스템 전체에 문제가 생길 수 있으므로 파일 서버의 신뢰성은 매우 중요하다.^[4]

파일 서버의 가장 중요한 역할은 저장된 파일을 제대로 읽고 쓸 수 있게 하는 것이다. 그러나 파일 서버의 핵심 부품인 하드 디스크는 고장이 발생하기 쉬운 부품이며, 이는 파일 서버 운영에 있어 가장 큰 위협 요소이다.^[4] 하드 디스크의 고장을 완전히 막는 것은 불가능하므로, 다음과 같은 대책을 고려해야 한다.^[4]

'''HDD 고장 예방'''
* HDD의 온도와 습도를 적절하게 관리한다.
'''HDD 고장 대비'''
* RAID: 여러 하드 디스크를 조합하여 중복성을 높이는 기술이다. 예산, 성능, 신뢰성 등을 고려하여 적절한 RAID 방식을 선택할 수 있다.
* 백업: 데이터를 별도로 복사하여 보관하는 것이다.

RAID 기술만으로는 완벽한 데이터 보호가 어려우며, 백업 역시 필수적이다. 예를 들어, 사용자가 실수로 데이터를 삭제했을 경우 RAID는 이를 복구할 수 없으므로 백업이 필요하다. 반대로 하드웨어 고장 시 즉각적인 서비스 유지를 위해서는 RAID가 효과적일 수 있다. 따라서 RAID와 백업은 서로를 대체하는 것이 아니라 상호 보완적인 관계에 있다.^[4]

참조

_[1] 논문 File and Work Transfers in Cyclic Queue Systems Management Science 1992-10
_[2] 웹사이트 CDRLab test http://cdrlab.pl/art[...]
_[3] 웹사이트 NAS Advantages: A VARs View http://www.infostor.[...] 1998-04-01
_[4] 논문 File and Work Transfers in Cyclic Queue Systems Management Science 1992-10

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