인프라 엔지니어의 교과서 | 2장

2장. 서버

 

05 서버의 종류

랙 마운트형과 타워형 서버의 차이

• 랙 마운트형
  • 데이터 센터나 서버 룸에 설치된 랙 안에 들어감
  • 19인치 랙에 수용하며 유닛 단위로 사이즈가 정해짐 (1U 높이 = 1.75 inch = 44.45mm)
• 타워형 서버
  • 사내 서버 룸에 설치되거나 사무실 또는 점포 등에도 설치됨
  • 냉방과 소음을 고려해서 장소 선정 필요
  • 사무실 설치용으로 저소음 서버를 준비할 수 있음
  • 수십 Kg까지 무게가 나가므로 사내에 고밀도로 설치할 경우, 바닥 하중에 주의

엔트리, 미들레인지, 하이엔드 서버

• 엔트리 서버
  • 수십만 엔
  • 웹 서버나 애플리케이션 서버에 이용
  • 소켓 단위로 1~2개의 CPU를 탑재할 수 있음
• 미들레인지 서버
  • 수백만 엔
  • 데이터베이스 서버나 기간계 서버에 이용
    • 기간계 시스템 = 기간 업무 시스템, 기업 경영을 지속하는 데 핵심이 되는 재무관리, 업무관리, 생산관리 등을 담당하는 시스템
  • 소켓 단위로 4개 이상의 CPU를 탑재할 수 있음
  • 하이엔드 서버에 속하지 않는 서버
• 하이엔드 서버
  • 수천만 엔에서 수억 엔
  • 소켓 단위로 수십 개 이상의 CPU를 탑재할 수 있음

IA 서버

• 인텔이나 AMD 등 인텔 호환 CPU를 탑재하고 일반 컴퓨터와 같은 아키텍처를 기반으로 만들어진 서버
• 어느 업체를 선택해도 아키텍처가 같지만, 업체나 기종에 따라 모양이나 기능에 약간의 차이 존재
• 고려할 요소
  • 데이터 센터의 랙에 서버가 제대로 장학되는가? 랙 마운트 레일이 랙 크기에 맞지 않는 등의 이유로 랙에 서버가 장착되지 않으면 랙에 선반을 설치해서 기기를 선반 위에 직접 놓게 된다.
  • 설치할 수 있는 부붐 수
  • 장애 발생 시 지원 체계
  • 원격 제어 기능(업체에 따라 명칭이나 기능이 다름)
  • 납기

엔터프라이즈 서버

• 기간계에 사용되는 서버
• 액세스가 대량으로 일어나도 견딜 수 있도록 수용량이 크고 내구성이 높은 기기이므로 기본적으로 모두 비싸다.
• 일반적으로 업체에서 방문해 영업 SE 등이 기술을 설명한다.
• 중요도가 높은 엔터프라이즈 서버에서는 하드웨어 이상 경고가 발생하면 자동으로 업체에 통보되도록 전화 회선을 연결하는 서비스를 이용

06 서버 선정

서버 선정 요령 = 가능한 선택지를 줄인 다음, 핵심만 추리기!

서버의 조건

• CPU : 주파수, 개수(소켓 수), 코어 수, 캐시 용량, 가상화 지원 등
• 메모리 : 용량, 전송 속도, 매수 등
• 디스크 : 용량, 회전 수, 하드디스크 또는 SSD 등
• RAID : RAID 1/5/6/10/50/60 등
• NIC : 2포트, 4포트, 8포트 등
• PSU : 총 와트 수, 비이중화, 이중화
• 보증 기간 : 1년, 3년, 5년 등
• 지원 수준 : 4시간 온사이트, 평일익영업일 지원, 24시간, 365일 지원 등
• 확장성 : 메모리 소켓 수, PCI 슬롯 수, 디스크 탑재 수 등
• 물리적인 사이즈 : 1U, 2U, 4U 등
• 무게 : 경량, 초중량 등

서버 사양 결정 방법

1. 실제 환경을 시험적으로 구축해 측정 결과를 보고 판단한다.
2. 임시로 결정한 서버 사양의 기기를 현장에 투입해 실제 하드웨어 자원의 이용 상황을 측정한 후, 서버와 서버 부품을 늘리거나 줄임
3. 소거법으로 사양을 좁혀감

기간계라고 불리는 시스템의 중핵을 담당하는 시스템이나 중요한 시스템 → 1번

실제로 공개해보지 않아서 액세스 양이 판명되지 않을 때 → 2번

어느 정도 서비스의 성질이 정해져 있을 때 → 3번

스케일 아웃과 스케일 업

• 스케일 아웃
  • 서버의 대수를 늘린다
  • 예) 부하 분산이 쉬운 웹 서버의 경우
• 스케일 업
  • 서버의 성능을 높인다
  • 메모리 증설 등 부품을 추가/교환하거나 상위 기종으로 교체
  • 예) 부하 분산이 어려운 데이터베이스 서버

업체를 선정한다

서버 사양 결정 후, 서버 업체로부터 견적을 받고 가격과 서비스를 종합적으로 판단해 업체를 선정

07 CPU

성능과 발열, 소비 전력

연산 능력이 높을수록 고성능 CPU로 분류

 

연산 능력이 높아질수록 발열과 소비 전력이 커지므로

최근에는 동작 주파수를 어느 정도 수준으로 억제하는 대신, 멀티코어나 멀티스레드와 같은 방식을 이용

CPU 용어

• 소켓 수 : CPU의 개수
• 코어 수 : CPU의 주요 계산 부분. 복수의 코어가 있는 것을 '멀티코어'라 함
• 스레드 수 : 하나의 코어에서 처리할 수 있는 수(하이퍼스레딩 기능이 있으면 코어 수가 배가 됨)
• 동작 주파수 : 1초당 클럭 수. 동작 주파수가 높을수록 처리 속도가 빨라지지만, 전력 효율이 나빠지고 발열 증가
• 캐시 : CPU와 메인 메모리 사이에 빠른 속도의 메모리. 메모리에 자주 액세스하는 데이터를 저장해서 CPU 처리 성능 향상시킴
• 하이퍼스레딩 : 하나의 코어로 두 개의 처리를 실행할 수 있는 기술(인텔 CPU에서 사용하는 용어)
• 터보부스트 기술 : CPU의 속도를 자동으로 기준 클럭보다 빠르게 동작시키는 기능. 전혀 일을 하지 않는 코어가 있을 때, 일 하고 있는 코어를 클럭 업 시키는 기술(인텔 CPU에서 사용하는 용어)

CPU 선정의 포인트

• 성능 : 요구하는 연산 능력을 만족하는가?
• 가격 : 가격이 타당한가? 
• 사용할 소프트웨어의 라이선스 체계 : CPU 코어 수와 소켓 수로 가격이 달라질 수 있음
• 소비 전력 : 저전력 CPU와 일반 CPU 상의 고민

인텔 CPU

08 메모리

단기 기억 영역, 전원이 공급되지 않으면 모든 데이터가 사라짐

메모리 용량의 크기가 중요하고, 서버용 메모리에서는 내장애성, 성능, 저전력 등이 중시됨

최근 DDR3가 주류, 책에서는 DDR3에 초점을 맞춤

성능

메모리의 속도 → 메모리 자체의 속도와 CPU와 각종 버스 간의 데이터 전송폭을 모두 고려

'DDR3-1600' : 1600이 데이터 전송 속도 (1600MHz로 동작한다는 것)

DDR3 메모리의 종류

메모리 용어

• 슬롯 : 메인보드에 있는 메모리 삽입구
  • 메모리 슬롯이 8개인 서버는 메모리 8개 삽입 가능
  • 최근 1U 서버에서도 수십 개나 슬롯이 있는 서버 등장
• ECC 메모리 : Error Correction Code, 패리티 체커해서 패리티 정보가 추가된 메모리
  • 메모리 고장이 발생해도 비트 반전 오류를 메모리가 스스로 바로 잡음
  • 그 사이 운영체제는 메모리 고장을 감지해 경고를 내보내므로, 운영체제를 끈 후 새 메모리로 교환 가능함
  • 일반적으로는 ECC 메모리와 비 ECC 메모리를 섞어서 사용할 수 없음
  • BIOS에서 ECC 기능을 끄고 섞어서 사용할 수 있는 서버도 있음
• 채널 : CPU와 메인보드의 칩셋이 복수의 채널을 지원하면, 채널별로 같은 종류의 메모리를 탑재해 데이터 폭을 넓히고 성능을 높일 수 있음
  • 예) 하나의 메모리로는 64bit 폭으로 전송된다면, 듀얼 채널 환경에서는 2개의 메모리를 동시에 액세스해서 128bit 폭으로 전송
  • 다중 채널을 실현할 때 각 프로세서의 메모리 구성은 동일해야 함
• 랭크 : 메모리 컨트롤러가 메모리의 DRAM에서 데이터를 입출력하는 단위
  • 하나의 랭크 = 64 bit 단위
  • 싱글 랭크(1R), 듀얼 랭크(2R), 쿼드 랭크(4R)
  • 싱글 랭크 메모리 = 64bit의 DRAM칩 탑재 (+ 8bit(ECC))
  • 듀얼 랭크 메모리 = 128bit의 DRAM칩 탑재 (+ 16bit(ECC))
  • 서버에 메모리 삽입시, 랭크의 총 사용 수가 많아지게 조합하면 액세스 성능 향상
  • 하지만, 메모리 컨트롤러가 다룰 수 있는 랭크 수에는 제한이 있음
• UDIMM : Unbuffered DIMM(Dual In-line Memory Module), 버퍼 없는 DIMM, 대부분의 일반 컴퓨터용 메모리로 사용
• RDIMM : Registered DIMM, 레지스터 DIMM, 대용량 메모리나 안정적으로 운영이 필요한 서버용 메모리
  • 클럭과 주소 등의 제어 신호를 버퍼 회로가 가져옴
  • 액세스 속도 : UDIMM < RDIMM , 중간에 버퍼 회로가 끼어들어 레이턴시가 증가하므로
• LRDIMM : Load Reduced DIMM, 발전된 RDIMM
  • 메모리 컨트롤러와 메모리 칩 사이의 모든 통신이 버퍼 회로를 매개로 이루어지는 DIMM
  • 메모리 버스 전체의 부하를 줄여서, 메인보드에 장착 가능한 모듈 수를 늘리거나 모듈 하나당 메모리 칩 수 증가 가능
• LV : 일반 메모리보다 전압을 낮춘 저전력 메모리

메모리 표기 방법

https://startingpitcher.tistory.com/60

메모리 삽입 방법

• 각 프로세서의 메모리 구성을 같아야 함
• RDIMM과 LDIMM은 섞어 쓸 수 없음
• 각 채널에 탑재하는 메모리는 같은 종류로 할 필요가 있음
• 저전압 메모리와 저전압이 아닌 메모리는 섞어서 쓸 수 있을 때가 많음
• 원칙적으로 ECC 메모리와 비 ECC 메모리는 섞어 쓸 수 없음

메모리 선정 포인트

• 용량 : 필요한 용량 설치
• 성능 : 고속인 메모리, 듀얼 채널 이상을 통한 고성능 메모리 삽입 + 메모리 컨트롤러가 다룰 수 있는 최대 랭크 수 사용 + 다중 프로세서 환경
• 확장성

09 디스크의 종류

SATA 하드디스크

• 저렴한 가격, 하루 8시간 정도 가동 용도
• 중요하지 않은 서버에서는 일부러 내장애성을 희생하고 사용하기도 함

SAS 하드디스크

• 고속, 높은 신뢰성, 24시간 365일 가동 용도

FC 하드디스크

• Fibre Channel
• 초고속, 높은 신뢰성, SAN 스토리지 등 엔터프라이즈 용도

그 밖의 디스크

• 니어라인 하드디스크
• SSD : 반도체 소자 메모리를 이용
• 엔터프라이즈 플래시 메모리 스토리지

10 RAID

성능과 내장애성을 높이기 위한 목적

RAID 레벨

RAID의 성능

• 디스크 I/O 성능 향상
• IOPS : 1초당 처리할 수 있는 I/O 수치
• 스트라이핑 개수 : 디스크를 병렬로 여러 개 사용할 때의 디스크 수, I/O 성능과 비례함

11 가상화

서버 가상화 : 한 대의 물리 서버에서 여러 개의 운영체제를 가동하는 것

• 장점
  • 비용을 줄일 수 있음
  • 게스트 운영체제의 하드웨어 자원을 쉽게 늘리거나 줄일 수 있음
  • 가상화 환경에 쉽게 이식이 가능
• 단점
  • 한 게스트 운영체제가 하드웨어 자원을 많이 사용하면, 다른 게스트 운영체제 동작이 불안정해짐
  • 관리가 잘 되지 않아 사용하지 않아도 삭제되지 않고 그대로 남을 수 있음

가상화 모델

• 호스트 운영체제 타입
  • 보통 개인이 사용하는 PC
• 하이퍼바이저
  • 서버 용도

가상화 환경의 종류

• VMware vSphere (VMWare)
• Hyper-V (Micresoft)
• Xen (Linux Foundation)
• KVM (Red Hat의 자회사)

12 클라우드: IaaS

• SaaS : 애플리케이션을 서비스로서 제공
• PaaS : 애플리케이션 실행 환경을 서비스로서 제공
• IaaS : 시스템 인프라(하드웨어)를 서비스로서 제공