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샌

해시넷
jh8983 (토론 | 기여)님의 2020년 8월 7일 (금) 13:06 판
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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 샌이라고 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.[1]

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 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, 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.[2]

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.

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 서버와 스토리지 사이의 채널 접속에 파이버 채널 스위치를 넣어 네트워크의 개념을 도입한 것이다. SCSI의 경우 오픈 시스템의 채널 인터페이스이긴 하지만 접속 거리가 최대 25m로 네트워크로 구성하기에는 거리제약이 있으며 스위칭을 위한 고려가 전혀 되어있지 않는 인터페이스란 점 때문에 파이버 채널을 샌의 표준으로 정하게 되었다. 파이버 채널 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.[3][1]

구성 요소

  • 패브릭
    • 광파이버 채널 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 이니시에이터와 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 파이버 채널이 가능한 유일한 장치였지만, 파이버 채널 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 파이버 채널을 구현해야 했던 오늘날 샌에는 멀티모드 광섬유 케이블이 사용된다. 스위칭 샌에서는 파이버 채널 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 파이버 채널 스토리지 디바이스 벤더는 WWN을 하드코딩 할 수도 있다.[2]
  • 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 파이버 채널 케이블을 통해 전송할 수 있다. 반대로, GBIC는 들어오는 빛 자극을 다시 디지털 비트로 변환한다. GBIC의 이전 버전은 GLM(Gigabit Link Module)이라고 불렸다. 이는 파이버 채널 구축에만 해당한다.[2]
  • 스토리지 계층
파이버 채널은 물리적 계층에서 시작하여 프로토콜을 통해 SCSI 및 SBCCS와 같은 상위 레벨 프로토콜로 진행되는 계층화된 기술이다. 파이버 채널 교환 프로토콜 위에는 서버 및 샌 스토리지 장치에 구현된 직렬화 SCSI(Small Computer Systems Interface) 프로토콜이 있는 경우가 많다. 그것은 소프트웨어 애플리케이션이 저장 장치를 위해 데이터를 통신하거나 인코딩할 수 있게 해준다. 이더넷 및 Infiniband 프로토콜을 통한 iSCSI(Internet Small Computer Systems Interface)도 샌에서 구현될 수 있지만, 파이버 채널 샌에 연결되는 경우가 많다. 그러나 Infiniband 및 iSCSI 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 RAID를 통해 결합하므로 많은 하드 디스크가 하나의 대형 스토리지 장치처럼 보이고 작동하게 된다. 모든 저장 장치 또는 해당 저장 장치의 파티션에는 논리 단위 번호(LUN)가 할당되어 있다. 이는 샌 내의 고유 번호로, 서버든 다른 스토리지 디바이스든, 논리 단위 번호를 통해 스토리지에 액세스할 수 있는 샌의 모든 노드 논리 단위 번호를 통해 샌의 스토리지 용량을 세분화하고 액세스 제어 구현할 수 있다. 예를 들어, 특정 서버 또는 서버 그룹은 논리 단위 번호의 형태로 샌 스토리지 계층의 특정 부분에 대한 액세스 권한만 부여될 수 있다. 스토리지 디바이스가 데이터를 읽거나 쓰라는 요청을 받으면 액세스 목록을 확인하여 논리 단위 번호로 식별된 노드가 스토리지 영역에 액세스할 수 있는지를 확인한다. 논리 단위 번호에 의해 논리 단위 번호 마스킹은 호스트 버스 어댑터와 서버의 샌 소프트웨어에 의해 명령이 수락되는 논리 단위 번호를 제한하는 기술이다. 이렇게 하면 서버가 액세스하지 않아야 하는 논리 단위 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.[2]

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 구성 시 매우 높은 고가용 시스템을 구축한다. IBM은 1998년 개념 증명서로 iSCSI를 개발했고 2000년 IETF(Internet Engineering Task Force)에 iSCSI 표준의 초안을 제시했다. 그 의정서는 2003년에 비준되었다.[4][5]

  • 작동 방식
ISCSI는 서버의 iSCSI 이니시에이터와 스토리지 장치의 iSCSI 대상 간에 블록 레벨 데이터를 전송하는 방식으로 작동한다. iSCSI 프로토콜은 SCSI 명령을 캡슐화하고 데이터를 TCP/IP 계층을 위한 패킷으로 조립한다. 패킷은 지점 간 연결을 사용하여 네트워크를 통해 전송된다. 도착하면 iSCSI 프로토콜은 패킷을 분해하여 SCSI 명령을 분리하여 운영 체제(OS)가 평소처럼 포맷할 수 있는 로컬로 연결된 SCSI 장치인 것처럼 스토리지를 볼 수 있도록 한다. 오늘날 중소기업(SMB)에서 iSCSI의 인기 중 일부는 서버 가상화가 스토리지 풀을 사용하는 방식과 관련이 있다. 가상화 환경에서 스토리지 풀은 클러스터 내의 모든 호스트에서 액세스할 수 있으며 클러스터 노드는 iSCSI 프로토콜을 사용하여 네트워크를 통해 스토리지 풀과 통신한다. 클라이언트 서버와 스토리지 시스템 간에 이러한 유형의 통신을 가능하게 하는 iSCSI 장치가 많이 있다. [6]


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. [7]

  • 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 때 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.[7]
  • 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.[7]
  • 장단점
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 100Gbps까지 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.[7]

각주

  1. ↑ 1.0 1.1 박주형, 〈스토리지 기초 지식 1편: DAS, SAN, 그리고 NAS〉, 《글루시스 기술 블로그》, 2019-12-02
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 천천히 느리게, 〈스토리지 네트워크 SAN(Storage Area Network)〉, 《티스토리》, 2019-10-04
  3. ↑ 동네 아는 형, 〈SAN, NAS, DAS의 개념비교〉, 《네이버 블로그》, 2010-07-21
  4. ↑ iSCSI 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/ISCSI
  5. ↑ 한비로 - http://hanbiro.com/management/iscsi-storage.html
  6. ↑ Margaret Rouse, 〈iSCSI (Internet Small Computer System Interface)〉, 《techtarget》
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 7.3 박주형, 〈스토리지 기초 지식 2편: 스토리지 프로토콜〉, 《글루시스 기술 블로그》, 2019-12-17

참고자료

같이 보기


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