[Azure Storage] Disk Storage Roles, Ephemeral OS Disks, Managed and Unmanaged Disk , Disk 유형

Azure Virtual Machine 에 가상 스토리지를 추가 할 수 있다. Azure가 가상 하드 디스크용 스토리지 인프라를 관리하도록 할지, 본인이 직접 할 지 선택 할 수 있다.

이번 포스팅에서 소개할 내용은

1.Disk Storage Roles

2. Ephemeral OS Disks

3. Managed and Unmanaged Disk 

4. Type of Disks

5. 사례연구

일단 먼저 Disk 의 역할에 대해 알아보자.

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Disk Storage Roles 디스크의 역할

각 디스크는 가상 머신에서 아래 세가지 역할 중 하나를 한다.

OS 디스크. 각 가상 머신의 한 디스크에는 운영 체제 파일이 포함되어 있습니다. 이 드라이브는 SATA 드라이브로 등록되고 Windows에서 C: 드라이브로 레이블이 지정되며 Unix와 비슷한 운영 체제에서는 "/"에 탑재됩니다. 콘텐츠는 VM을 만들 때 사용한 VM 이미지에서 가져옵니다. 가상 머신을 만들 때 가상 머신 이미지를 선택하면 새 컴퓨터에 연결된 운영 체제 및 OS 디스크를 수정합니다. 이 OS 디스크의 최대 용량은 2,048GB(4095Gibi)입니다.

데이터 디스크. 각 가상 머신에 데이터를 저장하기 위한 데이터 가상 디스크를 하나 이상 추가할 수 있습니다. 예를 들어 데이터베이스 파일, 웹 사이트 정적 콘텐츠 또는 사용자 지정 애플리케이션 코드는 데이터 디스크에 저장해야 합니다. 추가할 수 있는 데이터 디스크의 수는 가상 머신의 크기에 따라 달라집니다. 각 데이터 디스크의 최대 용량은 32,767GB입니다.

VM에 연결되는 OS 디스크, 임시 디스크를 제외한 모든 디스크는 데이터 디스크입니다. 데이터 디스크는 파일, 데이터베이스 및 재부팅 간에 유지해야 하는 모든 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 일부 VM 이미지는 기본적으로 데이터 디스크를 포함하고 있습니다. 또한 VM의 크기에 따라 지정된 최대 개수까지 추가 데이터 디스크를 추가할 수 있습니다. 각 데이터 디스크는 SCSI 드라이브로 등록됩니다. 드라이브 문자를 선택하거나 데이터 드라이브의 탑재 지점을 선택할 수 있습니다.

임시 디스크. 각 가상 머신에는 페이지 파일 및 swap 파일과 같은 단기 스토리지 애플리케이션에 사용되는 단일 임시 VHD 디스크가 포함되어 있습니다.  드라이브는 기본적으로 Windows VM에서 D:로 레이블이 지정됩니다. 유지 관리 이벤트 (재배포)중에 임시 디스크의 내용은 손실되므로 중요한 데이터에는 이러한 디스크를 사용하지 마세요. 이러한 디스크는 서버에 대해 로컬이며 스토리지 계정에 저장되지 않습니다.

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VHD 파일저장

Azure에서 VHD는 Azure 스토리지 계정에 페이지 Blob 으로 저장된다.

아래 표에서는 개체에서 사용할 수 있는 다양한 종류의 스토리지 계정을 보여준다

Stroage Account Type	Services supported	Type of Blob
General-purpose standard	Azure Blob storage, Azure Files, Azure Queue storage	블록 Blob, 페이지 Blob 및 추가 Blob
General-purpose premium	Blob Storage	페이지 Blob
Blob storage, hot and cool access tiers	Blob Storage	블록 Blob 및 추가 Blob

 

general-purpose standard and premium storage 는 모두 페이지 Blob을 지원한다. 비용이 주요 관심사인 경우 standard storage account 을 선택한다. Premium storage는 더 많은 비용이 들지만 훨씬 더 높은 IOPS(I/O 작업/초)를 제공한다. 성능 데이터가 VM에 대한 요구 사항인 경우 Premium storage를 사용하는 것이 좋다.

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Ephemeral OS Disks

Ephemeral OS Disks는 로컬 가상 머신 스토리지에 데이터를 저장하는 가상 디스크이다. Ephemeral OS Disks는 Managed Disks보다 읽기 및 쓰기 대기 시간이 더 빠르다. 또한 Ephemeral OS Disks를 사용하는 경우 이미지를 원래 부팅 상태로 다시 설정하는 것이 더 빠르다. 그러나 개별 가상 머신 오류로 인해 Ephemeral OS Disks의 모든 데이터가 삭제되고 가상 머신이 부팅할 수 없는 상태가 될 수 있다. Ephemeral OS Disks는 호스트에 로컬로 상주하기 때문에 스토리지 비용이 발생하지 않으며 무료다.

Ephemeral OS Disks는 Multi-tier Website 의 비즈니스 논리 또는 마이크로 서비스 같은 stateless 워크로드를 호스트하려는 경우에 잘 작동한다. 이러한 애플리케이션은 하나의 가상머신이 오류가 발생했을 때 들어오는 요청을 시스템의 다른 가상 머신으로 재 라우팅할 수 있어 오류에 tolerant 하다. 오류가 있는 가상 머신을 원래 부팅 상태로 신속하게 다시 설정하고, Managed Disks를 사용하는 경우보다 더 빠르게 백업 및 실행할 수 있다.

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Managed and Unmanaged Disk 

Managed Disk 

Azure의 가상 머신에서 사용하는 대부분의 디스크는 Managed Disks이다. Managed Disks는 Azure에서 필요한 모든 물리적 인프라를 관리하는 가상 하드 디스크라 할 수 있다. Azure에서는 기본적인 복잡성을 관리하기 때문에 Managed Disks를 쉽게 사용할 수 있다. 따라서 관리 디스크를 프로비저닝하여 가상 머신에 연결하기만 하면 된다.

**[프로비저닝] : 사용자의 요구에 맞게 시스템 자원을 할당, 배치, 배포해 두었다가 필요 시 시스템을 즉시 사용할 수 있는 상태로 미리 준비해 두는 것

Azure의 Virtual Hard Disks 는 Azure Storage Account에 page blob으로 저장되지만 Azure Storage Account, blob container 및 page blob을 만들거나 나중에 인프라를 유지 관리할 필요가 없다. 관리 디스크의 이점은 아래와 같다.

1) 간단한 확장성. 구독의 각 지역에서 각 유형의 관리 디스크를 최대 50,000개까지 만들 수 있다.

3) 고가용성. 관리 디스크는 데이터를 세 번 저장하여 99.999%의 가용성을 지원합니다. 한 복제본에 오류가 발생한 경우 다른 두 개는 완전한 읽기/쓰기 기능을 유지가능하다.

3) 가용성 집합 및 영역과의 통합. 가상 머신을 가용성 집합에 배치하면 Azure에서 해당 머신용 관리 디스크를 서로 다른 장애 도메인에 자동으로 배포하여 컴퓨터가 지역화된 오류에 대해 복원력을 갖도록 한다. 또한 가용성 영역을 사용하여 여러 데이터 센터에 데이터를 분산하고 가용성을 높일 수 있다.

4) Azure Backup에 대한 지원. Azure Backup은 암호화된 디스크를 비롯한 관리 디스크를 기본적으로 지원

5) 세부적인 액세스 제어 Azure RBAC(역할 기반 액세스 제어)를 사용하여 관리 디스크에서 특정 작업용 특정 사용자 계정에 대한 액세스 권한을 부여할 수 있다. 예를 들어 관리자만 디스크를 삭제하도록 할 수 있다.

6) 암호화 지원. 관리 디스크의 중요한 데이터를 무단 액세스로부터 보호하기 위해 Azure Storage Account에 제공되는 SSE(Azure Storage Service Encryption)를 사용하여 암호화할 수 있다. 아니면 Windows 가상 머신의 BitLocker와 Linux 가상 머신의 DM-Crypt를 사용하는 ADE(Azure Disk Encryption)를 사용할 수 있다.

이러한 모든 기능으로 인해 default 로 Managed Disks를 사용한다.

Unmanaged Disk 

Managed Disks처럼 Unmanaged Disks는 Azure Storage Account에 page Blob으로 저장됨. 차이점은 Unmanaged Disks의 경우 이 스토리지 계정을 수동으로 만들고 유지 관리하는 것이다. 이를 위해 스토리지 계정 내에서 IOPS 제한을 추적하여 스토리지 계정의 처리량을 과도하게 프로비저닝하지 않도록 해야 한다. 또한 Managed Disks를 사용하는 개별 디스크 대신 Azure Storage Account 수준에서 보안 및 RBAC 액세스를 관리해야 한다.

Unmanaged Disks는 Managed Disks에 대해 표시되는 모든 확장성 및 관리 기능을 지원하지 않기 때문에 더 이상 널리 사용되지 않는다. Azure Storage Account 에서 가상 머신에 대한 데이터를 수동으로 설정하고 관리하려는 경우에만 사용하는 것이 좋다.

포털에서 Unmanaged Disks를 사용하려면 [Create a virtual Machine wizard]의 [Disk] 페이지에서 [Advanced]섹션을 확장.

이전에Unmanaged Disks 였던 것을 Managed Disks로 바꾸는 명령어는 아래와 같다.

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Type of Disks

디스크의 유형에 따라 디스크 성능을 측정하는 것이 중요하다.측정값은 IOPS 와 처리량으로 대표된다.

1) Input/Output operations per second(IOPS)

IOPS는 디스크에서 읽기 및 쓰기 작업을 혼합하여 완료할 수 있는 속도를 측정. 고성능 디스크는 더 높은 IOPS 값을 가진다.

2) Throughput 처리량

데이터가 호스트 컴퓨터에서 디스크로 이동하고 디스크에서 호스트 컴퓨터로 이동할 수 있는 속도를 측정. 처리량은 데이터 전송 속도라고도 하며 MBps(초당 메가바이트) 단위로 측정, 고성능 디스크가 더 높은 처리량을 가진다.

아래는 Azure 가 제공하는 디스크의 유형이다.

Ultra SSD

Azure에서 사용할 수 있는 최고의 디스크 성능을 제공. 높은 처리량, 높은 IOPS 및 짧은 대기 시간을 포함하여 가장 빠른 스토리지 성능이 필요한 경우에 선택.울트라 SSD의 성능은 선택한 크기에 따라 달라짐

Disk size (GB)	IOPS	Mpbs  처리량
4	1,200	300
16	4,800	1,200
32	9,600	2,000
256	76,800	2,000
1024 이상	160,000	2,000

울트라 디스크는 4GB에서 64TB까지의 용량을 사용할 수 있다. 울트라 디스크의 고유한 기능은 실행 중에 호스트 가상 머신에서 분리하지 않고 IOPS 및 처리량 값을 조정할 수 있다는 것. 성능 조정은 적용되는 데 최대 한 시간이 걸릴 수 있다.

울트라 디스크는 새로운 디스크 유형이며 현재 몇 가지 제한 사항이 있다.

• 하위 Azure 지역 세트에서만 사용할 수 있다.
• 가용성 영역에 있는 가상 머신에만 장착할 수 있다.
• ES/DS v3 가상 머신에만 장착할 수 있다.
• 데이터 디스크로만 사용할 수 있으며 빈 디스크로만 만들 수 있다.
• 디스크 스냅샷, 가상 머신 이미지, 확장 집합, Azure Disk Encryption, Azure Backup 또는 Azure Site Recovery를 지원하지 않는다.

일부 워크로드는 디스크 스토리지에 집약적인 로드를 배치한다. 예를 들어 최상위 계층 데이터베이스 및 SAP HANA는 속도가 빠르며 트랜잭션 작업이 많다. 이러한 워크로드가 있고, 프리미엄 SSD로 인해 성능 병목 상태가 발생한 경우에는 울트라 SSD를 사용하는 것이 올바른 선택이다.

Azure ultra disks는Azure IaaS VM에 대해 높은 처리량, 높은 IOPS 및 일관성 있는 짧은 대기 시간 디스크 스토리지를 제공한다. Ultra disks에는 VM(가상 머)신을 다시 시작하지 않고도 디스크의 성능을 동적으로 변경하는 기능이 포함된다. Ultra disks는 SAP HANA, 최상위 계층 데이터베이스 및 트랜잭션 집약적 워크로드와 같은 데이터 집약적 워크로드에 적합하다. Ultra disks는 데이터 디스크로만 사용할 수 있습니다. Premium SSD는 OS 디스크로 사용하는 것이 좋다.

Premium SSD

프리미엄 SSD는 성능 측면에서 울트라 디스크보다 한 단계 낮은 계층으로, 낮은 대기 시간으로 높은 처리량과 IOPS를 제공. 프리미엄 디스크에는 울트라 디스크가 현재 가진 제한 사항이 없다. 예를 들어 모든 지역에서 사용할 수 있으며 가용성 영역 외부에 있는 가상 머신에서 사용가능함

가상 머신에서 이러한 디스크를 분리하지 않으면 성능을 조정할 수 없다. 또한 프리미엄 스토리지와 호환되는 더 큰 가상 머신 크기를 가진 프리미엄 SSD만 사용할 수 있다.

디스크 크기 이름	디스크 크기	IOPS	Mpbs  처리량
P4	32GiB	120	25
P15	256GiB	1,100	125
P40	2TiB	7,500	250
P80	32TiB	20,000	900

프리미엄 SSD를 사용하면 이러한 성능 수치가 보장된다. 가끔 높은 수요에 영향을 받을 수 있는 표준 계층 디스크에 대한 해당 보장은 없다.

표준 디스크가 제공하는 것보다 더 높은 성능이 필요하거나 가끔 지속적으로 성능 저하가 발생할 경우 프리미엄 SSD를 사용을 권장한다. 또한 최고 성능을 원하지만 현재 제한으로 인해 울트라 디스크를 사용할 수 없을 경우에도 프리미엄 SSD를 사용. 프리미엄 SSD는 중간 규모 및 대기업에서 중요 업무용 워크로드에 적합. 성능이 충분하지 않다는 것을 발견한 경우 언제든지 디스크를 프리미엄 SSD로 마이그레이션할 수 있다.

프리미엄 SSD 디스크는 SSD(반도체 드라이브)에 의해 지원되며 I/O 사용량이 많은 작업을 실행하는 VM을 위해 성능이 우수하고 대기 시간이 짧은 디스크를 지원한다. 이러한 드라이브는 구동부가 없기 때문에 대체적으로 신뢰성이 높다. 읽기 또는 쓰기 헤드는 요청된 데이터를 찾기 위해 디스크에서 올바른 위치로 이동할 필요가 없다.

시리즈 이름에 "s"가 포함되는 VM 크기에 프리미엄 SSD 디스크를 사용할 수 있다. 예를 들어 Dv3 시리즈 및 Dsv3 시리즈 가 있다면 Dsv3 시리즈 에서 프리미엄 SSD 디스크를 사용할 수 있다.

Standard SSD

Azure의 표준 SSD는 낮은 속도로 일관된 성능이 필요한 가상 머신을 위한 비용 효율적인 스토리지 옵션. 표준 SSD는 프리미엄 또는 울트라 SSD만큼 빠르지는 않지만 여전히 1밀리초에서 10밀리초 사이의 대기 시간 및 최대 6000 IOPS를 가진다. 크기에 관계없이 가상 머신에 연결할 수 있다.

디스크 크기 이름	디스크 크기	IOPS	Mpbs  처리량
E4	32	120	25
E15	256	500	60
E40	2,048	500	60
E80	32,767	6,000	750

이러한 성능 수치는 보장되지 않지만 99%의 시간 동안 달성된다.

예산 제약 조건이 있고 워크로드가 디스크 집약적이지 않은 경우 표준 SSD를 사용. 예를 들어 웹 서버, 가볍게 사용되는 엔터프라이즈 애플리케이션 및 테스트 서버는 모두 표준 SSD에서 실행할 수 있다.

 

프리미엄 스토리지는 특정 VM 크기로 제한된다. 따라서 만드는 VM 유형에 따라 스토리지 기능(크기, 최대 용량, 스토리지 유형)이 결정된다. 저가형 VM을 갖고 있는데 I/O 성능을 위한 SSD 스토리지가 필요한 경우 어떻게 해야 하나요? 바로 이때 표준 SSD가 필요하다. 표준 SSD는 성능과 비용의 측면에서 표준 HDD와 프리미엄 SSD의 중간에 해당한다.

표준 SSD는 프리미엄 스토리지를 지원하지 않는 VM 크기를 포함하여 모든 VM 크기에 사용할 수 있다. VM에 SSD를 사용하는 유일한 방법은 표준 SSD이다. 이 디스크 유형은 특정 지역에만 제공되며 관리 디스크 에만 사용할 수 있다.

Standard HDD

표준 HDD를 사용하도록 선택하는 경우 데이터는 이동 스핀들이 있는 기존 자기 디스크 드라이브에 저장된다. SSD보다 디스크가 더 느리고 속도는 더 다양하지만 대기 시간이 쓰기 작업의 경우 10밀리초 미만이고 읽기의 경우 20밀리초 미만이다. 표준 SSD의 경우에는 모든 가상 머신에 표준 HDD를 사용할 수 있다. Azure Bakcup 을 사용하여 가상 머신의 디스크 콘텐츠 보호 가능. 모든 VM 크기에 사용가능하다.

 

디스크 크기 이름	디스크 크기	IOPS	Mpbs  처리량
S4	32	500	60
S15	256	500	60
S40	2,048	500	60
S80	32,767	2,000	500

표준 HDD디스크 크기 이름 디스크 크기(GB) IOPS 처리량(MBps)

더 저렴한 작업 및 개발 또는 테스트 환경에 대한 비용을 최소화하려면 표준 HDD를 사용합니다.

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Disk comparison

	Ultra disk	Premium SSD	Standard SSD	Standard HDD
Disk type	SSD	SSD	SSD	HDD
Scenario	IO-intensive workloads such as SAP HANA, top tier databases (for example, SQL, Oracle), and other transaction-heavy workloads.	Production and performance sensitive workloads	Web servers, lightly used enterprise applications and dev/test	Backup, non-critical, infrequent access
Max disk size	65,536 gibibyte (GiB)	32,767 GiB	32,767 GiB	32,767 GiB
Max throughput	2,000 MiB/s	900 MiB/s	750 MiB/s	500 MiB/s
Max IOPS	160,000	20,000	6,000	2,000

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Disk Performance comparison

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사례연구

의료 조직인 귀사에서 처방전 약품의 재고를 관리하는 중요 비즈니스용 시스템을 보유하고 있으며 이 시스템을 로컬 클리닉에서 항상 이용할 수 있도록 하고 있습니다. 가능한 한, 적은 수정을 사용하여 시스템을 Azure로 마이그레이션하려고 합니다. (리프트 앤 시프트 마이그레이션)현재의 물리적 서버와 일치하는 Azure의 가상 머신 세트를 만든 다음 시스템을 마이그레이션하려고 합니다. 마이그레이션하기 전에 각 가상 머신에 적합한 디스크 유형을 선택하려고 합니다.

Production Database Server

먼저 처방전 약품 재고 시스템에 대해 Production Database Server를 호스트하는 가상 머신을 설계하려고 합니다. 이 시스템은 중요 비즈니스에 사용됩니다. 전 세계에서 대부분의 직원이 작업을 수행하는 데 사용됩니다. 온-프레미스 시스템의 데이터베이스 서버가 과도하게 사용되고 있습니다. 실제 디스크는 IOPS 및 처리량을 기준으로 해당 용량에 근접하게 실행됩니다.

일반적인 기간 및 성공적인 마케팅 캠페인 기간과 같은 최고 수요 기간 동안 온-프레미스 시스템의 성능을 모니터링하고 분석했습니다. 이 연구에 따르면 빠른 디스크 및 짧은 대기 시간이 시스템의 기반이 되고 모든 성능 저하가 모든 사용자에게 영향을 미칩니다. 클라우드로 마이그레이션한 후 현재의 양호한 성능이 계속되도록 하기 위해 데이터베이스를 저장하는 디스크에서 50,000 IOPS를 지원하고 1000MBps까지 처리량을 유지하려고 합니다. ▶ Ultra SSD 적합

울트라 SSD만 가용성 영역의 가상 머신에 연결할 수 있습니다. 이 요구 사항은 가상 서버가 데이터 센터 전체 하드웨어 오류에 취약하지 않기 때문에 고가용성을 제공합니다. 또한 가상 머신이 호스트되는 가용성 영역에 걸쳐 Azure가 자동으로 복제하는 관리 디스크를 사용해야 합니다.

DataWareHouse Server

다음으로 처방전 약품 데이터 웨어하우스를 호스트하는 서버를 고려하려고 합니다. Production Database Server의 데이터는 이 데이터 웨어하우스로 정기적으로 내보내기 되어 장기적인 추세를 보다 쉽게 분석할 수 있도록 재구성됩니다. 이러한 서버는 복잡한 보고 요구를 지원하도록 설계된 데이터 큐브를 호스트하기도 합니다.

온-프레미스 시스템에는 기본 데이터 센터의 데이터 웨어하우스 서버가 있고 지역 사무실의 서버도 여러 개 있습니다. 이러한 데이터 웨어하우스 서버에 대한 가상 머신 이미지를 만들었으며 이를 사용하여 여러 Azure 지역에서 가상 머신의 여러 인스턴스를 간편하게 배포할 것입니다. 분석 결과에 따르면 이러한 서버에는 고성능 디스크가 필요하지만 Production Database Server에서 요구되는 극도의 성능이 필요하지는 않습니다. ▶ Premium SSD 적합

현재는 울트라 디스크가 가상 머신 이미지를 지원하지 않습니다. 따라서 프리미엄 SSD는 이 워크로드의 데이터 디스크로 최적의 디스크 유형입니다. 데이터 웨어하우징에 대한 요구 사항에 비관리 디스크가 필요하지 않기 때문에 관리 디스크를 선택하여 관리 오버헤드를 줄입니다.

Standby Database Server

온-프레미스 시스템에는 주 처방전 약품 재고 데이터베이스의 복제본을 실행하는 Standby Database Server가 있습니다. 드문 경우이지만 주 서버에서 오류가 발생하는 경우 사용자가 서비스 중단을 겪지 않도록 데이터베이스 쿼리가 이 서버로 리디렉션됩니다. 클라우드 기반 시스템에서 유사한 대기 가상 머신을 원합니다. (Contingency server, Backup Server)

이 가상 머신은 대부분의 시간에 사용되지 않기 때문에 제한된 예산 내에서 이를 구현하라는 메시지가 표시됩니다. 설계자는 주 가상 머신에 드물게 오류가 발생하는 동안 성능이 저하되는 것을 고려합니다.

예산이 프리미엄 SSD로 확장될 가능성이 거의 없습니다. 이러한 상황에서 관리 디스크를 사용하는 Standard SSD는 동일한 크기의 표준 HDD(하드 디스크 드라이브)와 더 낫거나 같은 성능을 가지며 성능을 더 일관되게 유지하기 때문에 최상의 선택입니다.

Administrative web interface

온-프레미스 시스템에는 데이터에 대한 유지 관리 루틴을 구현하는 일련의 저장 프로시저가 포함되어 있습니다. 관리자가 데이터베이스의 성능을 모니터링하는 데 사용하는 데이터 보기 세트도 있습니다. 관리자의 작업을 용이하도록 하기 위해 온-프레미스 시스템에는 관리자가 이러한 저장 프로시저를 실행하고 성능 보고서를 보는 데 사용할 수 있는 사이트를 호스팅하는 웹 서버가 있습니다. 이 서버를 클라우드로 마이그레이션하고 Azure 가상 머신에서 호스트하려고 합니다.

또한 비용을 최소화하려고 합니다. 이 사이트는 20명의 관리자 팀만 두고, 웹 애플리케이션의 코드 파일을 저장하는 데에만 사용되는 디스크 드라이브에 부하를 적게 둡니다. 이 서버는 중요 비즈니스용 시스템이 아니기 때문에 엄격한 가용성 요구 사항이 없습니다.

이 경우 웹 서버에서 Standard HDD를 사용하여 비용을 최소화할 수 있습니다. 관리 요구 사항을 최소화하기 위해 관리 디스크를 사용합니다.

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Reference

출처 1 : docs.microsoft.com/ko-kr/learn/modules/choose-the-right-disk-storage-for-vm-workload/2-managed-unmanaged-local-disk-storage

관리, 비관리 및 로컬 디스크 스토리지 - Learn

출처 2 : docs.microsoft.com/ko-kr/learn/modules/choose-the-right-disk-storage-for-vm-workload/

가상 머신 워크로드에 적합한 디스크 스토리지 선택 - Learn