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광역 데이터 서비스 솔루션으로 왠 성능 한계 극복
Tech Guide - WDS
2006년 09월 14일 00:00:00
광역 데이터 서비스 솔루션으로 왠 성능 한계 극복
분산기업 환경 위한 핵심 툴 … 효율적인 조직 통합 환경 구현

손용락 // 리버베드코리아 부장 henryson@riverbed.com

분산기업 환경은 그 규모와 형태에 있어 매우 다양한 양상을 보인다. 소규모 기업 환경에서도 전 세계를 연결하는 네트워크 구성을 종종 찾아 볼 수 있고, 대규모 기업 환경에서는 아무리 단순한 형태의 네트워크를 구성하는 경우에도 결코 단순하지 않기 때문이다. 또 복잡한 네트워크 구성의 경우, 다양한 복제 기능과 연계 기능이 서로 얽힌 형태로 구성되기도 한다. 즉, 분산기업 환경은 왠(WAN)을 이용해 조직의 효율적인 통합환경을 구현해야 한다는 과제를 안고 있다. <편집자>


왠을 이용해 조직의 효율적인 통합 환경을 구현해야 한다는 과제를 안고 있는 분산기업은 왠을 이용한 원격 사무실(remote office)의 연결 문제와 긴밀한 연관성을 갖는다. 왠 환경의 비효율성으로 인해 원격 사무실에서 사용하는 애플리케이션의 성능이 저하되거나 정보관리가 제대로 이뤄지지 않는 경우를 쉽게 찾아 볼 수 있다. 이러한 문제는 생산성 저하와 매출 감소로 이어지기도 한다. 왠 리소스를 효율적으로 활용하지 못하는 대표적인 예로는 네트워크 대역폭을 과다한 수준으로 업그레이드하거나 원격 사무실의 IT환경을 관리하는데 지나치게 많은 인력을 투입하는 경우를 들 수 있다.


분산 기업 환경이 당면한 과제
그렇다면 이러한 문제의 근본 원인은 무엇일까. 분산 환경은 일반적으로 네트워크 자원이 풍부한 코어(core)와 상대적으로 빈약한 네트워크를 갖는 변경(fringe)으로 구성된다. 코어에는 대부분의 서버와 클라이언트, 그리고 네트워크 자원이 집중되는 반면 변경에는 상대적으로 빈약한 자원이 존재한다.
코어의 경우, 클라이언트와 서버간 커뮤니케이션은 랜(LAN)의 속도로 이뤄지지만, 변경에서는 왠의 속도로 처리된다. 왠 대역폭은 일반적인 랜 대역폭의 1% 또는 그 이하 수준에 불과할 뿐 아니라 왠 환경에서 수반되는 네트워크 지연(latency)은 랜의 100배 또는 그 이상에 이르기도 한다.
이러한 사실을 감안하면 왠이 랜과 같은 수준의 성능을 내도록 함으로써 원격 사무실 환경의 업무 효율성을 개선하는 방안을 고려해 볼 필요가 있을 것이다. 과거에는 이와 같은 시도가 매우 제한적인 형태로만 이뤄졌으며, 기본적으로 로컬 서버, 캐시(cache), 그리고 압축 및 TCP 최적화를 위한 장비들을 조합하는 방법이 사용됐다.


광역 데이터 서비스 솔루션
왠이 랜과 같은 수준의 성능을 내기 위해서는 기본적으로 다음과 같은 두 가지 조건이 충족돼야 한다. 먼저 왠 환경에서 심각한 성능 저하 현상을 보이는 애플리케이션 또는 프로토콜의 성능을 극적으로 개선할 수 있어야 하고, 또 네트워크를 통해 전달되는 다양한 프로토콜을 효과적으로 처리할 수 있어야 한다.
왠 환경의 전반적인 성능을 향상시키기 위한 포괄적 솔루션을 광역 데이터 서비스(WDS ; Wide-area Data Servi ces)라 부른다. 여기서 광역(Wide)이란 단순히 왠을 의미하는 것이 아니며, WDS가 광범위한 영역에 적용될 수 있음을, 그리고 다양한 유형의 성능 문제를 개선할 수 있음을 의미한다. WDS는 비효율성의 문제를 해결하기 위한 방안일 뿐 아니라 다른 방법으로는 성취 불가능한 목표를 달성할 수 있게 하는 솔루션이다.
필요하다면 원격 사무실에 구축된 서버와 디바이스를 걷어 내고, 네트워크 서비스와 WDS만으로 원격 인프라를 구축하는 방법으로 비용을 대폭 절감하고 관리수준의 개선이 가능하다. 또 로컬 서버가 구축되지 않은 원격 사무실에 WDS를 구현함으로써 생산성의 향상도 가능한 솔루션으로 다음과 같은 특징이 있다.
▶ 파일 서버, 메일 서버, NAS(Network Attached Storage), 백업 시스템 등 원격 사무실 환경에 분산된 형태로 존재하는 인프라스트럭처를 통합한다.
▶ 다른 지역, 심지어 다른 대륙에 위치한 대용량 파일을, 마치 같은 건물 내에 있는 것처럼 공유할 수 있다.
▶ 장거리 왠 연결을 통해 백업 및 데이터 복제 작업을 수행하고, 주어진 백업 윈도 안에서 작업을 완료한다.
▶ 기존 왠 회선을 업그레이드하지 않고도 보다 많은 서비스를 이용할 수 있다.
성능병목과 왠 성능
성능병목(bottleneck)의 문제에 대해 좀 더 자세히 논의해 보자. 일반적으로 왠 연결은 랜 링크 링크에 비해 낮은 대역폭과 높은 지연을 갖는다. 하지만 이러한 환경이 실제 애플리케이션 성능에 어떤 영향을 미치는 걸까. 성능 병목은 크게 네가지 유형으로 나눠 볼 수 있는데 그 중 세 가지는 네트워크 지연이고, 나머지 한 가지는 대역폭과 관련된다.
대역폭과 관련된 성능병목은 매우 간단하게 설명할 수 있다. 어떤 애플리케이션도 사용 가능한 대역폭을 초과하는 속도로 데이터를 전송할 수 없기 때문이다. 네트워크 지연에 관련된 세가지 성능병목은 그 개념이 그리 간단하지 않으며, 주로 대역폭 문제가 존재하지 않는 환경에서 확인된다. 성능병목이 존재하는 경우, 애플리케이션은 사용 가능한 대역폭이 충분한 경우에도 효율적으로 대역폭을 이용하지 못하게 된다.


성능병목 #1
성능병목의 첫 번째 경우는 TCP 프로토콜의 엔드 투 엔드 검증(acknowledgement) 메커니즘에 그 원인이 있다. TCP는 윈도 사이즈를 통해 클라이언트/서버 간에 한 번에 전송할 수 있는 패킷의 용량을 제한한다. 윈도가 가득 찬 경우, 수신자가 이미 전송된 데이터에 대한 확인 메시지를 보내오기 전까지 전송자는 더 이상의 데이터를 전송할 수 없다.
링크의 실제 처리속도는 TCP 프로토콜이 최대 윈도 사이즈의 데이터를 전송한 후 확인 메시지를 전달받는 속도를 결코 초과할 수 없다. 따라서 최대 윈도 사이즈가 지나치게 작게 설정된 경우 주어진 대역폭을 100% 활용할 수 없게 된다.
이론적으로 보면 이러한 성능병목이 발생할 가능성은 낮다. TCP에서 높은 수치의 윈도 사이즈를 설정하기 위한 메커니즘이 잘 정의돼 있을 뿐 아니라 대부분의 운영체제가 이러한 메커니즘을 내부적으로 구현하고 있기 때문이다. 하지만 실제 환경에서 클라이언트/서버 설정은 일반적으로 왠보다는 랜 환경에 적합하도록 설정돼 있으며, 왠 지연율을 감안한 TCP 설정을 사용하는 경우는 찾아보기 어렵다.
지연이 낮은 경우에는 대역폭이 100% 활용되지만 40ms 이상의 지연이 발생하는 시점부터 성능병목의 효과가 대역폭 병목을 넘어서는 경향이 나타난다.
T1 환경의 그래프는 거의 일직선처럼 보이지만 네트워크 지연이 증가함에 따라 T3 링크에서의 처리속도가 매우 급격하게 저하된다. 지연율이 40ms를 넘어서는 시점 이후의 T3 처리속도는 T1과 비교해서 전혀 나을 것이 없다.

성능병목 #2
두 번째 성능병목은 TCP의 슬로우-스타트(slow-start) 알고리즘과 혼잡제어(congestion-control) 알고리즘이 원인이다. 앞서 설명한 첫 번째 성능병목은 최대 윈도 사이즈의 제한으로 인해 발생하지만 두 번째 성능병목은 TCP 프로토콜이 항상 최대 윈도 사이즈를 사용하는 것은 아니라는 사실이 원인이 된다. TCP는 이전의 전송작업이 성공적인 경우 윈도 사이즈를 점진적으로 증가시키는 반면 이전 전송작업이 실패한 경우에는 윈도 사이즈를 급격하게 줄인다.
대역폭이 충분하고 네트워크지연이 높은 환경에서 이러한 동작 방식은 주어진 대역폭을 충분히 활용하지 못하게 만드는 결과를 초래한다. 그러나 이러한 현상은 일반적으로 LFN(Long Fat Network) 환경에서 주로 발생하며, T1 연결과 같은 환경에서는 문제가 되지 않는다.

성능병목 #3
세 번째 성능병목은 TCP의 상위에서 동작하는 애플리케이션 프로토콜에 의해 발생한다. 앞에서 TCP 프로토콜의 윈도 사이즈가 충분히 높게 설정되지 않은 경우 대역폭이 아무리 충분해도 이를 효과적으로 활용할 수 없다고 설명한 바 있다. 마찬가지로 링크의 실제 처리속도는 애플리케이션 프로토콜이 최대 윈도 사이즈의 데이터를 전송한 후 ACK 메시지를 전달받는 속도를 결코 초과할 수 없다.
왠 환경을 감안해 설계된 애플리케이션 프로토콜(예: HTTP, FTP)에서는 이러한 문제가 거의 발견되지 않는다. 하지만 랜 환경만을 가정해 설계된 프로토콜(예 : MS의 CIFS 파일공유 프로토콜)에서 이 세 번째 성능병목으로 인해 성능이 심각하게 저하되는 경우가 발견된다.
두 프로토콜 모두 네트워크 지연이 증가함에 따라 처리속도가 급격하게 감소하는 경향을 보이지만 CIFS의 경우 그 변화가 더욱 두드러지게 나타남을 확인할 수 있다. 왠 환경에 최적화된 애플리케이션의 경우에는 TCP 프로토콜이 성능병목의 원인으로 작용할 가능성이 높다. 그러나 CIFS와 같은 프로토콜의 경우, TCP 프로토콜이 완벽하게 최적화 돼 있고, 대역폭이 아무리 충분하다해도 네트워크 지연에 따른 성능저하를 피할 수는 없다.

광범위한 적용 가능한 WDS
과거의 왠 성능관련 기술은 성능병목 현상의 일부 또는 몇 가지 프로토콜에 제한적으로만 적용 가능한 솔루션으로 개발됐다. <표 1>에서 확인할 수 있듯 다양한 프로토콜 성능병목문제를 포괄적으로 관리할 수 있는 솔루션은 최근까지 존재하지 않았다. WDS는 과거 서로 분리된 영역으로 간주돼 왔던 다음과 같은 4가지 기술을 조합하고 있다.
· 고성능, 디스크 기반 데이터 축약(data reduction)
· TCP 최적화(optimization)
· 애플리케이션/프로토콜 최적화
· 캐싱(caching)
WDS는 멀티-프로토콜, 멀티-애플리케이션 기술로 다양한 종류의 성능병목 현상에 대한 포괄적인 대처방안을 제공하는 것이 특징이다. WDS는 과거 개별적으로 존재하던 기술들을 논리적으로 조합하고 일반화한 기술이다.

WDS 솔루션 적용효과
WDS는 다양한 형태의 엔터프라이즈 네트워크에 적용할 수 있다. 특히 왠은 분산기업 환경의 핵심적인 인프라스트럭처 구성요소로 활용되고 있으며, 핵심 비즈니스 프로세스에 지대한 영향을 미치는 한편 기업의 목표 달성에 심각한 장애요소로 부각되기도 한다. WDS 솔루션이 제공하는 혜택은 다음과 같다.

· 애플리케이션 가속화
많은 비즈니스 프로세스가 왠 환경을 기반으로 하는 애플리케이션을 통해 구현되고 있다. 사용되는 애플리케이션은 윈도 파일공유와 같은 단순한 기능에서 매우 복잡한 커스텀 애플리케이션에 이르기까지 다양하다. 어떠한 경우든 왠이 중간에 자리잡고 있는 경우 애플리케이션이 기대한 만큼 성능을 보여주는 경우는 매우 드물다. 특히 리버베드의 스틸헤드(Steelhead) 어플라이언스는 윈도, 익스체인지, FTP, 백업 등의 애플리케이션 실행 속도를 최대 100배 수준으로 향상시켜 주는 한편 사용자는 위치에 관계없이 랜과 동등한 수준의 성능 경험이 가능하다.

· 원격 사무실 데이터 백업
원격 사무실의 데이터를 백업하는 과정에서 처리해야 하는 데이터의 양은 실제로 그리 많지는 않다. 하지만 낮은 대역폭과 높은 지연율을 갖는 왠 링크에서 백업 데이터를 전송하는 경우, 처리속도가 급격하게 저하되고 주어진 백업 윈도내에서 작업을 완료하지 못하는 경우가 자주 발생한다. 이러한 이유 때문에 대부분의 IT관리자들은 각 원격 사무실에 테이프 오토로더와 같은 백업 디바이스를 개별적으로 설치하는 방법을 선택하곤 한다.
그러나 개별 사무실별로 설치된 백업환경에서 발생되는 성능문제, 디바이스 장애 등에 대처하기란 쉽지 않다. 리버베드 WDS 등의 솔루션을 사용하면 왠 링크를 통한 백업에 소요되는 시간을 극적으로 단축할 수 있을 뿐 아니라 새로운 형태의 데이터보호 환경 구현도 가능하다.

· 데이터 복제
데이터 복제 기술은 재해복구, 또는 데이터 익스포트(export) 등의 용도로 활용되고 있다. 리버베드의 WDS 솔루션은 데이터 복제 프로세스의 실행 속도를 10배 이상 향상시키는 효과를 제공하는 것이 특징으로 스냅미러(SnapMirror)처럼 이미 성능 최적화가 된 솔루션을 이용하는 경우에도 왠 링크를 통해 전달되는 중복적인 트래픽을 제거하고 TCP 계층을 최적화함으로써 극적인 성능개선을 가능하게 한다. 스틸헤드와 스냅미러 이 두 가지 솔루션을 조합해 사용하는 경우 데이터 복제에 소요되는 시간을 효과적으로 단축할 수 있다.

· 사이트 통합
데이터센터 내부의 통합을 위한 툴은 다양하게 존재하지만 최근까지도 원격 사무실의 인프라스트럭처를 데이터센터와 통합하기 위한 솔루션은 거의 찾아보기 어려웠던 것이 사실이다. 리버베드 스틸헤드 어플라이언스는 파일 서버, 이메일 서버, NAS, 로컬 테이프 백업 등의 인프라스트럭처 통합을 용이하게 할 수 있다. 따라서 기업은 각각의 인프라스트럭처 컴포넌트를 순차적으로 데이터센터 내부로 마이그레이션하거나, 모든 인프라를 일괄적으로 통합해 서버리스 오피스(serverless office) 환경을 구현할 수 있다.

· 인소싱(In-sourcing)
분산환경을 관리하다 보면 어떤 사이트에서는 자원이 심하게 부족한 반면 또 다른 사이트에서는 자원이 남아도는 경우를 종종 발견하게 된다. 리버베드 스틸헤드 어플라이언스는 보다 유연한 정보/애플리케이션 공유 환경을 구현하고, 외부 컨설턴트 또는 기술지원 인력을 사용하는 대신 내부의 유휴 리소스를 효과적으로 활용할 수 있는 방안을 제시한다. 이러한 인소싱을 통해 비용을 절감하고 자원의 균등한 배분을 실현하는 것이 가능하다.

· 대역폭 최적화
단순히 왠 회선의 업그레이드 시기를 늦추는 것을 목적으로 하는 경우에도 WDS 어플라이언스가 도움이 될 수 있다. 리버베드 스틸헤드 어플라이언스는 왠 트래픽의 60~80%를 경감하는 효과를 제공, 기존 왠 회선을 통해 더 많은 사용자에게 서비스를 제공하는 한편 VoIP와 같은 새로운 애플리케이션을 추가하고, 왠 업그레이드 비용을 절약할 수 있다.

근본적인 기업환경 개선
이처럼 WDS 솔루션은 분산기업 환경을 위한 핵심 툴로 활용될 수 있다. 즉, 단일 솔루션을 통해 왠 트래픽을 경감하고, 애플리케이션 성능을 개선하고, 통합 프로젝트를 지원하는 한편 효율적인 데이터보호 환경의 구현을 가능하게 한다. 즉, 기존 솔루션들과 비교해 보다 포괄적인 기능 제공을 통해 기업환경을 근본적으로 개선할 수 있는 것이다.
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