샌

샌(SAN, Storage Area Network)은 스토리지 영역 네트워크로 일명 광 저장지역통신망이라고 하며, 디스크 어레이, 테이프 라이브러리, 옵티컬 주크박스와 같은 원격 컴퓨터 기억 장치를 서버에 부착하는 구조를 가리키는 낱말이다. 간략히 샌 이라고 말한다. 이 구조를 이용하면 장치들은 우리 눈에 운영 체제에 직접 연결된 것처럼 보이게 한다. 샌은 일반적으로 일반 장치가 일반 망을 거쳐 접근할 수 없는 기억 장치들을 한 데 연결한 망을 가리킨다. 2000년대 말에 이르러 SAN의 비용과 복잡성이 낮아지면서 대기업과 중소기업 사업 환경, 방송국의 TV 주조정실에 더 널리 쓰일 수 있게 되었다.

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 LUN(Logical Unit Number)이라는 고유 번호를 통해 가상으로 할당된 디스크 드라이브에 연결된다. 데이터베이스, 가상화 환경, 영상 편집 같은 빠른 속도와 대규모 환경이 필요한 곳에서 주로 사용된다.

역사

다스(DAS, Direct-Attached Storage)는 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(NAS, Network Attached Storage) 아키텍처를 개발했다. 따라서 데이터 전송, 특히 백업은 여전히 기존 랜을 통해 이루어진다. 한 번에 1테라바이트 이상의 데이터가 저장되면 랜 대역폭은 병목 현상이 되었다. 따라서 샌 이 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, 파이버 채널, iSCSI, Infiniband와 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. 파이버 채널 샌은 파이버 채널 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 위에서 설명한 개념을 구현하기 위해 스토리지와 서버를 중계하는 역할을 한다. 스토리지 영역 네트워크 방식은 각 서버와 스토리지를 광케이블로 스토리지 영역 네트워크 스위치와 연결해 데이터를 주고받는다.

종류

iSCSI

iSCSI(Internet Small Computer System Interface)는 컴퓨팅 환경에서 데이터 스토리지 시설을 이어주는 IP 기반의 스토리지 네트워킹 표준이다. iSCSI는 IP망을 통해 SCSI 명령을 전달함으로써 인트라넷을 거쳐 데이터 전송을 쉽게 하고 먼 거리에 걸쳐 스토리지를 관리하는 데 쓰인다. iSCSI는 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 파이버 채널과 달리 iSCSI는 기존의 네트워크 인프라를 사용하여 먼 거리에 걸쳐 운영할 수 있다. TCP/IP 네트워크를 통해서 SCSI 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 iSCSI 디스크는 실제 하드 디스크로 연결된다. 샌 기반 구성보다는 대폭적 저비용 및 IP 네트워크 기반의 유연성이 매우 높다. Network Teaming과 함께 구성시 매우 높은 고가용 시스템을 구축한다.

파이버 채널

파이버 채널(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 SCSI(Small Computer System Interface) 프로토콜 기술이 응용되었으며, 샌 환경에서 iSCSI와 함께 블록 데이터를 전송할 때 가장 일반적으로 쓰인다. 파이버 채널의 전송 속도는 8Gbps, 16Gbps, 32Gbps 정도이며, 32Gbps 선을 4개 묶어서 128Gbps 속도까지 올릴 수 있다.

• 구성

파이버 채널 케이블에는 말 그대로 광학 섬유가 사용되지만, 구리를 사용하는 경우도 있다. 파이버 채널 케이블을 통해 장비 사이에 데이터를 주고받기 위해서는 HBA(Host Bus Adapter)라는 인터페이스 카드가 필요하다. HBA 카드가 장착된 스토리지를 파이버 채널 케이블로 파이버 채널 스위치와 연결하면 SAN 환경을 구성할 수가 있다. 추가로 NVMe(Non-Volatile Memory Express over PCI Express) 프로토콜 또한 같은 하드웨어를 사용하기 때문에 기존에 파이버 채널 샌을 구축한 기업들이 NVMe 기반 시스템을 도입하고자 할 경우 간단한 소프트웨어 업그레이드만 하면 된다. 파이버 채널의 가장 큰 특징은 파이버 채널의 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.

• FCoE

파이버 채널 오버 이더넷(FCoE, Fibre Channel over Ethernet)은 기존의 파이버 채널 프레임을 캡슐화해 이더넷 네트워크상에서 데이터를 주고받는 기술을 말한다. 하나의 케이블과 인터페이스 카드로 이더넷과 파이버 채널 환경을 함께 구현할 수 있어 기존의 TCP/IP 네트워크 인프라를 유지한 상태에서 하드웨어 복잡성을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 파이버 채널 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 파이버 채널 오버 이더넷 프로토콜을 지원하는 하드웨어가 필요해 비용 및 유지보수 측면에서도 불편함이 있다.

• 구성

iSCSI는 기존의 이더넷 케이블이나 파이버 채널 케이블을 둘 다 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라 기존의 이더넷 NIC(Network Interface Card)나 iSCSI용 네트워크 카드(TCP Offload Engine과 iSCSI HBA)를 탑재해 서버 간에 블록 데이터를 공유할 수 있게 만든다. iSCSI는 파이버 채널과 달리 별도의 스위치가 필요 없이 이미 가지고 있는 이더넷 스위치로 SAN 환경을 구축할 수 있다. 이처럼 기존 이더넷 인프라에서도 구축이 가능해 비용과 전문인력이 부족한 중소기업에서는 파이버 채널 SAN의 대안으로 사용되어 왔다. 구조가 비교적 단순한 파이버 채널과는 달리 iSCSI는 TCP/IP를 통해 SCSI 패킷을 전송하기 때문에 파이버 채널처럼 데이터 무결성이 보장되지는 않는다. 또한, 현재 iSCSI의 데이터 전송 속도는 최대 100Gbps 까지 이를 수 있으나, 전용 네트워크가 아닌 공유 네트워크를 사용하기 때문에 네트워크 리소스를 100% 사용 못 하는 경우가 있다. 이처럼 iSCSI는 안정성과 성능 면에서는 아직 파이버 채널보다 부족하지만, 비용과 호환성 면에서 분명 장점이 있어, 근래의 스토리지 회사들은 블록 스토리지의 기본 프로토콜로서 파이버 채널과 iSCSI를 함께 제공하고 있다.

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</ref>
• iSCSI 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/ISCSI
• 한비로 - http://hanbiro.com/management/iscsi-storage.html
• 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
• 파이버 채널
• 네트워크

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