DAS 직접 연결 스토리지의 구조와 운영 선택 기준

서버에 붙어 있는 스토리지, DAS

DAS(Direct Attached Storage)는 SATA, SAS, USB 같은 인터페이스로 저장장치를 서버에 물리적으로 직접 연결하는 방식이다. 네트워크 경로가 없으므로 지연시간을 낮추고 구성을 단순하게 만들 수 있다. 반대로 스토리지에 접근할 수 있는 주체는 연결된 서버 하나로 제한된다.

서버 내부 드라이브 베이에 넣은 디스크와 케이블로 연결한 외장 디스크 모두 DAS에 속한다. 초기 컴퓨팅 환경의 테이프 드라이브와 디스크 어레이, PC 시대의 IDE/SATA 내장 하드디스크도 직접 연결이라는 관점에서는 같은 계열이다. NAS와 SAN이 등장한 뒤에도 로컬 저장 공간이 필요한 환경에서는 기본 선택지로 남아 있다.

DAS를 구성할 때는 다음 성격을 함께 본다.

저장장치는 서버에 직접 연결된다.
연결된 서버만 저장 공간에 접근한다.
서버 내부 디스크와 외부 직접 연결 디스크가 모두 포함된다.
여러 서버가 같은 저장 공간을 공유할 수는 없다.

내부와 외부에서 구성하는 방식

내부 DAS는 서버 케이스의 드라이브 베이에 디스크를 장착하고, 메인보드 또는 RAID 컨트롤러의 SATA/SAS 커넥터에 연결한다. 전원은 서버 PSU에서 공급한다. 서버급 케이스는 전원이 켜진 상태에서 디스크를 교체할 수 있는 핫스왑 베이를 제공하기도 한다.

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외부 DAS는 여러 디스크를 별도 엔클로저에 담아 서버와 케이블로 연결한다. JBOD 엔클로저는 디스크를 단순 확장하는 형태이고, RAID 엔클로저는 하드웨어 RAID 컨트롤러를 내장한다. 외장 엔클로저는 독립된 전원 공급 장치를 사용한다.

연결 인터페이스는 요구 성능과 운용 환경에 따라 달라진다.

SATA는 6Gbps이며, 비용을 낮춘 일반 용도에 맞는다.
SAS는 12Gbps이고 높은 신뢰성이 필요한 엔터프라이즈 환경에 쓰인다.
USB는 USB 3.0/3.1/3.2/4에서 5~40Gbps를 제공하며 휴대용 스토리지에 사용된다.
Thunderbolt는 40Gbps로 고성능 외장 스토리지에 적합하다.
NVMe는 PCIe에 직접 연결해 가장 높은 성능을 제공한다.

낮은 지연시간과 단일 호스트라는 교환 조건

DAS의 강점은 직접 연결에서 나온다. 설치와 설정이 비교적 단순하고, 네트워크 오버헤드가 없으며, 디스크가 낼 수 있는 성능을 직접 활용할 수 있다. 별도 네트워크 장비가 필요하지 않아 비용을 줄일 수 있고, 물리적으로 격리된 구조는 외부 접근을 차단하는 데도 유리하다.

대신 여러 서버가 동시에 접근할 수 없고, 서버마다 스토리지를 따로 관리해야 한다. 연결 포트 수가 서버별 확장 한계가 되며, 서버 장애가 발생하면 해당 데이터에 접근하기 어렵다. 다른 서버로의 이동도 간단하지 않다.

NAS와 SAN을 비교하면 DAS는 단일 서버 접근, NAS와 SAN은 다중 서버 접근이 가능한 구조다. 지연시간은 DAS < SAN < NAS, 비용은 DAS < NAS < SAN 순서로 제시된다. DAS는 분산 관리가 필요하고 NAS/SAN은 중앙 관리에 적합하며, 확장성은 DAS보다 NAS/SAN이 유연하다.

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연결 부품과 전원 설계

호스트 어댑터는 디스크와 서버를 잇는 출발점이다. SATA 컨트롤러는 메인보드에 통합되거나 확장 카드 형태로 제공된다. SAS 디스크에는 호스트 버스 어댑터(HBA)를 사용하며, RAID 카드는 하드웨어 RAID 기능을 담당한다. NVMe 카드는 PCIe 슬롯에 직접 연결한다.

케이블과 커넥터도 연결 범위를 결정한다. SATA 케이블은 최대 1m이고 7핀 데이터와 15핀 전원으로 구성된다. 외부 SAS 케이블은 최대 10m이며 SFF-8088/8644 커넥터를 사용한다. USB는 USB-A와 USB-C를 사용하고 케이블 길이에 따라 속도가 저하될 수 있다. Thunderbolt 동작 케이블은 최대 2m이며 광케이블로 연장할 수 있다.

내부 디스크는 서버 PSU의 SATA 전원 커넥터를 사용한다. 외장 엔클로저는 전용 PSU를 두며, 고가용성이 필요하면 이중 전원을 구성할 수 있다. 디스크 스핀다운은 전력 관리 방법으로 활용된다.

RAID를 DAS에 얹는 방법

소프트웨어 RAID는 Windows Storage Spaces나 Linux mdadm처럼 운영체제에 통합된 기능을 이용한다. RAID 처리는 호스트 CPU가 맡고 별도 하드웨어가 필요하지 않으므로 비용 효율이 높으며 설정 변경도 비교적 유연하다.

하드웨어 RAID는 PCIe RAID 카드 같은 전용 컨트롤러에서 처리한다. 호스트 CPU 부하 없이 동작하며, BBU 캐시 메모리와 전용 프로세서를 이용해 성능을 높일 수 있다.

RAID 레벨은 데이터 성격에 맞춰 선택한다.

RAID0은 성능을 우선하는 임시 데이터에 맞는다.
RAID1은 안정성을 우선하는 OS 디스크에 사용한다.
RAID5는 일반 데이터 저장에서 균형을 고려하는 구성이다.
RAID10은 고성능과 안정성이 함께 필요한 데이터베이스에 적합하다.

로컬 스토리지가 잘 맞는 운영 환경

워크스테이션에서는 내부 SSD를 OS와 응용프로그램에, 내부 HDD를 대용량 프로젝트 파일에 둘 수 있다. 외장 스토리지는 백업과 아카이브에 사용하며, 비디오 편집과 3D 렌더링에는 고속 NVMe를 배치할 수 있다.

소규모 서버에서는 정적 콘텐츠를 웹 서버 로컬에 저장하거나, SMB/NFS 공유를 제공해 파일 서버를 NAS처럼 운용할 수 있다. 소규모 DB의 로컬 저장소, 개발 환경과 테스트 데이터를 담는 개발 서버도 DAS 활용 범위에 들어간다.

지점 서버는 중앙 연결 없이 독립적으로 운영할 수 있고, 중앙 데이터의 로컬 캐시나 본사 백업 데이터를 받는 백업 타깃으로 사용할 수 있다. 별도 스토리지 장비가 필요하지 않다는 점도 지점 환경에서의 선택 이유가 된다.

백업 서버에서는 대용량 디스크 어레이를 백업 타깃으로 두고, 증분 백업을 로컬 디스크에 빠르게 기록할 수 있다. 테이프 라이브러리도 DAS 방식으로 연결할 수 있으며, 중복 제거를 로컬에서 처리해 네트워크 부하를 줄일 수 있다.

외장 DAS의 형태

JBOD 엔클로저는 4~24개 드라이브 베이를 제공하며 외부 SAS 케이블로 서버에 연결한다. 전원이 켜진 상태의 디스크 교체를 지원하고, 냉각 팬과 중복 전원을 갖출 수 있다.

데스크탑 외장은 2~4베이로 소규모 용량을 확장하는 용도다. USB 또는 Thunderbolt를 사용하며 하드웨어 RAID 0/1/5를 지원할 수 있어 개인 사용자와 소호(SOHO)에 맞는다.

엔터프라이즈 DAS는 2U~~4U 랙마운트에 12~~60개 디스크를 고밀도로 수용한다. SAS 익스팬더로 다수 디스크를 연결하고, 이중 컨트롤러와 SNMP·이메일 알림 같은 관리 기능을 제공한다.

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장애 신호와 용량을 놓치지 않는 관리

DAS 관리에서는 SMART(Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) 정보를 확인한다. 온도, 불량 섹터, 재할당 수를 보고 예측 고장 신호를 파악하며, 임계값을 넘으면 이메일 또는 SNMP 알림을 보낼 수 있다.

백업은 DAS 내부의 별도 디스크를 쓰는 로컬 백업, USB/Thunderbolt 외장 디스크를 쓰는 외부 백업, 네트워크를 통한 클라우드 백업으로 나눌 수 있다. 3-2-1 규칙은 3개 사본, 2개 매체, 1개 오프사이트를 뜻한다.

용량이 부족하면 빈 베이에 디스크를 추가하거나, 작은 디스크를 큰 디스크로 교체한다. 불필요한 파일을 정기적으로 정리하고 파일시스템 레벨 압축을 활용하는 방법도 있다.

디스크와 파일시스템이 결정하는 체감 성능

HDD는 대용량과 저비용, 순차 접근에 적합하다. SSD는 랜덤 접근과 높은 IOPS가 필요한 환경에 맞고, NVMe는 더 낮은 지연시간과 최고 성능을 목표로 한다. SSD 캐시와 HDD 용량을 결합한 하이브리드 구성도 선택할 수 있다.

파일시스템은 운영체제와 데이터 형태에 맞춘다. NTFS는 Windows 표준이며 대용량을 지원한다. ext4는 Linux 기본 파일시스템으로 안정적인 성능을 제공한다. XFS는 대용량 파일과 병렬 I/O에 맞고, Btrfs/ZFS는 스냅샷·압축·중복 제거 같은 고급 기능을 제공한다.

RAID 캐시는 쓰기와 읽기 경로에 영향을 준다. Write-Back은 빠른 쓰기를 제공하지만 BBU가 필수이고, Write-Through는 안전한 쓰기를 제공하는 대신 성능이 느리다. Read-Ahead는 순차 읽기를 최적화한다. 캐시 크기는 최소 512MB, 권장 2~4GB다.

NVMe와 SDS에서의 DAS 역할

NVMe는 U.2와 M.2 폼팩터를 통해 PCIe에 직접 연결된다. 순차 읽기는 7GB/s 이상이며 레이턴시는 마이크로초 단위다. 가격 하락에 따라 보편화되고 있다.

소프트웨어 정의 스토리지(SDS)는 로컬 DAS를 스토리지 풀에 통합하는 방식으로 활용할 수 있다. Ceph/GlusterFS 같은 오픈소스 분산 파일시스템과 하이퍼바이저 통합 스토리지는 DAS를 공유 스토리지처럼 사용할 수 있게 한다.

클라우드와 결합할 때는 로컬 DAS와 클라우드 백업을 함께 두는 하이브리드 구성이 가능하다. 클라우드 데이터의 로컬 캐시를 제공하는 캐시 게이트웨이, 사용 빈도에 따라 로컬과 클라우드 사이에서 데이터를 옮기는 티어링도 활용할 수 있다. 자주 쓰는 데이터만 로컬에 저장해 비용을 최적화하는 방식이다.