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1회 : IP SAN 스토리지 이해
IP SAN스토리지
2008년 01월 15일 00:00:00 데이터넷
“더 쉽고, 더 저렴하고, 더 안정적으로”

저렴한 비용과 편리한 기능으로 시장 성장 … 가상화 환경에서 성능 ‘톡톡’


국제 인터넷 표준화 기구(IETF: Internet Engineering Task Force)에 의한 2003년 표준화 이후 iSCSI를 기반으로하는 IP SAN 스토리지의 도입이 일반화 되고 있다. 파이버 채널 방식과 같은 안정성을 보장하며 쉽고 저렴한 비용으로 접근 하고 있는 IP SAN에 대한 이해를 통해 성인으로 성장한 IP SAN의 요소기술과 최근 화두가 되고 있는 가상화 환경에서의 200% 활용방안에 대해 살펴본다. <편집자>

연재순서
1회 : IP SAN 스토리지 이해 (이번호)
2회 : 지능형 IP SAN 스토리지
3회 : 가상화 환경에서의 IP SAN

김일동 // 이퀄로직코리아 지사장
idkim@equallogic.com

SAN(Storage Area network) 스토리지에 대한 신뢰성, 성능, 통합 등의 이점으로 인해 2000년대 초반부터 이미 친숙해진 주황색의 파이버채널(FC)에 의한 접속방식에 대한 의구심이 없이 수년간 사용을 하고 있다.

어떤 스토리지 방식을 적용할 것인가?
SAN은 DAS(Direct Attached Storage)에 비해 전체적인 비용을 줄일 수 있으나, 이런 환경을 전개하기 위해 초기에 대량의 FC 장비에 대한 투자는 물론, 몇일 또는 몇주간에 걸친 설치기간로 인한 프로젝트 지연과 운영을 위한 인력에 대한 전문적인 교육훈련이 필수적이었다. 이러한 이유로 경영층에서는 DAS에 대한 투자에 대비해 어느 시점에서 FC SAN이 투자대비수익이 발생하는지 정확히 확인을 할 수 없는 상황에서 기술진의 요청에 의해 과도한 투자를 계속할 수 밖에 없었다.
이미 IP SAN을 도입한 업체들의 실무자는, 처음 IP SAN 스토리지가 도착하고 일상적인 랙마운트 작업을 마친 후 경험상 바인딩, 조닝, LUN 마스크, WWN 등의 복잡한 초기 구성 미팅을 예상했다. 하지만 마치 노트북이 하나 새로 들어 왔을 때 처럼 IP 어드레스를 할당하고 20분만에 서버에서 디스크 볼륨을 구성하고 오라클 데이터 영역으로 서비스가 개시되는 순간들을 기억하고 있다. 투자비용 등의 복잡한 ROI 계산을 뒤로하고 서비스 시간의 최적화만으로도 이미 IP SAN 스토리지를 도입한 업체는 경쟁력이 향상된다.
IP SAN은 컴퓨터 통신에서 표준으로 사용되고 있는 이더넷을 통한 스토리지 접속을 통하여 기존의 운영방식을 그대로 사용하는 환경을 제공한다. 경영자 입장에서는 기존의 네트워크 환경을 그대로 활용하며 스토리지를 활용할 수 있게 됨에 따라 추가 투자의 부담이 줄게 되며, 빠른 성능을 위해 네트워크 스위치의 추가나 업그레이드만을 수행하면 기존의 관리 인력에 대한 별도의 교육이나 전문가의 영입이 없이 운영을 할 수 있게 된다. 단지 우리에게 익숙한 이더넷(LAN) 케이블을 스토리지에 연결하는 것만으로 대용량의 SAN 스토리지를 사용하게 된다.
월요일에 IP SAN 스토리지를 주문하면, 금요일에는 그 효과와 운영의 편리성을 확인할 수 있도록 완벽한 솔루션이 제공되고 있는 것이다.


FC 인가? IP 인가?
IT 관리자는 경비 절감에 대한 다양한 방안을 고려한다. 주요 데이터베이스서버 등은 이미 통합작업을 통한 서비스가 일부 진행되고 있다. 하지만 수많은 서버에서 아직도 사용되고 있는 DAS 방식의 스토리지에 대해서는 이미 관리의 편리성, 신뢰성 및 성능의 증가 등을 고려해 다수의 서버에는 SAN 환경이 전체적인 비용을 절감해 준다는 것에 대해 입증이 돼 있다. 또한 통합을 통해 마이그레이션이나 재배치시에도 서비스시간을 보장해 준다는 것은 알려진 사실이다. SAN으로 스토리지를 구성하는 것에 대하여 결정을 했다면, 다음 단계는 두가지 기술 중 하나를 선택해야 한다.
몇가지 사례을 토대로 스토리지 접속 기술에 대한 선택의 경험을 살펴본다.
이미 4년전, 온라인 임상데이터 시각 분석 도구를 개발하던, 모 병원의 IT 프로젝트관리자는 예상외로 급격하게 증가하는 데이터량으로 인해 이를 해결할 수 있는 스토리지가 필요하게 됐다. DAS는 이미 해결책이 될 수 없었으며, NAS는 RDMS의 블록 I/O를 지원하기 위해 빠른 성능과 게이트웨이 서버 구성이 필요해 검토 대상에서 제외됐다.
당시는 FC SAN 스토리지가 일반적이 구성이었으나, 전체 프로젝트 예산이 넉넉하지 않은 상태에서 높은 투자비용이 고민거리였다. 사실 더 중요한 것은, 설치시까지의 소요시간 동안 개발 공정에 무리가 발생할 것이 예상됐다. IETF에 의한 iSCSI 표준이 제정되고 불과 몇 달 후이었지만, 그의 선택은 IP 스토리지였다.
단지 기가비트 이더넷 스위치와 IP SAN 스토리지를 긴급하게 주문했고, 다음날 배달된 장비는 차한잔을 마실 시간도 되지 않아 개발자들에게 랜을 통해 할당이 되고, 성공적으로 프로젝트를 완료했다.
다른 예를 살펴보면, 친환경(Green) 경영으로, 물 부족 지역에 장기적이며, 가뭄을 방지하기위한 바다물 탈염을 통한 보다 청정한 물을 공급하는 한 업체는 IP SAN 스토리지를 도입하고 3년간 TCO를 분석한 결과 FC SAN에 비해 57%의 비용절감 효과가 발생함을 알았다.
회사 내부에서는 기존의 FC SAN을 업그레이드하자는 의견이 있었으나, 표준을 준수하는 IP SAN을 도입한 배경은, 재난을 대비한 원격지 복구 환경을 운영하기 위해 필요하던 고가의 많은 광전송 관련 장비 및 솔루션 소프트웨에 대한 투자를 중단하고 IP를 통한 단순한 전송으로 장애 포인트 및 관리 요소를 최소화했다.


IP SAN 스토리지 선택한 주요 이유
- DAS(일반적으로 인터널디스크)에 비해 관리 및 운영의 효율화
- 빠른 설치 및 재배치, 마이그레이션의 신속성
- 기존 네트워크 인프라의 활용함으로써 FC환경 대비 월등한 경제성


IP SAN 환경에서의 서버와 애플리케이션 환경
iSCSI(Internet Small Computer System Interface) 통신 프로토콜을 사용하기 위해 접속을 필요로 하는 서버에는 ‘iSCSI 이니시에이터 드라이버’를 필요로 한다. 새로운 프린터나 스캐너 등의 장치를 추가할 경우 해당 장비를 원활하게 사용하기 위해 설치되는 드라이버와 유사한 개념이다. 이더넷상에 구현된 SCSI 명령어를 전달해 처리하는 모듈이다. iSCSI 이니시에이터는 일반적으로 사용되는 윈도, 리눅스 및 유닉스 버전을 지원하고 있으며, OS CD나 인터넷을 통해 다운로드가 가능하다.

네트워크 성능
기가비트 이더넷(10Mbps)은 IP SAN으로 연결된 각각의 서버간에 충분한 네트워크 대역폭을 제공하기 위해 대부분 사용이 된다. 일반적으로 사용되는 꼬은 구리선 네트워크케이블인 카테고리 5e(Cat. 5e)와 RJ-45 잭을 그대로 사용하게 된다. 여러분의 PC에 연결돼 매일 사용되는 네트워크 케이블과 같다.
만일 기존 네트워크가 페스트 이더넷(100Mbps) 환경이었다면, 스위치를 기가비트 스위치로 교체하는 것만으로도 간단히 업그레이드가 가능하다. 만일 고성능을 필요로 하지 않으나, 대용량의 스토리지가 필요한 경우라면 기존의 100Mbps에서 사용하는데도 아무런 기술적 제약사항은 없다. 반대로 1000Mbps환경으로의 전환시에도 사용자 환경의 변화없이 사용 가능하다.
대부분의 경우에는 IP SAN 전용의 기가비트 스위치를 분리하거나 논리적으로 VLAN(Virtual LAN)을 구성해, 서비스 네트워크와는 분리해 트래픽을 효율적으로 관리한다.


CPU 사용량 고려
TCP/IP위에서 실행되는 iSCSI는 DAS나 FC SAN에 비해 각 해당 서버의 CPU를 사용해 프로토콜을 처리한다. 하나의 CPU를 사용하는 윈도 2003서버에서 추가 기능이 없는 고전적인 NIC를 이용, 초당 40MB의 I/O를 발생하는 경우 약 10%의 부하가 발생한다.
서버의 애플리케이션 부하로 인해 여분의 CPU자원이 부족한 경우는 일반적인 네트워크 인터페이스 카드(NIC)가 아닌 ToEs(TCP Offload Engines) NIC를 사용하게 되면 TCP/IP의 처리를 위한 자원을 NIC자체가 처리하게 됨으로써 부하를 줄이게 된다. 이미 많은 서버에서는 ToE NIC가 기본적으로 사용되고 있다.
FC와 마찬가지로 HBA(Host Bus Adapter)를 사용해 큐로직, 아답텍, 인텔, 아키텍에서 제공하는 iSCSI HBA를 적용하는 경우는 자체의 하드웨어 액셀러레이터에 의해 서버에 최소의 영향은 물론 리모트 부트 기능까지 제공됨으로써 활용 범위를 확대할 수 있다. 리모트 부트에 대한 내용은 다음호에서 좀 더 자세히 소개 한다.

고가용성 및 신뢰성
SAN 스토리지는 이중화된 컨트롤러와 RAID 기술을 기본적으로 활용하면서 애플리케이션의 가용성 증대와 장애시 비상대기 서버로의 빠른 접속을 기능을 지원한다. 이런 연결을 보장하는 스위치(IP 또는 FC)는 가용성을 증대하기 위해 이중화를 구성하는 것을 권고하고 있다. 이중화된 경로는 제공하게 됨으로써 안정성의 증대는 물론 평상시에는 동시에 데이터를 전송함으로써 효율을 높인다. 8차선 도로가 1차선에 비하여 동시에 많은 물류량을 처리하며, 특정 차선에 장애가 생겨도 계속 소통되는 것과 마찬가지다.
불행하게도 파이버채널 환경에서 이중경로를 사용하기 위해 추가의 솔루션 비용을 부담해야 했다. 또한, iSCSI 프로토콜 메시지에는 CRC기능을 통항 전송시 발생하는 에러에 대해 정합성을 보장하고 있다. TCP에 의한 체크섬 에러발생을 감지하는 것 보다 한단계 높은 정합성을 보장한다.

네트워크 보안
통념적으로 IP SAN은 이더넷을 사용함으로써, 해킹 등에 대한 보안에 허술할 것이라고 상상할 수 있다. 하지만 서버에서 스토리지에 접속하기 위해서는 서버자체가 보안인증을 거쳐야하는 매커니즘은 FC SAN에 비해 강력한 인증과정이 제공된다. 그래도, 네트워크상의 보안이 걱정되면 기본의 FC처럼 별도로 분리된 전용 네트워크를 구성해 보안을 강화하면 된다.


네트워크 관리성
30년 이상 사용했던 이더넷의 관리기법을 그대로 사용함으로써 관리자에 대한 특별한 교육이나 새로운 관리도구의 도입이 최소화된다. 위에서 언급한 HBA 카드 iSCSI를 사용하면 추가 관리를 위한 예외적인 절차가 필요하다.

스토리지 선택시 고려 사항
스토리지 가상화, 스냅샷, 원격지 복제, 자동화된RAID 구성, 자동화된 성능 최적화 및 스토리지간의 부하 분산 등의 향상된 기능이 제공되는 저렴한 비용의 스토리지 환경을 IP SAN이 제공한다. 따라서 몇몇 제품이 이미 시장에 공급이 되고 있으며, 대형 스토리지 업체가 본격적인 진입을 위한 초읽기에 들어가고 있다.
IP SAN의 공급 업체를 선정할 때는 솔루션의 완성도 및 전체 비용을 신중하게 고려해야 한다. 이 경우 이퀄로직의 경우처럼 전체 솔루션을 스토리지에 기본으로 공급하는 경우 최상의 대안이 될 수 있다고 할 수 있다.
스토리지의 선택에 있어서 우선 고려할 사항은 추가 어레이가 필요한 경우에 새로운 영역에 대해 자동적으로 재 배치가 기존 어레이와 손쉽게 이뤄져서 성능이 로드밸런스가 되는 확장성을 검토해 결정해야 한다.

IP SAN 시장 동향
데이터의 폭발적인 증가, 가상화 기술을 기반으로 한 효율성 추구인 스토리지의 해결책인 IP SAN은 이미 미국에서 급성장이 이를 입증하고 있으며, 조사기관의 자료에 의하면, 3~4년 뒤에는 전체 외장형 스토리지 시장의 수요에서 FC를 앞지를 것으로 예측하고 있다.
이는 FC가 4~8Gbps의 전송 능력을 가지는 것에 비해 10Gbps 이더넷이 활성화되며 활력을 불어 넣고 있다. 또한 전체 서버의 접속방식에 있어서는 2009년에는 FC 스토리지 보다 많은 사용을 보일 것이다.
스토리지의 도입에 있어서 성숙한 IP SAN은 저렴한 비용과 편리한 관리 기능을 제공하면서 FC 스토리지의 안정성을 함께 추구하는 IT의 흐름이다. 다음호에서는 이와 관련된 보다 지능화된 세부적인 기능에 대해 살펴본다.
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