MongoDB 샤딩, 레플리카 셋

MongoDB 샤딩, 레플리카 셋

MongoDB 샤딩(Sharding)

샤딩은 MongoDB에서 대용량 데이터를 효율적으로 처리하기 위해 데이터를 여러 서버에 분산하여 저장하는 기술을 말함. 데이터베이스가 커지면 단일 서버에 모든 데이터를 저장하는 것이 비효율적이거나 불가능해질 수 있는데, 이때 샤딩을 사용하여 여러 서버(샤드, Shard)로 데이터를 나눠 저장하게 됨.

MongoDB에서 샤딩은 다음과 같은 구조로 작동함:

• 샤드(Shard): 각각의 샤드는 데이터의 일부를 저장하는 독립적인 데이터베이스임.
• 샤딩 키(Sharding Key): 샤딩은 데이터를 샤드에 분배하기 위해 특정 필드를 기반으로 데이터를 나누는데, 이 필드를 샤딩 키라고 함. 샤딩 키에 따라 데이터가 각 샤드에 분산됨.

이렇게 수평적으로 데이터를 분산함으로써, 데이터베이스의 확장성을 높이고 대규모 데이터를 더 빠르게 처리할 수 있음. 또한, 많은 양의 데이터를 처리할 때 쿼리 성능을 향상시키는 장점이 있음.

---

MongoDB 레플리카 셋(Replica Set)

레플리카 셋은 MongoDB에서 데이터의 고가용성과 장애 복구를 지원하기 위한 기술임. 레플리카 셋은 하나의 주 노드(Primary Node)와 여러 개의 보조 노드(Secondary Node)로 구성됨.

레플리카 셋의 주요 특징은 다음과 같음:

• 주 노드(Primary Node): 모든 쓰기 작업을 처리하며, 데이터의 최신 버전을 유지함.
• 보조 노드(Secondary Node): 주 노드로부터 데이터를 실시간으로 복제하고, 읽기 작업을 처리할 수 있음. 이를 통해 데이터의 백업 역할을 수행함.

레플리카 셋의 가장 큰 장점은 주 노드에 문제가 발생하면, 보조 노드 중 하나가 새로운 주 노드로 승격되어 서비스가 중단되지 않는다는 것임. 이는 높은 가용성과 안정성을 제공하며, 시스템 장애에 신속하게 대응할 수 있는 구조를 제공함.

---

결론

• 샤딩(Sharding): 데이터를 여러 서버에 분산하여 저장함으로써 대용량 데이터 처리 및 쿼리 성능을 최적화하는 기술임.
• 레플리카 셋(Replica Set): 데이터의 고가용성과 장애 대비를 위해 여러 노드에 데이터를 복제하여 안정적인 데이터베이스 운영을 지원하는 기술임.

위 두 가지 기술은 MongoDB의 대규모 시스템 운영에 있어 매우 중요한 역할을 하며, 시스템의 성능, 확장성, 안정성을 높여줌.

MongoDB에서 샤딩(Sharding)과 레플리카 셋(Replica Set) 두 가지 기술을 선택하거나 조합할 때는 시스템의 요구사항과 환경에 따라 선택 기준이 달라짐. 각각의 목적이 다르기 때문에, 둘 중 하나를 선택하거나 함께 사용하는 경우가 있음. 주요 선택 기준은 다음과 같음:

선택 기준

1. 데이터베이스의 크기 및 확장성 필요 여부

• 샤딩을 선택하는 경우:
  • 데이터의 크기가 매우 크고, 단일 서버로 처리할 수 없을 때.
  • 데이터베이스를 수평적으로 확장해야 할 때.
  • 대규모 데이터 분산이 필요할 때, 예를 들어 수백 GB 혹은 수 TB 이상의 데이터를 처리할 때 샤딩을 사용하여 여러 서버에 데이터를 분배하여 성능을 최적화함.
  • 대용량 데이터를 분할하고, 각 서버에서 병렬로 처리하도록 하는 것이 필요한 경우.
• 레플리카 셋을 선택하는 경우:
  • 고가용성(High Availability)을 원할 때. 예를 들어 서버 장애 시 자동으로 복구되도록 해야 할 때.
  • 데이터가 한 서버에서 처리 가능하고, 데이터베이스 크기가 비교적 작거나 중간 정도일 때.
  • 읽기 성능을 높이기 위해 보조 노드에서 읽기 작업을 처리하도록 할 때.
  • 복제된 데이터를 사용하여 백업이나 장애 대비가 중요한 경우.

2. 트래픽 및 성능 요구사항

• 샤딩을 선택하는 경우:

  • 매우 많은 읽기 및 쓰기 트래픽이 발생하는 시스템에서 샤딩을 통해 여러 샤드에 작업을 분산해 성능을 높일 수 있음.
  • 특정 쿼리 패턴에 따라 데이터를 효율적으로 분배하여 샤드별로 작업을 처리할 수 있음.
  • 대규모 트래픽 처리를 위한 수평 확장이 필요한 경우.

• 레플리카 셋을 선택하는 경우:

  • 읽기 성능을 향상시키기 위해 여러 보조 노드에서 읽기 작업을 처리하고, 쓰기는 주 노드에서 처리하도록 하여 성능 최적화를 할 수 있음.
  • 데이터 손실 방지를 위해 쓰기 작업이 완료된 데이터가 보조 노드로 실시간 복제되므로, 안정성이 중요할 때 유용함.
  • 쓰기 트래픽은 크지 않고, 읽기 트래픽만 분산할 때 사용함.

3. 가용성과 장애 대비

• 샤딩을 선택하는 경우:

  • 데이터베이스가 너무 커서 여러 서버에 걸쳐야만 동작할 때도, 장애 발생 시 해당 샤드만 영향을 받음.
  • 각 샤드가 독립적으로 운영되기 때문에 장애 시 특정 샤드만 복구하거나 유지할 수 있음.

• 레플리카 셋을 선택하는 경우:

  • 서비스가 다운되지 않고 계속 운영되어야 할 때, 주 노드 장애 시 보조 노드가 주 노드로 승격하여 서비스 중단 없이 장애에 대응할 수 있음.
  • 장애 시 복구 시간을 최소화하는 것이 중요할 때.

4. 둘을 함께 사용하는 경우:

• 대규모 데이터와 고가용성이 모두 필요할 경우, 샤딩과 레플리카 셋을 함께 사용함. 예를 들어, 데이터는 샤딩으로 수평 분할하고, 각 샤드는 다시 레플리카 셋으로 구성하여 가용성을 높일 수 있음.
• 장점: 샤딩으로 확장성과 성능을 확보하고, 레플리카 셋으로 안정성과 데이터 보존을 보장함.

선택 요약:

• 샤딩만 사용: 대규모 데이터를 수평적으로 분산해야 하고, 고가용성이 덜 중요할 때.
• 레플리카 셋만 사용: 고가용성과 데이터 복제/백업이 더 중요한 경우.
• 샤딩 + 레플리카 셋: 대규모 데이터와 고가용성 둘 다 필요할 때.