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13. 파일·블록·오브젝트 스토리지는 무엇이 다른가?

by yunalee-dev 2026. 7. 28.

(1) 저장 장치와 파일 시스템은 같은 개념인가?

저장 장치는 데이터를 기록하는 물리적 공간이고, 파일 시스템은 그 공간에 저장된 데이터를 조직하고 관리하는 논리적 규칙이다.

HDD와 SSD가 물리적인 저장 공간을 제공하더라도, 운영체제가 데이터를 파일과 폴더로 저장하고 찾으려면 파일 시스템이 필요하다.

구분 의미 예시
저장 장치 데이터를 물리적으로 기록하는 장치 HDD, SSD, USB
파일 시스템 파일의 저장·조직·접근 방식을 관리하는 구조 FAT32, NTFS, ReFS
스토리지 방식 데이터를 어떤 단위와 인터페이스로 제공하는지에 대한 분류 파일, 블록, 오브젝트

1) 스토리지의 의미

스토리지(Storage)는 하드 드라이브나 파일 시스템만을 의미하지 않는다. 데이터를 저장하고 관리하기 위한 모든 기술적 솔루션을 포괄한다.

  • HDD, SSD, 자기 테이프, 클라우드 스토리지 등의 저장 수단을 포함한다.
  • 데이터의 저장뿐 아니라 무결성, 접근성, 보존 정책을 관리한다.
  • 서버와 네트워크와 함께 IT 인프라의 핵심 구성 요소이다.
  • 스토리지의 구조와 성능은 전체 시스템의 속도와 안정성에 영향을 준다.

2) 데이터 저장의 세 계층

저장 장치는 CPU와의 거리, 속도, 용량, 보존 목적에 따라 세 계층으로 구분할 수 있다.

계층 종류 특성
Primary CPU 레지스터, 캐시, RAM 속도가 가장 빠르지만 용량이 작고 주로 휘발성이다.
Secondary HDD, SSD, 광학 장치 비휘발성이며 운영체제와 데이터를 상시 저장한다.
Tertiary 자기 테이프, 클라우드 아카이브 속도는 느리지만 대용량 데이터를 장기간 보관하기에 적합하다.
저장 계층의 기본 관계
CPU에 가까운 계층일수록 빠르고 용량이 작다. CPU에서 멀어질수록 속도는 느려지지만 대용량·장기 보관에 적합해진다.

(2) 파티션과 포맷

새 저장 장치는 물리적 공간만 존재하기 때문에 운영체제가 곧바로 파일을 저장할 수 없다. 먼저 공간을 논리적으로 나누고, 운영체제가 이해할 수 있는 파일 시스템을 구성해야 한다.

빈 저장 장치
   │
   │ 파티션: 공간을 논리적으로 분할
   ▼
파티션 영역
   │
   │ 포맷: 파일 시스템 구조 생성
   ▼
운영체제가 사용할 수 있는 드라이브

1) 파티션

파티션은 하나의 물리적 디스크를 여러 논리적 영역으로 나누는 작업이다.

  • 하나의 물리 디스크를 여러 저장 영역으로 구분한다.
  • 운영체제 영역과 사용자 데이터 영역 등을 분리할 수 있다.
  • 각 파티션에 서로 다른 파일 시스템을 적용할 수 있다.
  • Windows에서는 C:, D:와 같은 드라이브로 표시될 수 있다.

2) 포맷

포맷은 파티션에 파일 시스템 구조를 생성하여 데이터를 저장할 수 있게 하는 작업이다.

  1. 사용할 파티션을 선택한다.
  2. 적용할 파일 시스템을 선택한다.
  3. 파일과 디렉터리를 관리하기 위한 구조를 생성한다.
  4. 운영체제가 해당 공간을 드라이브로 사용할 수 있게 된다.
예시
100GB의 새 SSD를 장착하면 운영체제는 처음에 이를 미할당 공간으로 인식한다. 파티션으로 영역을 나누고 포맷으로 파일 시스템을 구성해야 실제 드라이브로 사용할 수 있다.
파티션과 포맷은 다른 작업이다.
파티션은 공간을 나누는 작업이고, 포맷은 나누어진 공간에 파일 시스템을 생성하는 작업이다. 포맷 과정에서는 기존 데이터가 삭제될 수 있다.

(3) 파일 시스템이 데이터를 관리하는 방식

파일 시스템은 데이터가 HDD, SSD, USB 등의 저장 장치에 저장·조직·접근되는 방식을 관리하는 운영체제와 물리 저장 장치 사이의 중개 계층이다.

1) 파일 시스템의 역할

기능 내용
데이터 조직 파일과 폴더를 계층적인 디렉터리 구조로 정리한다.
이름 관리 파일 이름의 문자 유형과 길이 제한 등을 정의한다.
공간 관리 사용 중인 블록과 비어 있는 블록을 구분한다.
위치 관리 파일 데이터가 저장된 물리 블록의 위치를 기록한다.
메타데이터 관리 파일 크기, 생성 날짜, 저장 위치, 권한 등의 정보를 유지한다.

2) 메타데이터

메타데이터는 데이터 자체가 아니라 데이터를 설명하는 정보이다.

파일 시스템의 메타데이터
파일 크기, 생성 날짜, 수정 날짜, 저장 위치, 소유자, 접근 권한 등이 포함된다. 파일 시스템은 실제 파일 내용과 메타데이터를 함께 관리하여 파일을 찾고 제어할 수 있게 한다.

3) 파일 할당 방법

파일 시스템은 파일을 물리 디스크의 블록에 배치하고, 해당 블록들이 하나의 파일을 구성한다는 정보를 관리한다.

방식 저장 방법 특징
Contiguous 파일을 연속된 블록에 저장한다. 읽기는 빠르지만 연속된 빈 공간을 확보해야 한다.
Linked List 분산된 블록을 포인터로 연결한다. 공간 활용은 유연하지만 임의 접근이 느리다.
Indexed 인덱스 블록에 파일을 구성하는 블록 위치를 기록한다. 임의 접근에 유리하지만 인덱스를 위한 공간이 필요하다.

실제 파일 시스템은 이보다 고도화된 할당 알고리즘을 사용한다. 파일 시스템마다 물리 디스크의 공간을 관리하는 방식도 다르다.

4) Windows 파일 시스템

Windows는 FAT → FAT32 → NTFS 순으로 발전했고, 향후 ReFS 도입이 예정되어 있다. 현재 표준인 NTFS의 특징은 다음과 같다.

항목 NTFS의 기능
보안 파일과 폴더에 사용자별 접근 권한을 설정할 수 있다.
암호화 EFS를 이용한 파일 암호화를 지원한다.
저널링 변경 기록을 남겨 장애 발생 후 파일 시스템의 일관성을 복구한다.
Linux의 파일 시스템 종류와 디렉터리 구조는 개념 08에서 별도로 확인한다.

(4) 파일 스토리지

파일 스토리지는 데이터를 파일과 폴더의 계층 구조로 저장하고 경로를 통해 접근하는 방식이다.

파일 시스템
└─ 디렉터리
   └─ 하위 디렉터리
      └─ 파일
  • 데이터를 파일과 폴더 단위로 관리한다.
  • 사용자는 파일 이름과 경로를 통해 데이터에 접근한다.
  • 파일 시스템이 파일의 위치와 메타데이터를 관리한다.
  • SMB와 NFS 등의 파일 공유 프로토콜을 사용할 수 있다.
  • 여러 사용자가 동일한 디렉터리 구조를 공유해야 할 때 적합하다.

주요 사용 사례

  • 회사와 부서의 공유 문서 폴더
  • 사용자 홈 디렉터리
  • 이미지와 영상의 공동 작업 공간
  • 파일 경로를 사용하는 기존 애플리케이션
  • 여러 서버가 함께 사용하는 공유 파일
서버에서 보이는 형태
파일 스토리지는 서버에서 공유 폴더나 네트워크 드라이브로 보인다. 파일 시스템은 파일 스토리지 또는 파일 서버가 관리한다.

(5) 블록 스토리지

블록 스토리지는 저장 공간을 고정 크기의 블록으로 나누고, 각 블록의 주소를 기준으로 데이터를 읽고 쓰는 방식이다.

블록 스토리지는 파일이나 폴더 구조를 직접 제공하지 않는다. 서버는 제공받은 블록 저장 공간을 디스크처럼 인식하고, 직접 파티션과 파일 시스템을 구성한다.

블록 저장 공간
   │
   │ 서버에 디스크 형태로 연결
   ▼
파티션 구성
   │
   ▼
파일 시스템 생성
   │
   ▼
파일과 데이터 저장
  • 저장 공간을 주소가 지정된 블록 단위로 제공한다.
  • 서버 운영체제에서는 로컬 디스크와 유사하게 인식된다.
  • 연결된 서버가 파일 시스템을 생성하고 관리한다.
  • 파일의 일부 블록만 선택하여 수정할 수 있다.
  • 빈번한 읽기·쓰기와 낮은 지연 시간이 필요한 작업에 적합하다.

주요 사용 사례

  • 가상 머신의 운영체제 디스크
  • 가상 머신의 데이터 디스크
  • 관계형 데이터베이스
  • 빈번한 트랜잭션이 발생하는 업무 시스템
  • 낮은 지연 시간과 높은 IOPS가 필요한 워크로드
서버에서 보이는 형태
블록 스토리지는 서버에서 새로운 HDD나 SSD와 유사한 디스크 장치로 보인다. 서버 관리자는 해당 공간을 파티션하고 포맷한 뒤 사용한다.

(6) 오브젝트 스토리지

오브젝트 스토리지는 데이터 자체, 메타데이터, 고유 식별자를 하나의 오브젝트로 묶어 저장하는 방식이다.

구성 요소 의미
데이터 이미지, 영상, 문서, 로그 등 실제로 저장하는 내용
메타데이터 오브젝트의 형식, 생성 시각, 소유자, 사용자 정의 속성 등의 정보
고유 식별자 오브젝트를 직접 조회하기 위한 ID, 키 또는 URL
  • 파일 시스템의 실제 디렉터리 계층에 의존하지 않는다.
  • 고유 식별자를 이용해 오브젝트에 직접 접근한다.
  • HTTP/HTTPS와 REST API를 통한 접근에 적합하다.
  • 오브젝트마다 사용자 정의 메타데이터를 추가할 수 있다.
  • 대규모 데이터를 수평적으로 확장하여 저장하기 쉽다.
  • 데이터 수정은 일반적으로 오브젝트 전체를 다시 저장하는 방식으로 처리한다.
오브젝트 스토리지
데이터를 파일 계층이나 블록이 아니라 오브젝트 형태로 관리한다. 각 오브젝트는 데이터, 메타데이터, 고유 식별자를 포함하며 식별자나 URL을 통해 디렉터리 탐색 없이 접근한다.

주요 사용 사례

  • 이미지와 동영상 등의 대규모 미디어 파일
  • 웹사이트의 정적 콘텐츠
  • 로그 데이터
  • 백업과 장기 아카이브
  • AI와 빅데이터 분석을 위한 원본 데이터
  • 데이터 레이크
오브젝트 스토리지는 일반적인 로컬 디스크가 아니다.
운영체제에서 직접 포맷하여 사용하는 디스크가 아니라, API나 URL을 통해 오브젝트 단위로 저장하고 조회하는 서비스이다.

(7) 세 방식의 구조와 사용 사례 비교

파일·블록·오브젝트 스토리지는 어느 방식이 무조건 우수한 것이 아니라, 데이터를 관리하고 접근하는 목적이 서로 다르다.

구분 파일 스토리지 블록 스토리지 오브젝트 스토리지
저장 단위 파일 블록 오브젝트
구조 파일·폴더의 트리 구조 주소가 지정된 블록 집합 고유 식별자를 가진 평면적 구조
접근 방식 파일 경로 탐색 블록 주소 접근 ID, 키, URL 접근
주요 프로토콜 SMB, NFS Fibre Channel, iSCSI HTTP/HTTPS, REST API
파일 시스템 관리 파일 서버가 관리 연결된 서버가 관리 일반 파일 시스템을 사용하지 않음
부분 수정 파일 내부 수정 가능 블록 단위 수정 가능 일반적으로 오브젝트 전체를 다시 저장
메타데이터 크기, 날짜, 권한 등 기본 정보 주소 정보 중심 사용자 정의 정보 추가 가능
성능 특성 공유 파일 작업에 적합 낮은 지연과 빈번한 I/O에 적합 대용량 데이터 저장과 전송에 적합
확장성 중간 볼륨 단위 확장 대규모 수평 확장에 유리
주요 용도 문서 공유, 기존 파일 기반 앱 VM 디스크, 관계형 DB 미디어, 백업, 로그, AI·빅데이터
가장 중요한 구분
파일 스토리지는 파일 경로, 블록 스토리지는 블록 주소, 오브젝트 스토리지는 고유 식별자를 기준으로 데이터에 접근한다.

(8) 어떤 데이터를 어디에 저장해야 하는가?

스토리지는 데이터의 확장자만이 아니라 접근 방식, 수정 방식, 성능 요구사항과 확장 규모를 기준으로 선택한다.

상황 권장 방식 선택 이유
여러 사용자가 폴더 구조로 문서를 공유함 파일 스토리지 공유 폴더와 파일 경로를 그대로 사용할 수 있다.
VM의 운영체제와 데이터 디스크가 필요함 블록 스토리지 서버가 일반 디스크처럼 인식하고 파일 시스템을 구성할 수 있다.
낮은 지연이 필요한 데이터베이스를 운영함 블록 스토리지 작은 단위의 빈번한 읽기·쓰기와 임의 접근에 적합하다.
이미지와 동영상 등 대량 데이터를 저장함 오브젝트 스토리지 대규모 확장과 HTTP 기반 접근에 적합하다.
로그와 백업을 장기간 보관함 오브젝트 스토리지 대량 저장과 아카이브에 적합하다.
웹사이트의 정적 파일을 제공함 오브젝트 스토리지 URL과 HTTP를 이용한 콘텐츠 제공에 적합하다.
하나의 서비스에서도 여러 스토리지를 함께 사용한다.
웹 서비스는 서버의 운영체제 디스크에는 블록 스토리지, 사용자 업로드 이미지에는 오브젝트 스토리지, 부서 공유 문서에는 파일 스토리지를 함께 사용할 수 있다.

(9) 자료 외 보완

1) 데이터 구조와 스토리지 형식의 관계

정형·반정형·비정형 데이터와 파일·블록·오브젝트 스토리지는 서로 다른 기준의 분류이다.

구분 답하는 질문
데이터 구조 데이터 내부가 어떤 형식과 규칙으로 구성되는가?
스토리지 방식 데이터를 어떤 단위로 저장하고 어떤 방식으로 접근하는가?
  • 관계형 데이터베이스의 정형 데이터는 블록 스토리지 위의 데이터 파일에 저장될 수 있다.
  • CSV와 Parquet 파일은 파일 스토리지 또는 오브젝트 스토리지에 저장할 수 있다.
  • 이미지와 영상은 규모와 사용 방식에 따라 파일 스토리지 또는 오브젝트 스토리지에 저장할 수 있다.
정형·반정형·비정형 데이터의 세부 구분은 개념 13에서 별도로 설명한다.

2) 내구성과 가용성

구분 의미 핵심 질문
내구성 저장한 데이터가 손실되지 않고 유지될 가능성 데이터가 사라지지 않는가?
가용성 필요한 시점에 스토리지에 접근할 수 있는 가능성 지금 데이터에 접근할 수 있는가?

서비스 장애로 데이터에 일시적으로 접근하지 못하더라도 데이터 자체는 손실되지 않을 수 있다. 이 경우 내구성은 유지되지만 가용성은 낮아진 상태이다.

3) IOPS와 처리량

지표 의미 중요한 작업
IOPS 1초 동안 처리할 수 있는 읽기·쓰기 작업 횟수 작은 데이터를 자주 처리하는 데이터베이스
처리량 1초 동안 전송할 수 있는 전체 데이터의 양 영상, 백업, 대용량 분석 파일 전송
지연 시간 요청을 전송한 뒤 응답을 받기까지 걸리는 시간 실시간 처리와 빠른 응답이 필요한 시스템
IOPS와 처리량은 같은 지표가 아니다.
작은 데이터를 자주 처리하면 IOPS가 중요하고, 큰 파일을 전송하는 작업에서는 처리량이 중요하다.

(10) 핵심 정리

  • 저장 장치는 물리적 공간이고 파일 시스템은 그 공간의 데이터를 관리하는 논리적 구조이다.
  • 파티션은 저장 공간을 나누는 작업이고 포맷은 파일 시스템을 생성하는 작업이다.
  • 파일 스토리지는 파일과 폴더의 경로를 기준으로 데이터를 관리한다.
  • 블록 스토리지는 저장 공간을 블록 단위로 서버에 제공하며 서버가 파일 시스템을 관리한다.
  • 오브젝트 스토리지는 데이터, 메타데이터, 고유 식별자를 하나의 단위로 관리한다.
  • 공유 문서에는 파일, VM과 데이터베이스에는 블록, 대규모 미디어와 백업에는 오브젝트 스토리지가 적합하다.
  • 스토리지 선택에서는 접근 방식, 수정 방식, 지연 시간, IOPS, 처리량과 확장성을 함께 고려한다.

(11) 핵심 키워드

키워드 의미
File System 저장 장치의 데이터를 파일과 디렉터리 구조로 관리하는 규칙
Partition 하나의 물리 디스크를 나눈 논리적 저장 영역
Format 파티션에 파일 시스템 구조를 생성하는 작업
File Storage 파일과 폴더의 계층 구조로 데이터를 저장하는 방식
Block Storage 저장 공간을 주소가 지정된 블록 단위로 제공하는 방식
Object Storage 데이터, 메타데이터, 식별자를 오브젝트로 저장하는 방식
Metadata 데이터의 크기, 형식, 위치, 생성 시각 등을 설명하는 정보
IOPS 스토리지가 초당 처리할 수 있는 읽기·쓰기 작업 횟수
Throughput 일정 시간 동안 전송할 수 있는 데이터의 양
  • 상위 개념: IT 인프라, 클라우드 컴퓨팅
  • 선행 개념: 서버, 운영체제, 저장 장치
  • 관련 개념: 파일 시스템, 파티션, 포맷, 메타데이터
  • 관련 학습: Linux 파일 시스템은 개념 08에서 확인
  • 다음 학습: Azure Blob Storage, Azure Files, Azure Managed Disks
  • 대응 실습: Azure Storage 서비스 생성 및 데이터 업로드

(13) 다음 학습

  1. Azure Blob Storage, Azure Files, Azure Managed Disks가 각각 오브젝트·파일·블록 스토리지를 어떻게 구현하는지 확인한다.
  2. 정형·반정형·비정형 데이터의 차이를 학습하여 데이터 구조와 저장 방식의 관계를 구분한다.
  3. Azure Storage 제품을 실제 워크로드의 용량, 성능, 접근 방식에 따라 선택하는 기준을 확인한다.

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