장애 허용(Fault Tolerance)이란? 고가용성 시스템의 구성과 작동 원리

EDB Team
2025년 8월 19일

온라인 리테일 사업에서 연중 가장 많은 고객이 몰리는 날, 온사이트 서버가 갑자기 중단되면 어떤 일이 발생할까요? 고객은 웹사이트에 접속하지 못하고 곧바로 다른 서비스를 찾게 됩니다. 서버 장애가 단순한 기술 문제를 넘어 매출과 고객 신뢰에 영향을 미치는 비즈니스 리스크로 이어지는 상황입니다.

이러한 상황에 대비하려면 장애 허용(Fault Tolerance) 설계가 필요합니다. 장애 허용은 예기치 않은 장애가 발생해도 시스템과 비즈니스 운영을 지속할 수 있도록 지원합니다. 이 글에서는 장애 허용의 개념과 중요성, 주요 구성 요소, 작동 원리와 함께 PostgreSQL 환경의 가용성을 높일 때 고려해야 할 사항을 살펴보겠습니다.

장애 허용(Fault Tolerance)이란?

장애 허용(Fault Tolerance)이란 시스템 일부에 장애가 발생해도 전체 시스템이 중단되지 않고 정상적인 서비스를 계속 제공할 수 있는 능력을 의미합니다. 장애 허용 시스템은 대체 경로, 예비 장비 및 백업을 활용해 전체 서비스 중단을 방지합니다.

예를 들어 서버 한 대가 중단되면 트래픽을 다른 서버나 경로로 자동 전환할 수 있습니다. 장애 허용 시스템이 제대로 구축되어 있다면 사용자는 장애가 발생했다는 사실을 인식하지 못할 수도 있습니다.

데이터 센터, 클라우드 플랫폼 및 엔터프라이즈 네트워크는 장애 허용 설계를 기반으로 장애 조치(Failover) 메커니즘을 구현해 워크플로우를 이어갑니다. 특히 클라우드 환경에서는 별도의 데이터 센터에 고가용성(High Availability, HA) 시스템을 구축하여 주 시스템에 문제가 발생하면 예비 시스템이 작동하도록 설계할 수 있습니다.

장애 허용 시스템의 주요 구성 요소

• 이중화 하드웨어(Redundant Hardware): 서버, 디스크 및 전원 공급 장치와 같은 핵심 하드웨어를 이중 또는 삼중으로 구성하여 일부 장비가 고장 나더라도 시스템이 계속 작동하도록 합니다.
• 소프트웨어 모니터링 도구: 시스템 상태와 성능 지표를 지속적으로 추적합니다. 자동 오류 감지 및 로깅을 통해 장애가 발생하기 전에 선제적으로 대응할 수 있도록 지원합니다.
• 장애 조치(Failover) 메커니즘: 주 시스템에 장애가 발생하면 예비 시스템이 자동으로 서비스를 인계합니다.
• 로드 밸런서(Load Balancer): 트래픽을 여러 서버에 분산합니다. 특정 서버에 과부하나 장애가 발생하면 다른 서버로 트래픽을 재분배합니다.
• 복제 시스템(Replication Systems): 데이터를 여러 노드에 동기화하고 복제하여 단일 노드에 장애가 발생해도 최신 데이터에 접근할 수 있도록 지원합니다.

장애 허용 시스템의 작동 원리

장애 허용은 시스템의 안전망과 같은 역할을 합니다. 여러 구성 요소가 서로를 보완하면서 잠재적인 장애의 영향을 흡수합니다.

• 로드 밸런싱은 트래픽을 여러 서버에 분산하여 특정 서버의 과부하를 방지합니다.
• 이중화는 예비 자원을 마련하여 주요 장비에 장애가 발생했을 때 대체할 수 있도록 합니다.
• 복제는 여러 노드에 데이터를 유지하여 데이터 무결성과 가용성을 지원합니다.
• 장애 조치(Failover)는 자동 모니터링을 통해 문제를 감지하고 예비 시스템을 가동합니다.

스마트폰의 네트워크 전환을 예로 들 수 있습니다. 스마트폰이 Wi-Fi를 주 연결 방식으로 사용하다가 Wi-Fi 연결이 끊어지면 셀룰러 네트워크로 자동 전환됩니다. 전환이 원활하게 이루어지면 사용자는 연결 방식이 변경되었다는 사실을 인식하지 못할 수도 있습니다.

장애 허용 시스템을 구축하면 얻을 수 있는 이점

의료, 금융, 항공우주 및 클라우드 서비스 등 다양한 산업에서 장애 허용은 비즈니스 연속성을 확보하기 위한 핵심 요건입니다.

• 다운타임 최소화: 장애가 발생하면 예비 자원으로 자동 전환하여 시스템 운영과 생산성을 유지합니다.
• 사용자 경험 개선: 서버 장애가 발생해도 서비스 연속성을 유지하여 e커머스의 블랙프라이데이와 같은 대규모 트래픽 상황에 대응할 수 있도록 지원합니다.
• 데이터 보호 강화: 복제 시스템을 통해 데이터 손실을 방지하고 의료 및 금융 분야의 규제 준수를 지원합니다.
• 비즈니스 연속성 확보: 단일 장애 지점(Single Point of Failure, SPoF)을 제거하여 항공기 통신 및 내비게이션과 같은 중요 시스템의 안정성을 높입니다.
• 유지보수 리스크 완화: 예비 자원을 활용해 서비스 중단 없이 업데이트하고 예측적 유지보수를 수행할 수 있습니다.

장애 허용 시스템 설계 시 고려할 요소

• 비용: 이중화, 모니터링 및 백업 인프라를 구축하려면 상당한 초기 투자와 운영 비용이 필요할 수 있습니다.
• 복잡성: 분산 시스템의 규모가 커질수록 장애 허용 설계의 난이도도 높아집니다. 지리적으로 분산된 환경에서는 네트워크 지연과 데이터 동기화 문제도 고려해야 합니다.
• 확장성: 소규모 환경에서 효과적이었던 설계도 사용자와 트래픽이 증가하면 한계에 직면할 수 있습니다.
• 복구 목표
  • 복구 시간 목표(Recovery Time Objective, RTO): 장애 발생 후 시스템을 얼마나 빠르게 복구해야 하는지를 나타냅니다.
  • 복구 시점 목표(Recovery Point Objective, RPO): 복구에 사용할 백업 데이터가 얼마나 최신 상태여야 하는지를 나타냅니다.
• 규제 및 산업 표준: 금융, 통신 및 헬스케어 등의 산업에서는 지속적인 가용성과 데이터 무결성이 요구됩니다. 암호화와 다중 인증 등의 보안 조치도 함께 고려해야 합니다.

PostgreSQL 장애 허용과 EDB 고가용성 솔루션

데이터베이스 장애는 애플리케이션과 비즈니스 운영 전반에 영향을 미칠 수 있습니다. EnterpriseDB(EDB)의 PostgreSQL 고가용성(HA) 솔루션은 기업이 필요로 하는 안정성과 성능을 제공합니다.

• 단일 리전, 액티브 환경 및 멀티 리전 환경에서 확장성과 유연성 제공
• 글로벌 분산 클라우드 기반 99.999% 가용성 보장
• 암호화, 다중 인증 및 접근 제어 기능을 통한 규제 준수와 보안 강화
• 직관적인 UI를 통한 권한 관리 및 운영 단순화

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장애 허용 관련 FAQ

장애 허용(Fault Tolerance)이란 무엇인가요?

장애 허용은 시스템 일부에 장애가 발생해도 전체 서비스가 중단되지 않고 계속 작동할 수 있는 능력입니다. 이중화, 복제, 로드 밸런싱 및 자동 장애 조치와 같은 기술을 활용합니다.

장애 허용과 고가용성은 어떤 관계가 있나요?

장애 허용은 구성 요소에 문제가 발생해도 시스템이 계속 작동하도록 설계하는 개념입니다. 고가용성은 이러한 설계와 운영 방식을 활용해 서비스의 가동 시간을 높이는 데 중점을 둡니다.

장애 조치(Failover)는 어떻게 작동하나요?

모니터링 시스템이 주 시스템의 문제를 감지하면 예비 시스템이 서비스를 자동으로 인계합니다. 이를 통해 장애로 인한 서비스 중단 시간을 줄일 수 있습니다.

RTO와 RPO의 차이는 무엇인가요?

RTO는 장애가 발생한 후 시스템을 얼마나 빠르게 복구해야 하는지를 나타냅니다. RPO는 복구에 사용할 데이터가 어느 시점까지 보존되어 있어야 하는지를 나타냅니다.

PostgreSQL 장애 허용 시스템을 설계할 때 무엇을 고려해야 하나요?

이중화와 복제 구성뿐 아니라 비용, 시스템 복잡성, 확장성, 네트워크 지연 및 데이터 동기화를 함께 고려해야 합니다. 서비스 요구 사항에 맞는 RTO와 RPO를 정의하고 보안 및 산업 규제 요건도 확인해야 합니다.