본고에서는 네트워크 스토리지 구성에서도 특히 I/O 프로세서에 대해 집중적으로 살펴보고자 한다. 인터넷의 급격한 발전은 멀티미디어 콘텐츠, 방대한 전자 메일 및 전자상거래와 더불어 공중망과 엔터프라이즈 IP 네트워크로 전송되는 데이터의 양을 비약적으로 증가시켰다. 갈수록 증가하는 이러한 방대한 정보를 더욱 빠르고 비용 효율적으로 액세스해야 함에 따라 네트워크 스토리지의 필요성은 빠르게 대두되고 있다.
이러한 스토리지를 제대로 관리하는 것은 향후 요구 증대에 따른 저장능력에 여유를 주고, 관리를 쉽게 하며, 안정성을 향상시키는데 매우 중요하다. 이러한 관점에서 I/O 프로세서는 시스템의 안정성과 성능에 있어 핵심적인 요소라고 할 수 있다.
기술적 문제
네트워크 스토리지 솔루션을 광범위하게 구축하려면 먼저 다음과 같은 몇 가지 문제점을 극복해야 한다.
■ 확장 가능한 성능
예를 들면 TCP/IP 프로토콜 작업을 네트워크 및 서버 성능에 영향을 주지 않고 처리하는 방법을 지원할 수 있어야 한다, TCP/IP 오프로드라 불리기도 한다.
■ 상호 운용성과 관리 편의성
이기종 환경에서 네트워크 스토리지 자원을 관리할 수 있어야 한다.
■ 성장 수용 능력과 비용 효율성
운용 비용을 최소화하면서 증가하는 데이터양을 충족시킬 수 있어야 한다.
I/O 프로세서의 역할
수많은 스토리지, 네트워킹 및 임베디드 응용 프로그램들이 최적의 성능을 내려면 I/O 처리가 빨라야 한다. I/O 프로세서는 서버, 워크스테이션 및 스토리지 서브 시스템의 데이터 전송 속도를 높여주고, 통신 병목 현상을 감소시켜 주며, 호스트 CPU의 I/O 처리 작업을 대신 수행함으로써 전반적인 시스템 성능을 향상시켜 준다.
컴퓨터는 CPU의 제어 하에 있는 입력, 출력 섹션을 통해 다른 컴퓨터, 주변 장치, 다른 서브 시스템(디스플레이와 통신) 및 시스템(화재 제어, 탐지기)과 통신하고 이를 제어할 수 있다. 각 컴퓨터의 I/O 섹션, 구성, 작동 및 인터페이스에서 컴퓨터와 외부 장치의 인터페이스 형식은 매우 중요하다. 왜냐하면 이것이 맞지 않으면 컴퓨터는 외부장치와 통신을 할 수 없기 때문이다.
모든 컴퓨터는 I/O 기능을 갖추고 있다. 일부 컴퓨터는 CPU에 의존해 I/O 작업을 포함한 모든 작업을 처리하는데 이러한 컴퓨터는 단순하게 CPU 회로만 사용해 I/O 작업을 처리한다. 이것은 CPU에 커다란 부하를 준다. 하지만 대부분의 컴퓨터는 CPU에 부가되는 I/O 작업량을 줄여주고 컴퓨터의 성능을 향상시켜 주는 I/O 프로세서를 사용한다. 따라서 I/O 프로세서가 장착된 컴퓨터들은 I/O 작업이 진행되는 동시에 CPU에서 다른 작업을 동시에 수행하는 것이 가능하다.
I/O 프로세서를 기준으로 I/O 작업을 볼 때는 인터페이스의 물리적 측면, 데이터 정렬, 형식, 명령, 작업모드, I/O 작업 및 I/O 인터페이스의 범주 등을 고려해야 한다. I/O 프로세서가 있는 컴퓨터의 경우 I/O의 물리적 구성은 다른 핵심 기능 요소인 CPU와 메모리의 구성과 비슷하다.
NAS(Network Attached Storage)와 SAN(Storage Area Network)을 포함한 엔터프라이즈 서버와 네트워크 스토리지 애플리케이션이 최적의 성능을 내려면 높은 수준의 I/O 처리량이 필요하다. 따라서 인텔에서는 이러한 문제를 인텔 IOP321 I/O 프로세서라고 하는 고도로 통합된 비용 효율적인 I/O 시스템 온 칩(SoC)으로 해결한다. 이 칩은 I/O 작업량이 많은 응용 프로그램을 지원할 수 있도록 많은 양의 데이터를 전송할 수 있게 설계됐다.
NAS와 SAN
NAS는 랜에 연결된 하드디스크 스토리지로 부서에서 운용하는 서버에 직접 연결되는 것이 아니라 자체적인 IP 주소를 갖는다. 디스크 스토리지와 스토리지 관리를 서버에서 분리하면 서버의 CPU 자원을 차지하지 않기 때문에 응용 프로그램의 처리가 빨라짐과 동시에 파일 액세스가 빨라진다. 이 경우 주 서버는 파일 요청이 있을 때 이 요청을 NAS 파일서버로 맵핑한다.
NAS의 하드디스크 스토리지에는 다중 디스크 RAID 시스템과 파일 위치를 네트워크 연결 장치로 구성 및 맵핑시키는 소프트웨어도 포함된다. 또한 NAS는 SAN 내에 포함될 수 있다. NAS 소프트웨어는 MS 인터넷워크 패키지 익스체인지(Internetwork Packet Exchange), NetBEUI, 노벨 넷웨어 인터넷워크 패키지 익스체인지, 썬 네트워크 파일 시스템을 비롯한 다양한 네트워크 프로토콜을 처리할 수 있다. 또한 사용자 액세스 우선 순위 설정 등과 같은 기능 대부분을 웹 브라우저에서 구성할 수도 있다.
그림과 같은 NAS 시스템 디자인에서 로우 볼티지(Low Voltage) 인텔 제온 프로세서는 네트워크에서의 파일 요청을 관리하는 프로세싱 파워와 처리 중인 데이터를 캐시하는 기능을 제공하며, IOP321 I/O 프로세서는 스트라이프, 미러 또는 패러티 기반 디스크어레이의 여러 드라이브가 들어 있는 RAID의 볼륨을 처리한다.
400MHz 또는 600MHz의 인텔 IOP321 I/O 프로세서는 네트워크 스토리지 장치, TCP/IP 오프로드 서브 시스템, RAID 및 iSCSI 컨트롤러에서 고성능을 발휘하도록 최적화 됐다. 그리고 전력 소모가 적어서 히트 싱크가 필요 없고 단일 칩으로 설계돼 있어서 개발자는 보드 공간을 절약할 수 있다. 또한 이 프로세서는 PCI-X 버스와 PC200 DDR SDRAM을 지원하도록 설계돼 있어 네트워크 스토리지 I/O 성능 향상에 크게 도움이 된다. 
