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Market Focus 스토리지 가상화(Storage Virtualization)의 현재와 미래 PART1
2005년 05월 23일 00:00:00
스토리지 가상화 솔루션 시장 그토록 기다리던 봄날이 왔다

HDS·EMC 등 대형 벤더 진입으로 이목집중 … 고성능·가용성 등 기술적 진보 확연


갈수록 복잡하고 다양해지는 스토리지 시스템과 비례해 스토리지 관리 업무도 더 이상 인력만으로는 감당할 수 없는 지경에 이르렀다.
특히 IT 예산과 관리 인원의 제한적인 증가(혹은 또는 자주 발생하는 예산 및 인적 자원의 축소)는 스토리지 인프라와 이를 관리하는 책임을
가장 고된 IT 업무 가운데 하나로 만들어 버렸다.‘보다 적은 돈으로 보다 많은 것을 하라(Do more with Less)’는 말은
스토리지 관리에도 그대로 적용된다. 덕분에 스토리지 관리자들은 비용은 줄이되 복잡성을 개선할 수 있는 새로운 방법을 찾는데 혈안이 돼 있다.
스토리지 가상화(Storage Virtualization) 기술은 바로 이러한 스토리지 관리자들에게 새로운 해법을 제시한 셈이다.
그렇다면 여기에서 한 가지 궁금증이 생긴다. 이렇게 뚜렷한 목적을 갖고 등장한 스토리지 가상화 기술이 왜 빠르게 확산되지 못했을까?
전문가들은 기존 스토리지 가상화 솔루션들이 널리 채택되지 못한 결정적 이유는 하드웨어의 신뢰성 및 성능이
첫 번째 이유(ESG 보고서)이며, 가용성 및 확장성과 관련된 이슈를 해결하지 못한 것이
또 다른 이유(데이터 모빌리티 그룹 보고서)라고 지적한다.그러나 최근 등장한 스토리지 가상화 솔루션들은
이러한 문제점들을 대부분 개선했다는 점에서 차세대 솔루션으로 불려지곤 한다. 이 제품들은 기존 가상화 솔루션의 문제점 해결은 물론,
가상화된 스토리지 인프라 수준을 한 단계 더 끌어올릴 수 있는 스토리지 애플리케이션(ILM, 유틸리티 스토리지 등)과의 연동 및
확실한 ROI를 보장하며, 대부분의 이기종 스토리지 제품들과 호환성을 갖는다.
결론적으로 말하자면 스토리지 가상화 솔루션 시장에도 따사로운 봄날이 찾아온 것이다. 스토리지 가상화 솔루션은
낮은 스토리지 자산 이용률, 스토리지 관리의 복잡성, 비즈니스 민첩성의 부족, 그리고 스토리지의 고립과 같이
기존 스토리지 솔루션들이 제공하지 못한 문제들을 해결하며 비상을 위한 기지개를 켜고 있다. <편집자>


PART Ⅰ

“스토리지 가상화는 예측 가능한 스토리지 서비스를 위한 핵심 기술이다”

I/O 성능·스토리지 활용률·관리 효율성 제공 … 어레이·호스트·N/W 가상화 제품 상용화


스토리지 가상화라는 용어는 오래 전부터 사용해 왔지만, 실제로는 사용하는 사람들마다 혹은 이를 언급하는 벤더마다 다른 관점으로 혼용돼 사용되고 있다. 가상화에 대한 관심이 높아지는 현 시점에서, 이에 대해서 가상화라는 사전적 의미 해석부터 시작, 스토리지 가상화에 대한 정의를 수행하고, 이에 대한 필요성과 실제 구현되는 핵심 기술 및 변화의 추이를 언급한다.
| 신창희 한국베리타스 제품컨설팅본부 부장·christina.shin@veritas.com |


아메리칸 헤리티지 영어사전에 따르면 ‘가상화(Virtual)’라는 사전적 용어 해석은, 근본적인 사실, 형태로 존재하지 않으나, 마치 실질적으로 혹은 효과상으로 그러한 것으로 간주되는 것이라고 볼 수 있다.
이 정의에서 살펴볼 수 있는 것처럼, 개체의 가상화는 하단의 구성에 상관없이 핵심 속성을 유지한, 새로운 개체를 구성하는 것으로 볼 수 있다.
예를 들면, 가상 도서관은 읽을 수 있는 문서가 열람되거나 대여될 수 있는 ‘실제’ 도서관의 중요한 속성을 가지고 있지만 건물, 서가, 종이 책과 같은 도서관이 갖는 물리적이고 부수적인 특성은 가지고 있지 않다.
데이터 스토리지는 IT 영역으로서는 최초로 가상화의 개념을 도입한 분야다. 지난 10여 년 동안, 스토리지 시스템은 ‘가상 디스크 드라이브(virtual disk drive)’의 구현으로 설명되곤 했다. 특히 이 개념은 테이프 드라이브와 테이프 미디어(Virtual Tape)를 가상화한 시스템으로 확장돼 사용되기도 했다.
데이터 스토리지는 복잡한 첨단 기술의 총화라고 할 수 있지만, 개념적으로는 디스크 드라이브, 테이프 드라이브, 테이프와 같은 단순한 개념으로 구성된다. 여기에서 데이터 스토리지 장비의 핵심적인 속성은 데이터를 영구적(persistent)으로 저장하고 클라이언트가 요청하는 경우 전달할 수 있다는 것이다.
반면 비핵심적인 속성으로는 장비의 크기, 전력 소모량, 성능, 스토리지 용량과 같은 것들이 있다. 이러한 속성은 장비마다 서로 다르지만 스토리지 장비의 근본적인 성격에 영향을 주지는 않는다.
따라서 데이터를 영구적으로 저장하고 클라이언트의 요청에 의해 전달할 수 있는 개체라면 가상 스토리지 장비라고 부를 수 있을 것이다. 실제로 가상 스토리지 장비는 동일한 제어 구조를 갖는 여러 물리적 스토리지를 포함하는 경우가 많다.
가상 스토리지 장비는 실제로 존재하지 않으며, 같은 유형의 물리적 장비의 특성을 그대로 표현하고 있을 뿐이다. 이러한 표현은 클라이언트(애플리케이션 프로그램)의 I/O 요청에 의한 응답의 형태로 나타난다. 이러한 응답이 실제 장비와 충분히 유사한 형태로 나타난다면, 클라이언트는 장비가 실제로는 존재하지 않는다는 사실을 알 필요가 없다.
이렇게 간단하지만 강력한 개념이 스토리지 가상화를 효과적인 도구로 만들어 주는 것이며, 그 효과를 누리기 위해 애플리케이션을 굳이 변경하는 수고를 들일 필요도 없다. 디스크 드라이브, 테이프 드라이브, 라이브러리, 파일 시스템에 접근 가능한 애플리케이션 또는 시스템 소프트웨어라면 별도의 변경 작업 없이 그와 동등한 가상 장비에도 접근할 수 있다.

스토리지 가상화의 형태
유형에 무관하게, 모든 컴퓨터 스토리지 또는 데이터 개체는 가상화될 수 있다. <그림 1>은 SNIA(Storage Networking Industry Association)가 정의한 스토리지 및 데이터 개체 가상화의 분류법을 보여주고 있다.
<그림 1>의 가장 상단에 위치한 열은 가상화된 개체들을 나타내고, 두 번째 열은 가상화가 실제로 일어나는 시스템의 위치, 그리고 마지막 열은 가상화 기술에 따른 분류를 보여주고 있다. 스토리지 가상화에 대한 언급은, SNIA가 블록(block) 또는 디스크 가상화(Disk virtualization)라고 명명하는 영역을 다루고 있다. <그림 1>에서 음영 처리된 부분은 중점적으로 다뤄지게 될 가상화 유형을 나타낸다.



스토리지 가상화의 필요성
데이터 스토리지 장비의 품질 기준은 매우 단순하다. 스토리지 장비는 성능이 좋고 고장나지 않고(다시 말해 고가용성을 보장하고) 가격이 저렴하고 관리하기 쉬우면 좋은 장비라고 평가된다. 가상화는 이 4가지 기본적인 품질측정기준을 모두 향상시키는데 응용될 수 있다.
폭발적으로 증가하는 스토리지 사용량과 높은 서비스의 가용성에 대한 사용자의 요구 사항은 적정한 I/O 성능, 가용성, 활용률을 포함한 용량 대비 비용과 관리성을 제공하기 위해서 가상화 솔루션의 도입이 요구된다.

·I/O 성능(I/O Performance)
애플리케이션의 성능에 있어 데이터 액세스와 전송에 관련된 속도가 차지하는 비중은 점점 더 증가하고 있다. 예를 들어 데이터의 전송속도가 비디오 재생기의 처리속도를 따라잡지 못한다면 비디오 온디맨드 환경의 구현은 불가능하다고 할 수 있다.
또 신용카드 데이터베이스의 업데이트 속도가 충분히 빠르지 못하다면, 줄을 선 고객들의 불만은 그에 비례해 증가할 것이다. 여기에 가상화 기술을 적용한다면, 여러 스토리지 장비들을 병렬 배치해 애플리케이션 관점에서의 I/O 성능을 향상시키는 스트라이핑(striping)이 가능하다.
·가용성(Availability)
온라인 환경이 일반화되면서 컴퓨터 시스템의 가용성에 대한 요구는 더욱 더 증가하고 있다. 고객들은 단지 ‘컴퓨터가 다운됐다’는 이유로 음식을 살 수 없거나 자동차 연료를 넣지 못하게 됐다는 사실을 납득하지 못한다. 에너지 서비스, 운송 시스템, 공공 안전, 엔터테인먼트 서비스 등 대부분의 산업 분야는 데이터가 필요할 때 제공될 수 있다는 데이터 프로세싱 시스템의 안정성에 의존하고 있다. 데이터는 데이터 스토리지가 ‘가용’한 경우에만 역시 제공이 가능하다.
미러링(mirroring) 기술은 동일한 형태의 두 개 또는 그 이상의 디스크 드라이브를 사용해 디스크 장애에 대비하고 가용성을 향상시킨다. 미러링을 포함하는 데이터 가용성을 향상시키기 위한 기술들(패스 이중화, 미러링, 원격지 백업 등)이 제공된다.

·용량 대비 비용(Cost of Capacity)
디스크 스토리지의 가격이 급격하게 하락하고 있는 반면, 스토리지 사용량 역시 그만큼 빠르게 증가하고 있다. 가상화의 미러링, 원격 복제(remote replication)와 같은 기술은 디스크 사용량의 증가를 더욱 가속화하고 있으며, 이러한 이유 때문에 스토리지 용량에 따른 비용은 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 기업은 스토리지 비용의 절감을 통해 IT 비용을 줄이거나 애플리케이션의 성능 향상에 꾸준히 투자하는 것이 가능하다.
가상화는 여러 장비의 스토리지 용량을 한데 모으거나(aggregate), 유휴 공간을 필요한 다른 서버에 할당(redeploy)하는 것을 가능하게 함으로써, 스토리지의 활용률을 극대화하는 기능을 제공한다.

·관리성(Manageability)
전체 IT 비용 중에서도 가장 빠른 속도로 증가하는 부분이 시스템 구성요소와 기능을 관리하는 데 수반되는 비용이라는 점은 오늘날 IT 업계에서는 상식처럼 받아들여지고 있다. IT 비용을 산정하는 방식은 전문가들마다 서로 다르지만, 스토리지를 구매하는 비용에 비해 5배에서 10배 가까운 비용이 관리에 소요된다는 계산이 일반적으로 통용되고 있는 것처럼 보인다. 때문에 관리 비용은 스토리지 품질의 중요한 측정기준이 된다. 스토리지를 구매하려는 고객은 1명의 관리자가 더욱 더 많은 용량을 관리할 수 있게 해 주는 솔루션을 찾고 있다.

스토리지 가상화 구현 기술
스토리지 가상화에 사용되는 기술은 그 대상이 무엇인가에 따라 또는 의도하는 효과가 무엇인가에 따라 다양하게 구분된다. 디스크 드라이브, 테이프 드라이브, 테이프, 데이터 파일, 파일 시스템 각각에 대해 가상화 기술의 구현이 가능하며 서로 다른 장점을 갖는다.

·디스크 가상화
디스크 드라이브는 고정 길이의 블록에 데이터를 저장하고, 모델 별로 서로 다른 물리 주소 구조(geometry)를 가지고 있다. 여기에는 실린더, 트랙, 섹터 등의 구성, 손상된 미디어를 위해 예비된 공간, 헤드의 위치 잡기, 블록의 위치 정보 확인 등에 관련된 정보들이 모두 포함된다.
디스크 드라이브는 내부 프로세서를 이용해서 이러한 물리 주소 구조를 평면적인 논리적 블록 어드레스(LBA) 형태로 가상화한다. 그 결과로 모든 디스크는 클라이언트 관점에서 거의 동일한 디바이스인 것처럼 보여지게 되며, 전혀 다른 기술을 사용한 새로운 디스크 모델이 나오더라도 기술적인 도입 장벽이 거의 없게 된다.

·RAID: 가상 스토리지의 성능 및 가용성
블록 스토리지 디바이스를 가상화하기 위한 모든 소프트웨어에 기본적으로 RAID(Redundant Array of Independent Disks) 기술이 구현돼 있다. RAID 기술은 모든 데이터 센터 환경에 보편적으로 적용된다.
모든 엔터프라이즈 스토리지 시스템은 I/O 성능, 데이터 가용성, 관리성의 향상을 위해 RAID 기술의 일부를 내부적으로 구현한다. 서버 기반으로 구현되는 RAID 역시 동일한 혜택을 제공하며, 때로는 2가지 이상의 스토리지 시스템을 하나의 볼륨으로 조합함으로써 추가적인 용량, I/O 성능, 가용성 향상 효과를 누릴 수 있다.
어떤 레벨의 RAID 기술을 구현했을 때 최대의 효과를 누릴 수 있는 지 고민하는 경우가 있다. 선택할 수 있는 기술의 종류가 그만큼 다양하며, 각각의 기술이 모두 일정 수준 이상의 I/O 성능을 향상시키고 데이터의 안정성을 확보해주는 기능을 제공하고 있기 때문이다.
이렇게 생성된 가상 디바이스를 이용해 파일 시스템은 포맷, 데이터 파일의 저장과 같은 작업을 수행한다. RAID 시스템에서 제공하는 가상 디바이스는 LUN(Logical Unit)이라는 용어로 불리는데, 가상화된 어레이는 단일 LUN으로 표시될 수도 있고, 컨트롤 소프트웨어에 의해 여러 개의 LUN으로 분리돼 제공될 수도 있다.

·가상 스토리지 가용성
미러 또는 RAID 구성이 전혀 돼 있지 않은 디스크 드라이브에 장애가 발생되는 경우, 데이터는 소실되며 복구가 불가능하다. 이러한 경우 백업된 데이터를 이용해 서비스를 복구하는 것 이외에는 다른 방법이 없다. 하지만 핫 스페어, 핫 스왑 등을 가진 미러 디스크와 같은 고가용성 시스템의 경우에는 복구 방법이 제공된다.
여기에 더해 데이터 센터 전체의 장애에 대비한 원격지에 데이터 복제를 위한 기술이 요구된다. 가상 스토리지의 다운 타임을 최소화하기 위해서는 이중화된 컴포넌트에 문제가 발생하는 경우 자동적으로 교체될 수 있어야 한다. RAID 시스템의 경우 디스크 드라이브, 내부 데이터 경로, 전원, 냉각 장치 등의 컴포넌트가 모두 이중화되며, 서버(그리고 볼륨 매니저)는 클러스터링 소프트웨어를 이용해 여러 개의 그룹으로 구성함으로써 이중화가 가능하다. 스토리지 네트워크는 서버와 스토리지가 서로 분리된 두 개의 네트워크를 통해 연결되도록 함으로써 이중화된다.
RAID 시스템에 의해 구성된 LUN을 서버 기반으로 다시 통합해 대용량의 단일 가상 디바이스를 생성하게 된다. 이렇게 생성된 가상 디바이스는 용량, 성능, 가용성 면에서 모두 뛰어나며, 로드 밸런싱이 가능하므로 개별적으로 구성된 하부의 RAID 시스템 기반 어레이의 성능을 압도한다. 이때 스트라이핑 대신 서버 또는 네트워크 기반 미러링을 적용하는 경우, RAID 시스템의 가용성 향상이 가능하다.

스토리지 가상화 기술의 실제 적용
가상화 컨트롤 소프트웨어가 설치돼 구현되는 실제 적용 상의 기술적 위치는 아래와 같이 구분한다.



·RAID 시스템에서의 블록 스토리지 디바이스 가상화 구현
RAID 컨트롤러에 내장된 프로세서는 용도에 맞도록 최적화돼 있을 뿐 아니라 성능 향상을 위해 특별히 제작된 보조 장치와 함께 설계돼 있기 때문에 기능과 성능 면에서 매우 뛰어나다.
대부분의 엔터프라이즈 RAID 시스템은 복수의 병렬 SCSI 서버 포트 또는 스토리지 네트워크를 통해 하나 이상의 애플리케이션 서버에 스토리지 서비스를 제공할 수 있도록 설계돼 있다.
·애플리케이션 서버에서의 블록 스토리지 디바이스 가상화 구현
서버 기반 볼륨 관리자는 위에서 언급한 장점은 가지고 있지 않지만 RAID 시스템 스토리지에 비해 저렴한 비용으로 대부분의 컴퓨터 환경에서 구현 가능하다는 이점이 있다. 또 볼륨 관리자는 서로 다른 유형의 디바이스를 한 그룹으로 묶거나 가상화하는 것을 가능하게 한다.
이러한 장점 때문에 RAID 시스템에 의해 LUN으로 표현된 가상 디바이스를 다시 한 번 볼륨 관리자를 통해 가상화하는 경우가 많다. 볼륨 관리자는 I/O 성능과 데이터 가용성 향상을 위한 다양한 기능을 제공한다. 예를 들어 서로 다른 RAID 시스템간의 스트라이핑/미러링을 구성할 수도 있고 채널 장애에 대비해 2개 이상의 액세스 경로로 가상 디바이스에 연결되도록 설정하는 것도 가능하다.

·스토리지 네트워크에서의 블록 스토리지 디바이스 가상화 구현
스토리지 네트워크 기술이 대중화된 상황에서, 스토리지 네트워크 인프라스트럭처를 스토리지 시스템 또는 서버와 구분되는 하나의 독립적인 구성 요소로 생각하는 것이 보다 자연스러운 구분법이라 할 수 있다. 스토리지 네트워크는 스토리지 어플라이언스(Storage appliance)에 의해 구성되기도 하고, 좀 더 일반적인 방법으로 스토리지 네트워크를 통해 구성되기도 한다.
스토리지 네트워크 기반의 가상화 도구를 이용하는 경우 어떤 스토리지 디바이스, 어떤 서버든 그 유형에 관계없이 모두 가상화가 가능하다(물론, 실제 구현된 형태에 따라 그 지원범위는 달라질 수 있다).
네트워크 블록 스토리지 가상화 디바이스는 가상화 디바이스가 클라이언트와 물리적 스토리지를 연결하는 데이터 경로 안에 위치하는 인-밴드(In-Band) 방식, 그리고 클라이언트 기반의 가상화 컴포넌트가 스토리지 디바이스와 직접 커뮤니케이션을 수행하는 아웃-오브-밴드(Out-Of-Band) 방식의 두 가지로 구분된다.
다양한 스토리지 가상화 기술이 개발되고 활용돼 왔으며, 이제 가상 스토리지는 매우 유용하고 다채로운 기술 분야로 성장했다. 현재 스토리지 가상화의 구현 위치에 대한 장, 단점 분석에 대한 논의가 열기를 띠고 있다. 어레이 기반, 호스트 기반 가상화, 어플라이언스 기반의 가상화가 시장에 이미 출시돼 있다.
이미 언급했듯이, 전체의 통합 관리, 안정성, 성숙도, 가용성과 성능을 제공하는 데에는 고객 환경에 따라서 고려할 수 있는 솔루션이 장, 단점이 있고 상호 보완적인 측면의 활용이 가능한 측면도 존재한다.
지속적으로 표준화가 가속화되고, 대용량, 복잡한 이기종 플랫폼, 스토리지 네트워크 환경을 지원하기 위한 솔루션의 변화가 하루가 다르게 새로워지고 있으며, 가상화 기술은 궁극적으로 대용량 스토리지 서비스를 수용하는데 원하는 속도, 가용성, 스토리지 활용률 증대 기능과 관리성을 가진 예측 가능한 ‘스토리지 서비스’를 제공할 수 있는 기반을 제공하는 핵심 기술로 구현될 것이다.
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