[OSTEP] 스터디 20주차 Andrew File System (AFS)

분산 파일 시스템의 고전인 NFS가 '단순함'을 택했다면, 카네기 멜론 대학교(CMU)에서 개발한 AFS는 수천 대의 클라이언트를 수용할 수 있는 '확장성(Scalability)'에 모든 사활을 걸었다.

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1. AFS의 핵심 설계 철학: 확장성 (Scalability)

NFSv2는 클라이언트가 늘어날수록 서버에 "이 파일 최신이야?"라고 묻는 요청(GETATTR)이 폭증하여 서버가 마비되는 문제가 있었다. AFS 연구진은 다음 두 가지 질문에 집중했다.

• "어떻게 하면 서버 한 대가 더 많은 클라이언트를 감당할 수 있을까?"
• "클라이언트가 최대한 스스로 일을 처리하게 할 순 없을까?"

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2. 전체 파일 캐싱 (Whole-file Caching)

AFS의 가장 큰 특징은 데이터 접근 방식입니다. 블록 단위로 가져오는 NFS와 달리 AFS는 파일 단위로 움직인다.

1. Open 시: 클라이언트가 파일을 열면, 서버로부터 파일 전체를 가져와 클라이언트의 로컬 디스크에 저장한다.
2. 사용 중: 이후의 모든 read(), write() 작업은 네트워크를 타지 않고 로컬 디스크에서만 일어난다. (매우 빠름!)
3. Close 시: 파일이 수정되었다면 그제야 서버로 파일을 다시 업로드(Flush)한다.

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3. 혁신적인 캐시 일관성: 콜백 (Callbacks)

NFS 클라이언트가 의심이 많아 계속 서버에 물어보는 스타일이라면, AFS는 '서버의 약속'을 믿는 스타일이다.

• Callback의 원리: 서버는 클라이언트에게 파일을 줄 때 "이 파일이 수정되면 내가 반드시 너한테 먼저 연락할게"라는 약속(Callback Promise)을 함께 준다.
• 장점: 클라이언트는 서버가 연락(Callback Break)을 주기 전까지는 서버에 물어볼 필요 없이 자신의 캐시가 무조건 최신이라고 간주한다. 이로 인해 서버의 응답 부하가 거의 사라진다.

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4. AFS 버전별 발전 (v1 vs v2)

• AFS v1: 여전히 파일 경로를 해석(Pathname lookup)할 때 서버에 너무 많이 의존했고, 콜백이 없어 성능 한계가 있었다.
• AFS v2: 콜백(Callback)과 파일 식별자(FID)를 도입하여 진정한 확장성을 완성했다. 파일 이름 대신 고유한 FID를 사용하여 경로 해석 부하를 줄였다.

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5. 일관성 모델: Last Writer Wins

AFS는 파일이 닫힐(close) 때만 서버에 반영된다.

• 동시에 여러 클라이언트가 파일을 수정하면, 가장 마지막에 파일을 닫은 사람의 버전이 최종적으로 서버에 저장된다.
• 이는 엄격한 실시간 일관성은 아니지만, 일반적인 문서 작업이나 프로그래밍 환경에서는 충분히 효율적인 방식이다.

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AFS는 "네트워크 비용은 비싸고 로컬 디스크는 싸다"는 가정을 바탕으로, 클라이언트에게 권한을 위임하여 서버의 자유를 찾아준 시스템이다. 오늘날 현대적인 클라우드 스토리지 동기화 방식의 모태가 되었다는 점에서 시스템 엔지니어라면 반드시 이해해야 할 설계 모델이다.