블록·파일·오브젝트 스토리지

왜 배우는가: 블록·파일·오브젝트 스토리지는 클라우드와 AI 데이터 인프라를 설계할 때 가장 먼저 고르는 저장 방식이며, 접근 단위와 공유 방식이 달라 용도 선택의 근거가 된다. 시험에서는 1교시 용어 문제와 3교시 비교·활용 논술로 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제140회 3교시 5번, 제132회 1교시 12번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

블록 스토리지는 데이터를 고정 크기 블록 단위로 접근하는 저장 방식이고, 파일 스토리지는 파일과 디렉터리 계층으로, 오브젝트 스토리지는 키와 메타데이터를 가진 객체 단위로 접근하는 저장 방식이다.

핵심 키워드

• 블록 스토리지(Block Storage): 논리 블록 주소(LBA)로 블록을 지정하는 볼륨 단위 저장
• 파일 스토리지(File Storage): 디렉터리 계층과 파일 프로토콜(NFS, SMB)로 공유하는 저장
• 오브젝트 스토리지(Object Storage): 객체, 고유 키, 메타데이터, API(HTTP) 기반 접근
• 논리 블록 주소(LBA, Logical Block Addressing): 블록 위치를 번호로 지정하는 방식
• 네트워크 결합 스토리지(NAS, Network Attached Storage): 파일 수준 공유를 제공하는 전용 장치
• 스토리지 에어리어 네트워크(SAN, Storage Area Network): 블록 수준 프로토콜로 원격 디스크를 제공하는 네트워크
• 메타데이터(Metadata): 객체에 붙는 속성 정보로, 오브젝트 스토리지 검색의 기반
• 데이터 레플리케이션(Data Replication): 여러 위치에 복제본을 두어 내구성을 확보하는 기능

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 블록 스토리지는 디스크를 잘게 나눈 빈 칸을 운영체제가 직접 관리하는 방식이다. 파일 스토리지는 여러 사람이 같은 폴더를 열어 쓰는 방식이고, 오브젝트 스토리지는 물건에 이름표를 붙여 창고에 넣고 이름으로 꺼내는 방식이다.

정식 정의로는 블록 스토리지가 섹터의 집합인 논리 블록을 블록 단위로 읽고 쓰는 장치다. 디스크 읽기와 쓰기는 블록 단위로 수행되며, 블록은 LBA로 주소가 지정된다. 파일 시스템이나 데이터베이스 관리 시스템(DBMS)이 이 블록 위에 추상화 계층을 올려 사용자에게 파일이나 테이블을 보여준다.

파일 스토리지는 파일 수준 저장 장치다. 네트워크 결합 스토리지(NAS)가 대표적이며, 네트워크 파일 시스템(NFS)이나 SMB/CIFS 같은 프로토콜로 여러 클라이언트에 파일을 공유한다. NAS는 저장 공간과 파일 시스템을 함께 제공하므로, 클라이언트는 파일 시스템 문제를 신경 쓰지 않아도 된다.

오브젝트 스토리지는 데이터를 오브젝트로 관리하는 기억 장치다. 섹터나 트랙 대신 데이터 자체와 메타데이터, 고유 식별자를 묶어 하나의 단위로 저장한다. 애플리케이션이 직접 프로그래밍 가능한 인터페이스로 접근하며, 여러 물리 장치를 하나의 이름공간으로 묶어 보여준다.

세 방식의 핵심 차이는 접근 단위다. 블록은 임의 위치의 작은 조각, 파일은 계층 경로의 파일, 오브젝트는 키로 찾는 전체 데이터 덩어리다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 저장 장치는 하나의 디스크를 하나의 서버가 직접 쓰는 구조였다. 데이터베이스처럼 빈번한 임의 갱신이 필요한 업무에는 블록 단위 접근이 가장 빠른 방식으로 자리 잡았다. 이후 여러 서버가 같은 자료를 보아야 하면서 파일 공유 장치인 NAS가 등장했고, 블록 장치를 네트워크로 묶은 SAN이 함께 발전했다.

클라우드와 대용량 비정형 데이터가 늘면서 파일 계층은 규모가 커질수록 탐색과 관리 부담이 커졌다. 페타바이트 수준에서는 경로를 따라 찾는 방식이 비효율적이어서, 키와 메타데이터로 바로 찾는 오브젝트 방식이 필요해졌다. 오브젝트에는 애플리케이션이 빠르게 검색하기에 충분한 정보가 들어가며, 이미지·영상·문서 같은 비정형 데이터를 담기에 적합하다.

AI 학습에서는 원천 데이터가 대량으로 쌓이고, 여러 학습 노드가 같은 데이터를 읽고, 체크포인트처럼 빠른 임의 쓰기가 함께 필요하다. 한 가지 방식으로는 이 세 요구를 모두 만족하기 어려워, 세 저장 방식을 역할에 맞게 조합하는 설계가 등장했다.