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[Tech] 멀티코어, 스토리지 성능 진일보 주춧돌
스토리지 성능 가늠자 ‘멀티코어’ … 성능·가용성 ‘일석이조’
2013년 11월 19일 18:48:20 데이터넷 webmaster@datanet.co.kr

IT 기술이 눈부시게 발전하면서 비즈니스의 속도를 끌어올리고 있다. 비즈니스의 속도 향상은 다시 IT의 기술 진화를 재촉하면서 오늘날 IT의 혁신 속도는 F1 차량의 속도만큼이나 빠르게 진화하고 있다. IT 전부분이 새로운 기술을 받아들이면서 혁신을 거듭하는 가운데 스토리지 역시 멀티코어 프로세서와 플래시라는 새로운 기술을 수용하면서 큰 폭의 변화를 이뤄내고 있다. EMC가 새롭게 발표한 VNX를 통해 차세대 스토리지의 혁신을 살핀다. <황성우 한국EMC 글로벌 서비스 차장 / sungwo.hwang@emc.com>

최근 CPU의 성능이 비약적으로 향상되고 또한 적용되는 코어 수가 급격히 늘어남에 따라 코어의 처리 방법론이 중요한 이슈가 되고 있다. 특히, 서버와 스토리지 업계에서는 늘어나는 CPU코어를 보다 효율적으로 처리하는 것이 향후 비즈니스에서도 중요한 과제가 되는 만큼 이에 더 많은 고심을 하고 있다.

불과 2년 전만해도 기존의 아키텍처로 충분히 코어를 처리할 수 있었기에 코어를 처리하는 병렬처리 방식은 그렇게 중요한 이슈가 아니었다. 하지만 최근 많은 기업들이 앞다퉈 최신의 고성능 CPU를 장착하고 코어 수가 늘어남에 따라, 기업의 스토리지 담당자들은 단순한 고민을 넘어 증가된 코어를 보다 비용효율적으로 빠르게 처리해야 하는 중대한 과제를 안게 됐다. 서버에 비해서는 상대적으로 적지만 스토리지 역시 많은 서비스 프로세스가 있고 이 서비스 프로세스에는 각각의 할당된 CPU 코어가 존재하기 때문이다.
특히 특정 CPU 코어에서 다양한 서비스 프로세스를 효율적으로 처리해야 하는 스토리지 코어 최적화는 많은 스토리지 담당자들이 고심하고 있는 이슈 중 하나다. 여러 개의 서비스들이 동작을 하다 보니 CPU를 많이 사용하는 프로세스와 적게 사용하는 프로세스가 동시에 존재하게 된다. 이 때 CPU 코어 사용률이 높은 프로세스가 임계점에 다다르는 경우, 이 프로세스에 의해 다른 코어를 사용하는 서비스 정체돼 스토리지의 전체적인 성능을 저하시키는 결과를 초래한다.

예를 들어, 코어 0번, 1번을 각각 사용하는 RAID(Redun dant Array of Inexpensive Disk) 제어 서비스와 IO 제어 서비스가 있을 때 코어 0번의 서비스가 100%에 달하는 사용률을 보이면, 코어 1번의 IO 제어 서비스는 코어 0번의 RAID 서비스가 다음 IO 서비스를 처리할 수 있는 상황이 될 때까지 기다려야 한다. 이는 각 서비스 프로세스가 독립적으로 동작하는 것이 아니라, 하나의 프로세스가 수행 된 후 다음 프로세스가 시작되는 형태로 서로 연결되어 있는 경우가 대부분이기 때문이다. 그래서 만일 이런 처리 절차들이 동시에 병렬로 처리할 수 있다면, CPU의 처리 성능을 비약적으로 향상시키는 것은 물론 CPU 전체의 가용성을 극대화할 수 있게 된다.

   

CPU 코어 병렬처리, 스토리지 성능 ‘좌우’
스토리지 역시 서버와 유사한 OS를 갖고 있고 여러 가지 서비스 프로세스들이 동작 하게 되는데 앞에서 언급한 CPU의 동작방식, 즉 병렬처리 방식을 스토리지에 적용하게 되면 기존에 가지고 있던 스토리지의 솔루션에 많은 변화를 줄 수 있다.

특히 스토리지는 성능 및 공간 효율성을 향상시키기 위한 기능을 갖고 있어 스토리지 CPU와 메모리 사용에 일정 부분 영향을 미치게 된다. 따라서 이들 기능을 사용하면서 동시에 스토리지 성능에 영향을 미치지 않도록 하는 세심한 처리가 스토리지 솔루션의 품질을 좌우하게 된다.

멀티코어의 활용으로 스토리지 성능과 가용성, 나아가 안정성까지 높일 수 있기 때문에 멀티코어 최적의 활용방안 도출은 오늘날 스토리지 벤더의 핵심 사항이 되고 있다. 대표적으로 EMC는 차세대 스토리지 OS인 멀티코어 아키텍처 ‘MCx’를 선보이면서 새로운 스토리지 영역을 개척하고 있다. ECM의 차세대 스토리지를 사례로 멀티코어의 진화가 스토리지에 끼친 혁신적 변화를 살펴보겠다.

먼저 EMC의 스토리지 자동 계층화 솔루션인 FAST VP(Fully Automated Storage Tiering Virtual Pool)를 적용하는 경우를 살피면, SAS 디스크 혹은 NL-SAS 디스크에서 SDD로 데이터를 이동시키는 프로세스로 인해 스토리지의 성능에 영향을 미치는 오버헤드가 발생하게 된다. 물론 이러한 오버헤드는 미미한 수준이지만, 실제 스토리지의 성능을 중시하는 측면에서 살피면 무시하기 어렵다.

이에 EMC는 스토리지 서비스에 영향을 미치는 수준으로 자동 계층화 솔루션의 동작이 예상되면, 이를 자동으로 인지하고 스토리지 서비스에 영향을 미치지 않도록 계층화 동작이 천천히 진행되도록 해 스토리지 성능을 유지시키는 기능을 탑재했다. 이후 IO가 적정 수준으로 유지되면 다시 계층화 속도를 높여 스토리지 성능이 항상 최적화된 상태를 유지하도록 하면서 비용효율성까지 이뤄낼 수 있도록 하고 있다.

더불어 오늘날의 스토리지는 자동 계층화, 복제 뿐 아니라 블록기반 중복제거 기능 등 성능과 공간 효율성을 향상시키기 위한 다양한 기능이 적용돼 있다. 이와 같이 스토리지의 성능이나 공간에 대한 효율성을 제공하는 서비스들은 RAID나 IO 처리와 더불어 같이 연동되는 서비스들이므로 코어의 대기현상에 영향을 받지 않을 수 없다.

이 때 CPU 병렬 처리된다는 것은 각 서비스 프로세스들이 하나의 코어에서 동작하지 않고 제공되는 모든 코어에서 병렬로 처리됨을 의미하므로 스토리지의 성능은 획기적으로 개선될 수 있다. 즉 CPU 코어의 병렬처리 방식이 스토리지의 성능 변화에 있어 가장 중요한 요소가 되고 있는 것이다.

EMC, 멀티코어·플래시 최적화로 성능 향상
2013년 9월 새롭게 선보인 EMC VNX 스토리지의 가장 큰 변화는 바로 MCx(멀티코어 Cache, 멀티코어 RAID, 멀티코어 FAST Cache) OS의 사용이다. MCx는 데이터를 최대 32개의 코어에 분산 처리하는 다이내믹 멀티 코어 최적화(Dynamic Multi-Core Optimization) 방식을 채택한 스토리지 OS로, 멀티코어의 성능을 십분 발휘하게 하며, 이를 기반으로 한 새로운 VNX 스토리지는 이전 방식(Static Core Utilization)에 비해 획기적인 스토리지 성능 향상을 보여준다.

MCx에 기반한 EMC VNX 시리즈는 기존 블록 스토리지, 파일 서비스 및 DAS 구성의 애플리케이션 스토리지를 통합할 수 있는 견고한 플랫폼으로 멀티 프로토콜 파일 시스템 및 블록 스토리지 액세스를 기업의 요구사항에 따라 확장 및 공유하고 보다 비용효율적으로 관리하는 것을 가능하게 한다. 물리적 환경 및 가상화 환경에서 발생하는 혼합형 워크로드에 적합한 차세대 EMC VNX 스토리지 플랫폼은 최신 인텔 제온(Xeon) E5 프로세스와 6GB/s SAS 드라이브 백엔드를 채택해 강력한 성능, 뛰어난 효율성, 더욱 효과적인 데이터 보호 기능과 더불어 한층 간편한 관리의 편의성을 보장한다.

오늘날 더욱 가속화되고 있는 비즈니스 지원을 위해 멀티코어 외에 플래시 기술도 스토리지 성능 향상을 위한 방안으로 주목되고 있다. 차세대 EMC VNX도 기본적인 아키텍처 설계 측면에서도 많은 기능 향상이 이뤄졌으며, 특히 멀티코어와 함께 플래시에 최적화된 아키텍처를 구현해 성능을 비약적으로 끌어올렸다.

기존 VNX 스토리지가 하드디스크를 위한 기본 설계에 SSD를 추가해 사용했다면, 차세대 VNX 스토리지는 SSD를 최적화하는 기본 아키텍처에 하드디스크를 추가할 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 스토리지는 확장성의 한계나 병목 현상 등을 해결함으로써 지연시간을 최소화시키고 최대 성능을 제공할 수 있게 됐다.

나아가 EMC는 차세대 VNX에서 데이터 자동 계층화를 통한 스토리지 용량 효율성 향상도 이뤄냈다. 한층 향상된 성능의 ‘EMC 패스트 스위트(Fully Automated Storage Tiering Suite)’를 통해 적은 수의 플래시 드라이브에서 이기종 드라이브 전반에 걸친 데이터 계층화를 구현하고, 사용 빈도가 높은 데이터를 캐시로 이동함으로써 플래시의 장점을 최대로 누릴 수 있게 한다.

EMC의 경우, 스토리지 비용 절감과 성능 향상을 동시에 실현하는 ‘플래시 퍼스트(Flash First)’ 전략 아래 2008년 업계 최초로 플래시 기술을 엔터프라이즈 시장에 도입하는 등 서버부터 스토리지까지 모든 스택에 플래시가 적용된 다양한 제품군을 제공해 폭넓은 고객선택폭을 제공하고 있다.

용량이 최대 4.2테라바이트(TB)까지 확대된 ‘EMC 패스트 캐시’ 솔루션을 통해 사용 빈도가 높은 데이터를 플래시 드라이브에서 처리함으로써 예기치 않게 급증하는 시스템 워크로드를 유연하게 처리할 수 있으며, 사용 빈도가 낮아진 데이터는 자동 계층화 솔루션인 ‘EMC 패스트 VP’를 통해 256MB 단위로 고성능 드라이브에서 대용량 드라이브로 이동시킴으로써 애플리케이션 유형 및 데이터 저장 기간에 상관없이 비용을 절감할 수 있게 한다.

   

중복제거로 데이터 폭증 대응
오늘날 기업의 고민은 폭발적으로 증가하는 데이터로 인해 스토리지 비용 또한 증가한다는 점이다. 따라서 스토리지 용량을 보다 효과적으로 할 수 있는 방안도 절실하게 요구되고 있다. 이 중 중복제거는 스토리지 공간의 효율성을 높일 수 있는 대표적인 기능이다. 중복제거 기능을 통해 적은 물리적 용량으로도 많은 공간을 사용할 수 있으며, 플래시 솔루션과 연동하는 경우에는 성능 저하 없이, 혹은 오히려 성능 개선과 더불어 스토리지 공간을 효율적으로 사용할 수 있게 만든다.

중복제거 상황을 한번 상상해 보자. 블록 기반 중복제거는 중복되는 블록이 제거되면 이에 따라 여러 곳에 흩어져 있던 중복된 데이터가 삭제돼 특정한 하나의 블록만이 남는 형태로 이뤄진다. 중복제거 이전에는 분산된 데이터들에 대해 개별적인 액세스가 이뤄졌던 중복제거 후에는 하나의 블록에 보다 집중적인 액세스가 발생하게 된다. 사용 빈도가 높은 데이터는 이후 EMC 패스트 솔루션을 통해 플래시 드라이브 단에서 처리된다. 자주 액세스되고 중복제거가 많이 일어나는 데이터는 고성능 디스크에서 처리되어 중복제거가 되면 성능이 향상된다는 공식이 성립되는 이유가 여기에 있다.

대개 5% 미만의 적은 플래시 드라이브만 사용하더라도 스토리지의 성능을 향상시키고 비용을 절감할 수 있지만 데이터 중복제거 기능을 활용하면 비용을 더욱 절감할 수 있다. 이는 특히 가상화 환경과 여러 소스에 걸쳐 중복된 데이터가 있는 환경에서 특히 유용하게 활용될 수 있다.

액티브-액티브 액세스 패스(Active-Active Access Path)를 통한 가용성 향상도 눈여겨 볼 부분이다. 새롭게 출시된 EMC VNX 제품군은 LUN(Logical Unit Number)에 대한 제한을 없애 사용 경로를 최적화시키는 것을 가능하게 한다.

운전자들이라면 누구나 다음의 현상을 경험해 보았을 것이다. 매일 출근을 하는 익숙한2차선 도로에서 교통 체증을 경험한 후 나중에 확인해 보니 한쪽 차선을 막고 도로 공사를 하고 있다. 이상한 점은 평균 80Km/h로 달리던 도로의 1개 차선이 차단됐음에도 불구하고, 절반인 40Km/h에도 못 미치는 20~30Km/h로 그 도로를 빠져나가게 되는 것이다.

스토리지에도 유사한 개념의 현상이 존재한다. 기본적으로 스토리지는 LUN에 대해 소유권을 가지고 있는 하나의 경로, 하나의 스토리지 프로세서를 통해 LUN을 액세스하게 된다. 호스트가 스토리지의 LUN이 모두 활성화 된 상태(Active)인 것으로 인지하고 있음에도 실제로는 그 중 최적의 경로를 통해 LUN에 대한 액세스가 이뤄지는 방식이다. 경로에 대한 로드밸런싱을 통해 여러 경로를 사용할 수도 있겠지만 LUN 액세스 시점에 있어서는 순서대로 접근할 수밖에 없다.

그러나 새롭게 출시된 차세대 EMC VNX 제품군은 LUN에 대한 소유권 자체를 없애고 사용 가능한 모든 경로를 활성 및 최적화된 상태로 유지하게 한다. 이전에는 여러 경로를 최적화, 혹은 비 최적화 상태로 인식하고 그 가운데 최적의 경로를 통해 LUN에 접근했다면, 이제는 접근 순서에 상관없이 모든 경로를 활성 및 최적의 상태로 인식함으로써 LUN에 동시 접속할 수 있게 된 것이다. 이를 통해 사용자는 LUN 접근 측면에서 기존 대비 2배의 이상 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

스토리지 관리 편의성 향상
복잡해지는 IT 환경에서 관리의 중요성은 더욱 높아지고 있다. 스토리지 또한 마찬가지로 더욱 방대해지고 있는 스토리지 시스템 관리를 간편하게 만들 수 있는 효율적 관리 시스템을 요구한다.

차세대 EMC VNX 제품군은 관리 소프트웨어인 ‘EMC 유니스피어 관리 스위트(EMC Unisphere Management Suite)’를 기본 탑재해 편리한 운영을 지원할 뿐 아니라 향후 사용 계획까지 쉽게 수립할 수 있도록 지원한다. EMC 유니스피어 관리 스위트는 유니스피어는 고객 지향적으로 손쉬운 사용과 함께 강력한 관리를 제공한다.

유니스피어 리모트(Unisphere Remote)는 1000대에 달하는 스토리지 시스템을 하나의 툴을 통해 관리할 수 있게 하는 솔루션으로, 실시간 모니터링은 물론, 수년에 걸친 성능 및 사용 환경 관리가 가능해 스토리지의 사용 현황 및 패턴을 통합적으로 확인함으로써 향후 사용 계획을 보다 쉽게 수립할 수 있도록 지원한다.

‘EMC VNX 모니터링 & 리포팅(Unisphere Monitoring & Reporting)’은 ‘유니스피어 리모트’ 소프트웨어에 리포팅 기능이 추가된 형태의 소프트웨어로, 모니터링 기간 및 내용, 리포팅 시간 및 양식을 설정하면 정해진 시간에 원하는 내용을 사용자 메일로 발송할 수 있다. 즉, 직접 웹으로 접속해 모니터링하지 않고도 스토리지의 데이터 증가량, CPU 사용률, IOPS, 데이터 전송률 등 모니터링하려는 내용을 원하는 시간에 편하게 확인할 수 있게 된다.

많은 스토리지 벤더가 새로운 기술로 무장한 신제품을 앞다퉈 출시하면서 스토리지 시장의 경쟁은 한층 치열해지고 있다. 기업의 IT 담당자들이 스토리지를 선택함에 있어 반드시 고려해야 할 점이 있다. 스토리지는 기본적으로 성능이 뛰어나고 안정성이 보장돼야 하며 비용 효율적이어야 한다는 것이다. 이와 같은 기본 요건을 토대로 중복제거 및 자동 계층화 솔루션이 추가적으로 적용되면 스토리지의 비용 효율성 및 성능은 한층 개선될 수 있게 된다.

정리하면, 새롭게 출시된 EMC VNX 스토리지는 강력한 최신 인텔 제온 E5 (Intel Xeon E5) CPU를 장착해 멀티코어 운영환경을 제공한다. 안정성 측면에서는 액티브-액티브 액세스 패쓰를 통해 한쪽 경로에 장애가 발생한 경우에도 성능 저하 없는 서비스 연속성을 보장하는 한편 포터블 RAID(Portable RAID) 및 핫스페어(Hot Spare) 디스크 방식을 통해 디스크 서비스가 안정적으로 이루어질 수 있게 해 서비스 연속성을 보장한다.

또한 스토리지의 성능 및 용량을 효율적으로 사용할 수 있게 지원하는 EMC FAST 솔루션과 적은 비용으로 많은 공간을 사용하는 것을 가능하게 하는 블록기반 중복제거로 스토리지의 필수 요소인 고성능, 고안정성 및 비용 효율성이라는 조건을 충족하며 스토리지의 가치를 한층 높여준다.

데이터 자동 계층화 및 중복제거 기능을 제공하는 솔루션은 많다. 하지만 보다 중요한 점은 이러한 기능이 만들어내는 오버헤드를 제어해 스토리지 성능에 영향을 주지 않도록 해야 한다는 점이다. 나아가 고객이 이들 기능의 수준을 스스로 유연하게 조절할 수 있도록 지원해야 한다.

멀티코어 활용기술, 자동 계층화, 중복제거 기능 등 새로운 기술을 단순히 추가하는 것에 그치지 않고, 이들이 만들어 내는 효과를 전체 스토리지 운영과 효율성의 관점에서 배치하고, 조절할 수 있어야 하는 것이다. 다시 말해 고객 관점에서 끊임없이 새로운 기술을 개발해야 함은 물론 새로운 기술을 스토리지의 본질에 주안점을 두고, 고객 관점에서 제공해야 해야만 고객 요구에 맞는 차세대 스토리지가 될 것이다.

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