샌

샌(SAN, Storage Area Network)은 분산되어 있는 저장장치를 통합해 운용함으로써 얻어지는 업무의 효율성, 인프라에 대한 중복투자 방지 및 이기종간 데이터공유를 목적으로 만들어진 서버-저장장치 간 네트워크를 의미한다. 즉, 기존의 서버와 스토리지를 직접 연결하는 다스(DAS)나 랜(LAN) 망을 이용하는 나스(NAS)와는 달리 파이버채널을 기반으로 서버와 스토리지를 연결하는 네트워크를 말한다. 샌의 장점은 이중화된 데이터 경로 사용, 클러스터링된 서버에 의한 뛰어난 가용성과 확장성, 데이터 공유·관리·보호가 가능한 집중형 중앙관리 기능 등이다. 그러나 여러 서버들 사이에 파일공유가 불가능하다는 것은 단점으로 지적되고 있다.

개요

하드디스크의 용량 증가와 소형화가 진행되면서 공간 효율적인 서버를 구성할 수 있게 되었지만, 서버의 용량 효율이 문제가 되어 서버의 스토리지 용량을 추가해야 할 경우, 부족분을 채우기 위해 새 디스크를 추가하거나 여유 공간이 있는 다른 서버에서 디스크를 물리적으로 빼서 추가해야 했다. 이러한 불편함을 해소하기 위해 사용된 것이 샌이다. 샌 방식은 여러 스토리지를 하나의 네트워크에 연결하고, 이 네트워크에 서버를 연결해 스토리지에 접속한다는 개념이다. 네트워크에 묶인 스토리지들은 가상으로 중앙화된 논리 볼륨(logical volume)을 형성하고, 필요에 따라 각 서버에 공간을 논리적으로 할당할 수 있다. 사용자는 논리 장치 번호(LUN, Logical Unit Number)라는 고유 번호를 통해 가상으로 할당된 디스크 드라이브에 연결된다. 데이터베이스, 가상화 환경, 영상 편집 같은 빠른 속도와 대규모 환경이 필요로 하는 곳에서 주로 사용된다. 샌을 이용하면 장치들을 운영체제에 직접 연결된 것처럼 보이게 한다. 샌은 일반적으로 일반 장치가 일반 망을 거쳐 접근할 수 없는 기억 장치들을 한 데 연결한 망을 가리키는데, 2000년대 말에 이르러 샌의 비용과 복잡성이 낮아지면서 대기업과 중소기업 사업 환경, 방송국의 TV 주조정실에 더 널리 쓰일 수 있게 되었다.

등장배경

다스는 최초의 네트워크 스토리지 시스템이었으며, 데이터 스토리지 요구사항이 그리 높지 않은 곳에서는 여전히 널리 구현되고 있다. 그중 하나 이상의 전용 파일 서버 또는 스토리지 장치를 랜에서 사용할 수 있도록 하는 나스 아키텍처를 개발했다. 따라서 데이터 전송, 특히 백업은 여전히 기존 랜을 통해 이루어진다. 한 번에 1테라바이트 이상의 데이터가 저장되면 랜 대역폭은 병목 현상이 되었다. 따라서 샌이 개발되어 랜에 전용 스토리지 네트워크가 연결되었으며, 전용 고속 및 대역폭 네트워크를 통해 테라바이트의 데이터가 전송된다. 스토리지 네트워크 내에서 스토리지 장치는 상호 연결된다. 백업과 같은 저장 장치 간의 데이터 전송은 서버 뒤에서 이루어지며 투명해야 한다. 이더넷을 통한 TCP/IP 프로토콜을 사용하여 나스 아키텍처에서 데이터가 전송되는 동안, 파이버채널, 인터넷 스카시(iSCSI), 인피니밴드(Infiniband)와 같은 샌에 대해 고유한 프로토콜이 개발되었다. 따라서 샌에는 구매, 설치 및 구성해야 하는 자체적인 네트워크 및 스토리지 장치가 있는 경우가 많다. 이는 본래 샌을 나스 아키텍처보다 더 비싸게 만든다.

파이버채널 샌은 파이버채널 스위치를 통해 서버를 스토리지에 연결한다. 샌을 서버 뒤의 네트워크라고 부르기도 하며, 역사적으로 중앙집중형 데이터 스토리지 모델에서 개발되었으나 자체 데이터 네트워크로 개발되었다. 샌은 데이터 스토리지를 위한 전용 네트워크로 가장 간단하다. 샌은 데이터 저장 외에도 데이터의 자동 백업, 저장소의 모니터링 및 백업 프로세스를 허용한다. 샌은 하드웨어와 소프트웨어의 조합이다. 그것은 데이터 중심의 메인프레임 아키텍처에서 성장했는데, 이 아키텍처에서는 네트워크의 클라이언트가 다른 유형의 데이터를 저장하는 여러 서버에 연결할 수 있다. 데이터 볼륨 증가에 따라 스토리지 용량을 확장하기 위해 다스가 개발되었으며, 여기에서 디스크 어레이 또는 다수의 디스크만 서버에 연결되었다. 이 아키텍처에서는 스토리지 용량을 늘리기 위해 스토리지 장치를 추가할 수 있다. 그러나 저장 장치에 접근하는 서버는 단일 장애 지점이며, 랜 네트워크 대역폭의 많은 부분이 데이터에 접근, 저장 및 백업하는 데 사용된다. 단일 장애 지점을 해결하기 위해 여러 서버가 같은 스토리지 장치에 접근할 수 있는 직접 연결 공유 스토리지 아키텍처를 구현하였다.

특징

스토리지 영역 네트워크 환경에서는 파일을 저장하는 방식으로 블록 스토리지(block storage)라는 개념을 사용한다. 블록 스토리지는 데이터를 블록이라는 일정한 크기의 조각으로 나누어 저장하는 것을 말한다. 각 블록은 저장된 위치(특정 스토리지 시스템의 특정 디스크)에 대한 주소를 가지고 있어 서버의 요청에 따라 블록들을 재구성해 하나의 데이터로 서버에 전달된다. 스토리지 영역 네트워크 환경을 구성하기 위해서는 스토리지 영역 네트워크 스위치라는 기기를 필요하게 된다. 스토리지 영역 네트워크 스위치는 이러한 개념을 구현하기 위해 스토리지와 서버를 중계하는 역할을 한다. 스토리지 영역 네트워크 방식은 각 서버와 스토리지를 광케이블로 스토리지 영역 네트워크 스위치와 연결해 데이터를 주고받는다. 샌을 구축하기 위해서는 나스 스토리지와 비교해서 큰 비용과 장비들의 투자가 필요하고, 기존 시스템들의 업그레이드가 필수적이므로 몇 가지 제약이 있다. 샌을 이기종 간의 여러 서버에서 하나의 스토리지를 공유하기 위해서는 샌 관리 소프트웨어가 별도로 필요로 하고, 나스와는 달리 샌 네트워크를 별도로 구축을 해야 한다는 단점이 있다.

샌은 광케이블을 사용하기 때문에 기가바이트 이상의 속도로 데이터가 전송되기 때문에 데이터 접근이 빠르고 필요에 따라서 성능과 용량을 확장하기가 쉽다. 랜을 사용하지 않아 네트워크 부하를 최소화할 수 있고 가상화 환경을 구축하기 적합하다. 단점으로는 다른 스토리지에 비해 상대적으로 비싸고 이더넷 네트워크와 광케이블 네트워크를 동시에 운영하기에 관리가 힘들어진다. 관리하는데 전문적인 인력이 필요하고 블록 백업에 스토리지 공간이 더 요구된다. 주로 데이터베이스나, 가상화 환경, 영상 편집 같은 빠른 속도를 요구하고 가상화 구축 환경에 적합하고 고성능 샌을 필요로 하는 곳에서 많이 쓰인다.

구성 요소

패브릭

광파이버채널 커넥터가 설치된 큐로직(Qlogic) 샌 스위치

패브릭 계층은 샌 스위치, 라우터, 프로토콜 브리지, 게이트웨이 장치 및 케이블을 포함하는 샌 네트워킹 기기로 구성된다. 샌 네트워크 장치는 샌 내에서 또는 서버의 호스트 버스 어댑터(HBA) 포트와 같은 전송 주체와 스토리지 장치의 포트와 같은 대상 간에 데이터를 이동한다. 샌 네트워크는 대개 중복으로 구축되므로 샌 스위치는 중복 링크로 연결된다. 샌 스위치는 서버를 스토리지 장치에 연결하고 일반적으로 차단되지 않음으로 연결된 모든 전선에 동시에 데이터를 전송한다. 샌이 처음 구축되었을 때 허브는 파이버채널이 가능한 유일한 장치였지만, 파이버채널 스위치가 개발되었고 현재 샌에서는 허브가 거의 발견되지 않는다. 스위치는 모든 포트를 서로 연결하는 전용 링크를 제공하기 때문에 부착된 모든 장치가 동시에 통신할 수 있다는 장점이 있다. 샌 스위치는 중첩 토폴로지에 설정된 이중화를 위한 것이다. 단일 샌 스위치는 최대 8개의 포트를 가질 수 있으며, 모듈식 확장이 가능한 최대 32개의 포트를 가질 수 있다. 소위 이사급 스위치는 128개의 포트를 가질 수 있다. 샌이 처음 구축되었을 때 구리 케이블을 통해 파이버채널을 구현해야 했던 오늘날 샌에는 멀티모드 광섬유 케이블이 사용된다. 스위칭 샌에서는 파이버채널 스위치 패브릭 프로토콜 FC-SW-6이 사용되며, 여기서 샌의 모든 장치는 호스트 버스 어댑터에 하드코딩 된 WWN(World Wide Name) 주소를 가지고 있다. 장치가 샌에 연결된 경우 WWN이 샌 스위치 이름 서버에 등록됨 WWN 또는 WWPN(World Port Name) 대신 샌 파이버채널 스토리지 디바이스 벤더는 WWN을 하드코딩 할 수도 있다.

호스트 계층

샌 및 해당 스토리지 디바이스에 대한 액세스를 허용하는 서버는 샌의 호스트 계층을 형성한다고 한다. 이러한 서버에는 호스트 버스 어댑터가 있는데, 호스트 버스 어댑터는 서버 메인보드의 슬롯(일반적으로 PCI 슬롯)에 부착되어 해당하는 펌웨어와 드라이버로 실행되는 카드다. 호스트 버스 어댑터를 통해 서버의 운영 체제는 샌의 스토리지 장치와 통신할 수 있다.3:26 케이블은 기가비트 인터페이스 컨버터(GBIC)를 통해 호스트 버스 어댑터 카드에 연결된다. 이러한 인터페이스 컨버터는 샌 내의 스위치와 저장 장치에도 부착되며, 디지털 비트를 광 임펄스로 변환하여 파이버채널 케이블을 통해 전송할 수 있다. 반대로, 기가비트 인터페이스 컨버터는 들어오는 빛 자극을 다시 디지털 비트로 변환한다. 기가비트 인터페이스 컨버터의 이전 버전은 GLM(Gigabit Link Module)이라고 불렸다. 이는 파이버채널 구축에만 해당한다.

스토리지 계층

파이버채널은 물리적 계층에서 시작하여 프로토콜을 통해 스카시 및 SBCCS와 같은 상위 레벨 프로토콜로 진행되는 계층화된 기술이다. 파이버채널 교환 프로토콜 위에는 서버 및 샌 스토리지 장치에 구현된 직렬화 스카시 프로토콜이 있는 경우가 많다. 그것은 소프트웨어 애플리케이션이 저장 장치를 위해 데이터를 통신하거나 인코딩할 수 있게 해준다. 이더넷 및 인피니밴드 프로토콜을 통한 인터넷 스카시도 샌에서 구현될 수 있지만, 파이버채널 샌에 연결되는 경우가 많다. 그러나 인피니밴드 및 인터넷 스카시 스토리지 디바이스, 특히 디스크 어레이를 사용할 수 있다. 샌의 다양한 스토리지 디바이스가 스토리지 계층을 형성한다고 한다. 그것은 데이터를 저장하는 다양한 하드 디스크와 자기 테이프 장치를 포함할 수 있다. 샌에서 디스크 어레이는 레이드(RAID)를 통해 결합하므로 많은 하드 디스크가 하나의 대형 스토리지 장치처럼 보이고 작동하게 된다. 모든 저장 장치 또는 해당 저장 장치의 파티션에는 논리 장치 번호(LUN)가 할당되어 있다. 이는 샌 내의 고유 번호로, 서버든 다른 스토리지 디바이스든, 논리 장치 번호를 통해 스토리지에 액세스할 수 있는 샌의 모든 노드 논리 장치 번호를 통해 샌의 스토리지 용량을 세분화하고 액세스 제어 구현할 수 있다. 예를 들어, 특정 서버 또는 서버 그룹은 논리 장치 번호의 형태로 샌 스토리지 계층의 특정 부분에 대한 액세스 권한만 부여될 수 있다. 스토리지 디바이스가 데이터를 읽거나 쓰라는 요청을 받으면 액세스 목록을 확인하여 논리 장치 번호로 식별된 노드가 스토리지 영역에 액세스할 수 있는지를 확인한다. 논리 장치 번호에 의해 논리 장치 번호 마스킹은 호스트 버스 어댑터와 서버의 샌 소프트웨어에 의해 명령이 수락되는 논리 장치 번호를 제한하는 기술이다. 이렇게 하면 서버가 액세스하지 않아야 하는 논리 장치 번호를 마스킹할 수 있다. 3:354 특정 샌 스토리지 디바이스에 대한 서버 액세스를 제한하는 또 다른 방법은 패브릭 기반 액세스 제어, 즉 샌 네트워킹 디바이스와 서버에서 구현되어야 하는 영역 설정이다. 따라서 서버 액세스는 특정 샌 영역에 있는 저장 장치로 제한된다.

전송 방법

샌은 서버와 스토리지 사이의 채널 접속에 파이버채널 스위치를 넣어 네트워크의 개념을 도입한 것이다. 스카시(SCSI, Small Computers System Interface)의 경우 오픈 시스템의 채널 인터페이스이긴 하지만 접속 거리가 최대 25m로 네트워크로 구성하기에는 거리제약이 있으며 스위칭을 위한 고려가 전혀 되어있지 않는 인터페이스란 점 때문에 파이버채널을 샌의 표준으로 정하게 되었다. 파이버채널 스위치를 중간에 넣음으로써 서버의 접속 포트 하나에서 여러 대의 스토리지를 접속할 수 있고 또한 스토리지의 접속 포트 하나에 여러 서버가 접속할 수 있는 유연성이 생기게 된다. 그러나 여러 서버에서 파일 공유를 하려는 측면에서 생각해 보면 동일 파일 시스템에 대한 관리를 각각의 서버에서 해야 하므로 잠금 문제와 일관성 문제가 생기게 되고 그런 이유로 파일 공유가 되지 않는다. 샌에서 말하는 공유는 서버 측면에서의 스토리지 공유 또는 스토리지 측면에서의 서버 공유를 의미한다. 샌에서 궁극적으로 추구하는 목표에는 파일 시스템의 공유가 포함되어 있으며 그러한 노력이 현재 진행되고 있는 것은 사실이지만, 파일 시스템의 공유라는 목표를 달성하기에는 많은 시간이 필요하다.

인터넷 스카시

인터넷 스카시는 컴퓨팅 환경에서 데이터 스토리지 시설을 이어주는 IP 기반의 스토리지 네트워킹 표준이다. 인터넷 스카시는 IP망을 통해 스카시 명령을 전달함으로써 인트라넷을 거쳐 데이터 전송을 쉽게 하고 먼 거리에 걸쳐 스토리지를 관리하는 데 쓰인다. 인터넷 스카시는 근거리 통신망과 원거리 통신망, 아니면 인터넷을 통해 데이터를 전송하는 데 쓰이며 위치에 영향을 받지 않는 데이터 보관과 복구를 사용할 수 있게 한다. 특수 목적의 케이블링을 요구하는 전통적인 파이버채널과 달리 인터넷 스카시는 기존의 네트워크 인프라를 사용하여 먼 거리에 걸쳐 운영할 수 있다. TCP/IP 네트워크를 통해서 스카시 I/O 명령을 고속으로 전송하기 위한 프로토콜 기반의 스토리지이다. IP 기반으로 로컬 네트워크 및 광대역 네트워크에서 저장소 운영이 가능하다. 윈도우 및 리눅스 등의 운영 체제에서는 인터넷 스카시 디스크는 실제 하드 디스크로 연결된다. 샌 기반 구성보다는 대폭적 저비용 및 IP 네트워크 기반의 유연성이 매우 높다. 네트워크 티밍(Network Teaming)과 함께 구성 시 매우 높은 고가용 시스템을 구축한다. IBM은 1998년 개념 증명서로 인터넷 스카시를 개발했고 2000년 IETF(Internet Engineering Task Force)에 인터넷 스카시 표준의 초안을 제시했다. 그 의정서는 2003년에 비준되었다.

작동 방식

인터넷 스카시는 서버의 인터넷 스카시 전송 주체와 스토리지 장치의 인터넷 스카시 대상 간에 블록 레벨 데이터를 전송하는 방식으로 작동한다. 인터넷 스카시 프로토콜은 스카시 명령을 캡슐화하고 데이터를 TCP/IP 계층을 위한 패킷으로 조립한다. 패킷은 지점 간 연결을 사용하여 네트워크를 통해 전송된다. 도착하면 인터넷 스카시 프로토콜은 패킷을 분해하여 스카시 명령을 분리하여 운영 체제(OS)가 평소처럼 포맷할 수 있는 로컬로 연결된 스카시 장치인 것처럼 스토리지를 볼 수 있도록 한다. 오늘날 중소기업(SMB)에서 인터넷 스카시의 인기 중 일부는 서버 가상화가 스토리지 풀을 사용하는 방식과 관련이 있다. 가상화 환경에서 스토리지 풀은 클러스터 내의 모든 호스트에서 액세스할 수 있으며 클러스터 노드는 인터넷 스카시 프로토콜을 사용하여 네트워크를 통해 스토리지 풀과 통신한다. 클라이언트 서버와 스토리지 시스템 간에 이러한 유형의 통신을 가능하게 하는 인터넷 스카시 장치가 많이 있다.

구성 요소

인터넷 스카시 이니시에이터는 인터넷 스카시 기반 스토리지 또는 인터넷 스카시 대상과 데이터를 주고 받을 수 있도록 서버에 설치된 소프트웨어 또는 하드웨어의 한 부분이다. 소프트웨어 이니시에이터를 사용하면 네트워크 인터페이스 카드(NIC)와 같은 표준 이더넷 구성요소를 사용하여 스토리지 네트워크를 생성할 수 있다. 그러나 NIC와 함께 소프트웨어 이니시에이터를 사용하면 서버의 CPU에 거의 모든 처리 부담이 발생하여 서버의 성능 처리에 영향을 미칠 수 있다. 인터넷 스카시 호스트 버스 어댑터는 파이버채널 호스트 버스 어댑터와 유사하다. 호스트 시스템의 프로세서에서 처리의 대부분을 오프로드하여 서버와 스토리지 네트워크의 성능을 향상시킨다. 그러나 개선된 성능은 인터넷 스카시 호스트 버스 어댑터의 가격이 일반적으로 표준 이더넷 NIC의 서너 배에 달하기 때문에 비용이 든다. 비슷하지만 다소 저렴한 대안으로는 인터넷 스카시 오프로드 엔진, 즉 인터넷 스카시 오프로드 엔진(iSOE)이 있는데, 이는 이름에서 알 수 있듯이 일부 프로세스를 호스트에서 오프로드한다. 인터넷 스카시 구성에서 스토리지 시스템은 "대상"이다. 대상은 기본적으로 스토리지 리소스를 호스팅하고 하나 이상의 NIC, 호스트 버스 어댑터 또는 인터넷 스카시를 통해 스토리지에 대한 액세스를 허용하는 서버이다.

특징

표준 이더넷을 사용하기 때문에 인터넷 스카시는 파이버채널 네트워크를 실행하는 데 필요한 값비싸고 복잡한 스위치와 카드를 필요로 하지 않는다. 그래서 구입이 더 저렴하고 관리가 더 쉬워진다. 표준 이더넷 NIC 대신 인터넷 스카시 호스트 버스 어댑터 또는 iSCSI E를 사용하더라도 인터넷 스카시 스토리지 구현의 구성 요소 비용은 여전히 FC 기반 스토리지 시스템보다 저렴하다.

파이버채널

파이버채널(FC, Fibre Channel)은 기가비트 급의 전송 속도를 가진 네트워크 기술이다. 처음 나왔을 당시에는 높은 트래픽을 처리하는데 TCP/IP보다 빠르고, 스토리지 전용 네트워크로 대역폭을 확보할 수 있어 주목을 받았던 기술이다. 무엇보다 TCP/IP보다 구조가 단순해 높은 안정성을 가지고 있다. 기존의 스카시 프로토콜 기술이 응용되었으며, 샌 환경에서 인터넷 스카시와 함께 블록 데이터를 전송할 때 가장 일반적으로 쓰인다. 파이버채널의 전송 속도는 8Gbps, 16Gbps, 32Gbps 정도이며, 32Gbps 선을 4개 묶어서 128Gbps 속도까지 올릴 수 있다.

구성

파이버채널 케이블에는 말 그대로 광학 섬유가 사용되지만, 구리를 사용하는 경우도 있다. 파이버채널 케이블을 통해 장비 사이에 데이터를 주고받기 위해서는 HBA(Host Bus Adapter)라는 인터페이스 카드가 필요하다. HBA 카드가 장착된 스토리지를 파이버채널 케이블로 파이버채널 스위치와 연결하면 샌 환경을 구성할 수가 있다. 추가로 NVMe(Non-Volatile Memory Express over PCI Express) 프로토콜 또한 같은 하드웨어를 사용하기 때문에 기존에 파이버채널 샌을 구축한 기업들이 NVMe 기반 시스템을 도입하고자 할 때 간단한 소프트웨어 업그레이드만 하면 된다. 파이버채널의 가장 큰 특징은 파이버채널의 데이터 전송 단위인 프레임을 여러 개 엮어 시퀀스로 전송하고, 프레임 처리가 하드웨어 레벨에서 이루어져 CPU의 오버헤드를 줄일 수 있다는 점이다. 또한 이더넷과는 달리 하드웨어 단에서 전송한 프레임의 무결성을 감지해 문제가 있으면 시퀀스를 재전송할 수 있다.

파이버채널 오버 이더넷

파이버채널 오버 이더넷(FCoE, Fibre Channel over Ethernet)은 기존의 파이버채널 프레임을 캡슐화해 이더넷 네트워크상에서 데이터를 주고받는 기술을 말한다. 하나의 케이블과 인터페이스 카드로 이더넷과 파이버채널 환경을 함께 구현할 수 있어 기존의 TCP/IP 네트워크 인프라를 유지한 상태에서 하드웨어 복잡성을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 파이버채널 오버 이더넷의 도입은 2000년대 중반부터 시스코(CISCO) 사의 주도로 추진되어 왔다. 하지만 대체하고자 했던 이더넷의 속도가 비약적으로 발전함과 동시에 새로운 프로토콜의 도입을 꺼리는 스토리지 회사들로 인해 현재로서는 기존 인프라를 대체하지 못하고 있는 상황이다. 또한, 이 신기술을 도입하는 고객 입장에서도 통합 네트워크 어댑터(CNA, Converged Network Adapter)라는 인터페이스 카드와 파이버채널 오버 이더넷 프로토콜을 지원하는 하드웨어가 필요해 비용 및 유지보수 측면에서도 불편함이 있다.

특징

인터넷 스카시는 기존의 이더넷 케이블이나 파이버채널 케이블을 둘 다 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라 기존의 이더넷 NIC(Network Interface Card)나 인터넷 스카시용 네트워크 카드(TCP 오프로드 엔진)과 인터넷 스카시 호스트 버스 어댑터)를 탑재해 서버 간에 블록 데이터를 공유할 수 있게 만든다. 인터넷 스카시는 파이버채널과 달리 별도의 스위치가 필요 없이 이미 가지고 있는 이더넷 스위치로 샌 환경을 구축할 수 있다. 이처럼 기존 이더넷 인프라에서도 구축이 가능해 비용과 전문인력이 부족한 중소기업에서는 파이버채널 샌의 대안으로 사용되어 왔다. 구조가 비교적 단순한 파이버채널과는 달리 인터넷 스카시는 TCP/IP를 통해 스카시 패킷을 전송하기 때문에 파이버채널처럼 데이터 무결성이 보장되지는 않는다. 또한, 현재 인터넷 스카시의 데이터 전송 속도는 최대 100Gbps까지 이를 수 있으나, 전용 네트워크가 아닌 공유 네트워크를 사용하기 때문에 네트워크 리소스를 100% 사용 못 하는 경우가 있다. 이처럼 인터넷 스카시는 안정성과 성능 면에서는 아직 파이버채널보다 부족하지만, 비용과 호환성 면에서 분명 장점이 있어, 근래의 스토리지 회사들은 블록 스토리지의 기본 프로토콜로서 파이버채널과 인터넷 스카시를 함께 제공하고 있다.

iSER

RDMA용 iSCSI Extensions(iSCSI Extensions for RDMA)는 RDMA(Internet Small Computer System Interface) 프로토콜을 RDMA(Remote Direct Memory Access)를 사용하도록 확장하는 컴퓨터 네트워크 프로토콜로, RDMA는 기존 이더넷 설정을 사용하는 TCP와 함께 제공된다. RoCE는 TCP 계층을 필요로 하지 않음으로 대기 시간을 단축할 수 있으며 인피니밴드 을 제공한다. 중간 데이터 복사 없이 CPU 개입 없이 스카시 컴퓨터 메모리 버퍼(컴퓨터를 저장 장치에 연결)로 데이터를 직접 주고받을 수 있게 한다. RDMA란 컴퓨터 간에 CPU를 거치지 않고 메모리끼리 직접 데이터를 주고받을 수 있게 하는 네트워크 기술을 말한다. 전송 주체(initiator)에서 대상(target)으로 데이터를 전송할 시, 데이터의 임시복사 과정(NIC에서 애플리케이션 버퍼까지의 복사 과정) 없이 바로 전송을 할 수 있다. 이로써 빠른 데이터 처리 속도와 낮은 네트워크 지연시간을 구현할 수 있어, 데이터 센터나 고성능 컴퓨터와 같이 대규모 데이터를 동시에 전송하는 환경에서 활용된다. RDMA는 인터넷 스카시나 이더넷의 데이터 경로를 보완해 네트워크와 스토리지의 활용성을 높이기도 한다.

iSER는 대상과 이니시에이터에 불필요한 데이터 복사를 피하려고 RDMA를 사용하는 것이다. DA(Datamover Architecture)는 인터넷 스카시 엔드 노드 간의 데이터 이동이 인터넷 스카시 프로토콜의 나머지 부분과 논리적으로 분리되는 추상 모델을 의미한다. iSER은 하나의 데이터 이동(Datamover) 프로토콜이다. 인터넷 스카시와 데이터 이동 프로토콜 사이의 인터페이스, 이 경우 iSER를 DI(Datamover Interface)라고 부른다. iSER에 대한 표준 인터넷 스카시와 인터넷 스카시의 주요 차이점은 스카시 읽기/쓰기 명령의 실행이다. iSER를 사용하는 대상은 각각 RDMA 쓰기/읽기 작업을 실행하여 모든 데이터 전송(인터넷 스카시 미요청 데이터 제외)을 수행한다. 인터넷 스카시 계층이 인터넷 스카시 명령 PDU를 발행할 때, 그것은 Send_Control prival이라고 부르는데, 이것은 DI의 일부분이다. Send_Control primary는 PDU와 함께 STAG를 전송한다. 대상 측의 iSER layer는 Control_Notify primary(DI의 일부)와 함께 PDU가 수신되었음을 표적에 통지한다. 대상은 각각 Put_Data 또는 Get_Data 원시 요소(DI의 일부)를 호출하여 RDMA 쓰기/읽기 작업을 수행한다. 그런 다음, 대상자는 Send_Control president를 호출하여 이니시에이터에게 응답을 전송한다.

비교

스토리지의 접속기술은 크게 네트워크 스토리지와 직접연결 스토리지로 구분할 수 있다. 네트워크 스토리지는 서버와 하나의 스토리지를 1대 1로 연결하는 직접연결 스토리지와는 달리 네트워크에 스토리지와 서버를 연결하는 방식이다. 네트워크 스토리지를 샌으로 구분하고 직접연결 스토리지를 다스(DAS)라고 하는데 각각의 특징과 차이가 두드러진다. 다스는 서버와 외장형 스토리지 사이를 전용 케이블로 직접 접속하는 것으로 전통적인 접속방법이며 가장 많이 사용되고 있는 방법이다. 이 방식은 전용라인을 사용하기 때문에 주어진 성능이 보장되며 안정성도 뛰어나다. 그러나 파일 시스템을 공유하도록 하는 기술이 없기 때문에 파일 공유가 불가능한 단점이 있으며 확장성 및 유연성도 상대적으로 떨어지는 단점이 있다.

나스(NAS)는 랜을 통해 스토리지를 접속한다는 개념이다. 서버와 파일서버 사이는 TCP/IP를 기반으로 한 랜으로 접속이 되고, 파일서버와 스토리지 사이는 SCSI 프로토콜을 기반으로 한 SCSI 또는 파이버채널로 접속이 된다. 나스의 장점은 파일공유로서, 나스의 파일서버가 프로토콜을 통해 여러 애플리케이션 서버들 사이에 파일을 공유할 수 있게 해주는 것으로 존재하는 파일 공유 솔루션 중 가장 안정적인 솔루션이다. 또한 샌에 비해 저렴한 가격과 편리한 설치가 가능하며, 기존 랜 환경에 간단히 적용할 수가 있다. 그러나 단점은 나스가 파일 서비스에 특화되어 있기 때문에 데이터베이스를 사용하는 온라인 트랜잭션 환경에서는 다스만큼 성능이 나지 않는 점과 랜이 불안정할 경우 많은 문제점이 나타날 수 있다는 점으로 대규모의 시스템 환경에서는 독자적인 스토리지 솔루션으로 적용하기에는 한계가 있다. 이 때문에 소규모 닷컴기업들을 대상으로 시장이 특화되고 있으며, 국내외 모두 네트워크 어플라이언스가 독주를 하고 있는 체제이다.

샌은 분산되어 있는 저장장치를 통합해 운용함으로써 얻어지는 업무의 효율성, 인프라에 대한 중복투자 방지 및 이기종간 데이터공유를 목적으로 만들어진 서버-저장장치 간 네트워크를 의미한다. 즉, 기존의 서버와 스토리지를 직접 연결하는 다스나 랜 망을 이용하는 나스와는 달리 파이버채널을 기반으로 서버와 스토리지를 연결하는 네트워크를 말한다. 샌의 장점은 이중화된 데이터 경로 사용, 클러스터링된 서버에 의한 뛰어난 가용성과 확장성, 데이터 공유·관리·보호가 가능한 집중형 중앙관리 기능 등이다. 그러나 여러 서버들 사이에 파일공유가 불가능하다는 것은 단점으로 지적되고 있다. 따라서 샌은 다스의 확장이며 나스는 파일공유를 위한 별개의 솔루션으로 생각해야 하다. 향후 당분간은 파일공유를 위해 나스를 채용하고 구성의 유연성과 접속성, 그리고 확장성을 확보하기 위해 샌을 채용해 두 가지가 혼합한 형태로 나갈 것으로 예상되고 있다. 국내외 모두 샌 시장은 EMC와 HP, 썬 마이크로시스템즈, IBM, 히타치 등이 주도하고 있다. 아래 표는 나스와 샌을 비교한 표이다.

나스와 샌의 비교

구분	샌(SAN)	나스(NAS)
구성요소	애플리케이션 서버 스토리지 별도의 백엔드 네트워크 구성	애플리케이션 서버 전용파일서버 스토리지 랜에 직접연결
데이터 전송단위	블럭	파일
전송방법	파이버채널 또는 SCSI	TCP/IP 등 네트워크 프로토콜
전송속도	1Gbps	100Mbps
주요 시장	금융기관, 통신업체 등 대형시장	소규모 닷컴, ISP 업체
장점	이기종 서버의 통합기능 데이터 용량과 전송속도 우위	저렴한 비용 빠르고 간단한 설치 파일공유
단점	고가의 비용 설치방법 복잡, 설치에 장기간 소요	이기종서버의 통합기능 어려움 전송속도 낮아 데이터 부하가능성
비고	유연성/확장성이 뛰어남	파일 공유를 위한 가장 안정적이고 신뢰성이 높은 솔루션

향후 네트워크 스토리지에 대한 수요가 확대될 것으로 보이며 그중에서도 샌이 가장 주도적인 성장을 달성할 것으로 예상되지만 만족도가 높지 않은데, 그 이유는 초기 투자비가 높고 사용용도가 제한적이기 때문이다. 업계에서 모두 주요한 접속기술로 인식하고 있으나 실제로 구축은 아직까지 다스가 주종을 이루고 있는 것이 현실이다. 이는 나스와 샌의 포괄하는 범위가 다르기 때문인데, 앞으로 두 방식이 경쟁적인 기술이 아닌 상호보완적으로 활용될 것으로 보인다.

참고자료

• 스토리지 에어리어 네트워크 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%8A%A4%ED%86%A0%EB%A6%AC%EC%A7%80_%EC%97%90%EC%96%B4%EB%A6%AC%EC%96%B4_%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC
• 파이버채널 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%8C%EC%9D%B4%EB%B2%84_%EC%B1%84%EB%84%90
• iSCSI 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/ISCSI
• 한비로 - http://hanbiro.com/management/iscsi-storage.html
• Margaret Rouse, 〈iSCSI (Internet Small Computer System Interface)〉, 《techtarget》
• iSCSI Extensions for RDMA wikipedia - https://en.wikipedia.org/wiki/ISCSI_Extensions_for_RDMA
• 동네 아는 형, 〈SAN, NAS, DAS의 개념비교〉, 《네이버 블로그》, 2010-07-21
• 천천히 느리게, 〈스토리지 네트워크 SAN(Storage Area Network)〉, 《티스토리》, 2019-10-04
• 박주형, 〈스토리지 기초 지식 1편: DAS, SAN, 그리고 NAS〉, 《글루시스 기술 블로그》, 2019-12-02
• 박주형, 〈스토리지 기초 지식 2편: 스토리지 프로토콜〉, 《글루시스 기술 블로그》, 2019-12-17

같이 보기

• 스토리지
• 나스
• 다스
• 파이버채널
• 네트워크

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