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각 아키텍처마다 장단점 존재

다양한 고객 환경에 적합한 스토리지 네트워크 아키텍처를 결정하기 위해서는 다음과 같은 기존의 스토리지 아키텍처의 장점과 단점 및 차이점들을 정확히 파악해야 한다.

● DAS(Directly Attached Storage, Direct Access Storage)

● NAS(Network Attached Storage)

● SAN(Storage Area Network)

● iSCSI(Internet Small Computer Systems Interface)

DAS는 스토리지의 전형이며 원조로서 시스템에 직접 연결된 스토리지를 가리키며 다른 시스템과의 데이터 공유는 기대되지 않던 지난 시대를 지배해온 아키텍처다. 네트워크 스토리지에 의해 점차 대체되어 가고 있지만 아직 적은 용량에 데이터 공유가 필요 없는 고객에게는 저렴한 스토리지 솔루션이며 엔터프라이즈급 스토리지 기술 발달로 장차 SAN으로 업그레이드 할 수 있는 SAN-Ready형 대형 스토리지에 지금도 적용되고 있다.

서버와 스토리지를 직접 연결한 DAS에 가장 많이 사용되는 미디어는 스카시 (SCSI, Small Computer Systems Interface), 파이버채널(Fibre Channel), SSA(Serial Storage Architecture) 등 3가지가 있으며 3가지 미디어 모두 블록 I/O 프로토콜(Block In/Out Protocol)을 사용한다.

블록 I/O의 특징은 읽고 쓰기 I/O (Read & Write In/Out) 커맨드가 디스크나 테이프 드라이브 같은 특정 스토리지 장치와 그 저장위치를 정확히 지정해 준다는 것이다. 예를 들어 디스크의 경우라면 I/O 요청시 디스크의 특정 블럭의 위치를 지정해서 데이터가 읽혀지거나 쓰여진다. 따라서 DAS에 있어서 가장 중요한 특징은 스토리지 장치에 발생하는 모든 I/O가 SCSI 프로토콜 블록 I/O로 해독된다는 점이다. 즉, 모든 I/O가 블럭으로 포맷되며 이 블록 I/O는 물리적 디스크 장치에 저장된 데이터의 위치와 구조에 관한 정보를 가지고 있는 것이다.

◇ DAS의 장점

● 설치의 간편/용이성 : 설치하는데 그리 어렵지 않다. 스토리지와 서버간의 연결이 이미 SCSI 케이블로 내장되거나 포이트 투 포인트(Point-to-Point) 연결로 짧은 거리에 간단하게 설치된다.

● 저렴한 소유비용 : SCSI 케이블은 비용이 상대적으로 저렴하며 설치가 쉽고 연결거리가 짧아서 소유하는데 드는 비용이 적다.

● 뛰어난 성능 : 연결 자체가 이미 스토리지를 위해 고안되었으며 프로토콜도 스토리지 프로토콜인 SCSI 블럭 I/O를 사용하기 때문에 어떤 타입의 애플리케이션에도 그 성능이 최적화되어 있다.

● 일반용도의 솔루션으로서 유연성과 개방성 제공 : DAS는 모든 종류의 스토리지 프로세싱에 최적화되어 있는 일반 솔루션이기 때문에 대부분의 애플리케이션에 최적화되어 있으며 따라서 일반 용도의 솔루션을 구현하려 할 때 상당한 유연성과 개방성을 제공해 준다.

◇ DAS의 한계

● 제한된 확장성 : 접속 확장이 가능한 SCSI 버스의 수나 처리 가능한 데이터의 용량의 확장성이 제한적이다.

● 파일 공유 불가능 : 시스템간의 파일 공유는 불가능하여 같은 데이터를 필요한 시스템마다 가지고 있어야 하는 비효율적인 중복 저장도 발생할 수 있다.

● 총소유비용(TCO)이 저렴한 것이 아니다 : 일반적으로 구매단계에서는 DAS가 저렴한 솔루션으로 여겨지나 대규모의 데이터와 서버를 관리하는 고객인 경우 오히려 비효율적인 관리 비용을 초래한다.

파일 I/O 프로토콜 사용하는 NAS

NAS는 일반적으로 이더넷 같은 인터페이스 카드를 통해 랜에 연결된 스토리지 시스템이다. 데이터퀘스트는 NAS를 ‘저장파일 및 데이터를 사용자에게 직접 제공함으로써 서버 시스템과 하드웨어에 독립성을 부여하는 스토리지 시스템’이라고 정의하고 있다.

NAS 이전에는 증가하는 데이터 용량의 확장요구를 일반용 서버에 직접 연결하는 DAS 방식으로 해결해 왔다. 이러한 서버 중심형 네트워크에서는 서버를 통해서만 데이터에 접근할 수 있었고, 결국 서버의 가용 리소스에 부담을 가중시켜 네트워크의 처리속도를 저하시키는 큰 원인을 제공하기도 했다. 즉, 서버를 통해서만 데이터를 저장/공유할 수 있기 때문에 사용자는 서버를 통과하는 네트워크 트래픽 정도에 따라 종종 심각한 래그(lag) 문제에 부딪히게 되었다. 바로 이런 DAS 아키텍쳐가 갖는 대기시간(latency) 결함을 극복하기 위해서 개발된 데이터 중심형 스토리지 솔루션이 NAS인 것이다.

따라서 NAS란 랜에 직접 연결되어 일반 서버의 오버헤드나 복잡함없이 오직 데이터의 전송과 공유만을 위해 최적화된 스토리지 전용시스템이라고 정의할 수 있다.

DAS나 SAN 또는 iSCSI와 같은 다른 스토리지 솔루션들과는 대별되는 NAS 솔루션의 가장 큰 특징은 모든 I/O 오퍼레이션이 파일 I/O 프로토콜을 사용한다는 것이다. 파일 I/O는 블록 I/O와는 달리 읽어야 할 파일만을 지적하고 파일이 어느 위치에 저장되어야 하는지 또는 저장되어 있는지에 관한 구체적인 스토리지 위치에 관해서는 지정하지 않는다. 이에 대한 지정은 NAS 시스템의 O/S가 별도로 블록 I/O로 수행한다.

◇ NAS의 장점

● 설치와 관리가 용이하다 : NAS는 업계 표준이라 할 수 있는 랜 인프라에 직접 설치되기 때문에 설치가 매우 쉽고 조작 및 관리도 간단하다.

● 총소유비용(TCO) 측면에서 저렴한 솔루션이다 : 이미 설치되어 있는 랜에 설치되기에 SAN처럼 네트워크 설치 추가 비용이 필요하지 않고 조작과 관리가 쉬워 관리비용도 감소하기 때문에 총소유비용(Total Cost of Ownership) 측면에서 매우 경제적이다.

● 이기종 시스템간의 파일공유와 파일전송이 가능하다 : NFS와 CIFS를 지원하여 NT계열 및 유닉스 기반의 시스템간의 파일공유와 파일전송이 기본적으로 가능해진다.

● 확장성 : NAS 장비자체는 대용량을 수용할 만큼 확장이 가능하며 사용중에도 다운할 필요없이 확장이 용이하다. 그러나 랜 트래픽 밀도나 밴드위치의 여유에 따라 제한이 있을 수 있다.

● 강력한 데이터 보호/백업 : ‘스냅샷’이라 불리우기도 하는 데이터 보호 솔루션은 오늘날의 NAS를 존재하게 해준 강력한 데이터 보호 솔루션이며 NDMP 등을 이용한 리모트백업 및 테이프백업 장치와 직접 연결되며 이를 내장된 소프트웨어로 관리할 수 있어 다양한 방법으로 고객의 요구에 맞는 데이터 보호/백업이 가능하다.

◇ NAS의 제한

랜 대역폭의 한계 : 이더넷 랜(Ethernet LAN)은 작은 사이즈의 파일이나 커맨드 요청에 신속하게 대응하는 버스트형 전송(Short Burst Transmission)에 유리하지, 사이즈가 너무 큰 데이터의 전송에는 상대적으로 불리하다. 랜상에서 사이즈가 큰 데이터 블록 전송시 랜 프로토콜이 작은 패킷 사이즈로 데이터를 움직이기 때문에 심각한 오버헤드 및 네트워크 정체가 야기될 수 있다. 따라서 NAS가 그 장점을 살리면서 랜에 제대로 설치/동작하려면 랜이 충분한 대역폭을 확보해야 한다. 따라서 NAS는 매우 많은 대역폭을 필요로 하는 애플리케이션이 설치된 환경에는 적합하지 않은 솔루션이라 할 수도 있다.

스토리지 전용 고속 네트워크 SAN

SAN이란 스토리지를 위해 고안된 스토리지 전용 고속 네트워크라 정의할 수 있다. 서버와 스토리지 장비들이 SAN에 연결되며 때로는 서버 뒤의 네트워크 (the Network behind the Servers)라고 불리우기도 한다. 랜과 같이 SAN도 Any-to-Any 연결이 가능하며 라우터, 게이트웨이, 허브, 스위치 등이 연결에 사용되며 다른 네트워크 아키텍처도 가능하지만 파이버채널(Fibre Channel)이 사실상의 SAN의 표준이라 하여도 현재는 무방하다 할 수 있다.

NAS는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 통해 랜에 연결되는데 반하여, SAN 스토리지 시스템은 HBA(Host Bus Adapter)를 통해 네트워크에 연결된다. 이런 버스나 채널 같은 연결 특징 때문에 호스트나 애플리케이션 서버는 SAN에 연결된 스토리지 장치를 마치 직접 연결된 스토리지 장치처럼 인식하게 된다. 이러한 네트워크 특성으로 인해 SAN 네트워크는 다양한 프로토콜과 스토리지 장치들을 지원할 수 있으며 하나의 네트워크로서 관리될 수 있다. 따라서 SAN은 DAS처럼 SCSI 블록 I/O 프로토콜이 사용된다는 것이 NAS와 대비되는 중요한 특징이다.

◇ SAN의 장점

● 무정지 확장성 : 서버에 직접 연결할 수 있는 스토리지 용량은 서버에 따라 그 한계가 정해지고 확장시 서버다운을 시켜야 가능하지만 SAN은 서버와 관계없이 대규모 확장이 가능하며 서버다운 없이 확장시킬 수 있다.

● 뛰어난 성능 : 파이버채널은 이론상 초당 100MB의 최대 전송률을 가지는 가장 효과적인 전송 메커니즘을 갖고 있다. 이론상 기가비트 이더넷과 비슷한 최대 전송률을 가진다고 하지만 실제에 있어서 파이버채널은 일반적으로 60MB/s~8 0MB/s로 기가비트 이더넷의 40MB/s의 평균전송률보다 빠르다. 이는 기가비트의 랜 파일I/O는 대용량 데이터의 전송에는 패킷사이즈의 제한으로 상대적인 오버헤드가 발생하기 때문이다.

● 재난복구 솔루션 : SAN에 PPRC (Peer-to-Peer Remote Copy)와 같은 재해/재난 복구 솔루션이 결합해 재난발생시 저장 데이터의 안전과 신속한 복구가 이루어진다. 파이버채널로 구성되기 때문에 10~20km까지의 장거리로 서버와 스토리지를 분리해 줄 수 있으며, 최대 100km 떨어진 곳에 데이터 복사본을 가진 미러링 사이트를 구축할 수 있다.

◇ SAN의 단점

SAN은 무엇보다 가격상의 어려움을 가지고 있다. 단순한 스토리지 디스크나 테이프 장비만이 아닌 네트워크 인프라를 그것도 고가의 파이버채널 스위치 장비를 사용해야 하는 점은 비용면에서 고객에게 많은 부담을 안겨준다.

이밖에도 호환성의 문제가 있었으나 점점 개방적인 오픈 환경으로 전개해 나가고 있다. 이보다는 개방적인 파이버채널 인프라의 구축이 가능해지면서 파이버채널 스위치 시장은 확대되고 있지만 이를 운영하고 관리할 수 있는 인력은 턱없이 부족한 실정이고 이는 총소유비용(TCO)을 높이는 또 다른 악재로 작용하기도 한다.

SAN·NAS 융화시키는 ‘iSCSI’ 기술

많은 업체들이 SAN이 가져다 주는 월등한 성능을 필요로 하긴 하지만 가격대비 성능을 감안할 때 또 무엇보다 그 관리가 쉽다는 점에서 NAS는 경제적인 스토리지 네트워킹 솔루션이다. 사실 그동안 랜만 구축되어 있던 인프라에 SAN은 큰 부담으로 다가오기도 했다. 이에 반해 NAS는 그 저렴한 가격으로 인해 쉽게 일반 시장에 어필할 수 있었던 반면 성능을 우선시 하는 엔터프라이즈급 시장에서는 SAN에 대한 관심이 높았고 이런 대비적인 시장에서의 반응으로 NAS와 SAN은 대칭적이고 공존 불가능한 상반된 솔루션으로 인식되기도 했다. 그러나 NAS는 네트워크에 연결되는 저장장치 솔루션이며 SAN 역시 그런 네트워크 중의 하나다. NAS도 SAN 네트워크에 연결할 수 있다. 단 이미 SAN에 스토리지가 연결되어 있기 때문에 스토리지가 필요없다.

그래서 NAS 장비에 연결된 스토리지를 없애고 직접 SAN에 연결된 스토리지와 연결하여 SAN의 전용 스토리지를 NAS처럼 사용하게 만든 것이 IBM NAS 게이트웨이다.

또한 SAN을 새로 구축하지 않고 SAN이나 DAS방식의 프로토콜인 블록 I/O와 같은 역할을 해주는, IBM과 시스코가 공동개발한iSCSI(Internet SCSI)라는 블록 I/O 프로토콜을 파일 I/O 프로토콜을 사용하던 랜상에서 구동되도록 한 신기술이 iSCSI 기술이다. 다음 호에는 SAN과 NAS를 더욱 조화시키고 융화시켜 스토리지 네트워킹의 새로운 패러다임을 제시해준 iSCSI에 대해 자세히 알아본다. (www.dataNet.co.kr)

출처

http://killsia.tistory.com/entry/DASNASSANiSCSI-장단점

DAS [Direct Attached Storage]

서버와 전용 케이블로 연결한 외장형 저장 장치. 서버/클라이언트 환경에서의 부족한 저장 공간을 가장 쉽게 확보하는 방법으로 서버 자체에 물리적으로 외부 저장 장치를 연결하는 것이다. 네트워크에 연결된 각 서버에 외부 저장 장치를 추가함으로서 필요한 데이터를 물리적으로 가까운 곳에서 접근할 수 있고 확장이 용이하다. 하지만 데이터의 증가에 따른 외부 저장 장치의 계속적인 추가는 서버의 효율성을 저하시키는 문제가 있다. 또 다른 문제는 네트워크상의 서버가 다운되는 경우에는 중지된 서버에 장착된 저장 장치도 사용할 수 없게 되어 중앙 집중식 시스템과 같은 취약점이 있다.

NAS [Network Attached Storage]

File Server는 파일공유와 파일 서비스라는 서버로서의 기능으로부터 시작된 솔루션이다. 네트워크가 발달하지 못하고 데이터 양이 많지 않던 시절에 부서별로 파일공유를 위해 또는 파일에 대한 관리의 편의를 위해 시작되었던 솔루션으로 파일공유 및 파일 서비스 기능을 위해서는 범용OS (Unix 또는 Windows NT등)에서 제공되는 일부분의 기능(NFS 또는 CIFS)을 이용하였고 데이터 저장장치는 주로 서버에 내장된 디스크를 사용하였다. 그리고 서버/클라이언트 구조로 파일서버가 서버로서의 역할을 각 End-user의 단말(PC 또는 Workstation)이 클라이언트로서의 역할을 하도록 구현되었다. 그런데 세월이 흐르면서 사용자 환경이 변하였다. 파일공유 및 파일 서비스를 위한 데이터 용량이 폭증하였다는 점, 변화는 파일공유 및 파일서비스를 위한 I/O가 보다 높은 대역폭과 속도를 요구한다는 점이다.

파일서버의 한계를 극복한 것이 NAS(Network Attached Storage)이다. NAS는 저장장치의 기능을 강조한 것으로 저장장치 부분의 하드웨어적 성능/기능뿐 아니라 소프트웨어적 기능이 예전의 파일서버와는 차별화 되었다. 그리고 I/O측면에서도 범용 OS대신에 파일서비스에 특화된 전용의 OS를 채용함으로써 보다 나은 I/O 성능을 제공하고 있다. 그리고 역할에 있어서도 기존의 파일서버가 End-user 단말에 대한 파일서비스를 제공하는 역할을 강조한 반면 NAS는 End-user단말에 대한 기존 파일서버의 역할뿐만 아니라 애플리케이션 서버의 데이터를 네트웍(LAN)을 통해 저장하여 네트웍이 연결된 곳에서는 언제 어디서라도 스토리지를 접속해서 사용할 수 있는 애플리케이션 서버에 대한 저장장치로서의 역할도 하고 있다

NAS를 이름 그대로 해석해 보면 네트웍(LAN)에 접속된 스토리지이다. 과연 스토리지를 LAN에 붙일수 있을까? 말을 바꾸어 보자. 스토리지는 SCSI 프로토콜을 기반으로 통신을 하고 LAN은 TCP/IP 프로토콜을 기반으로 통신을 한다.

NAS의 장점은 파일공유다. 여러 애플리케이션 서버들이 LAN을 통해 NFS또는 CIFS와 같은 파일 서비스 프로토콜로 전용파일서버에 접속하여 파일에 대한 서비스를 요청하면 단일 파일서버가 그 요청에 따라 파일서비스를 하게 되므로써 즉 NAS에 저장된 파일이 모두 전용파일서버 한곳에서 관리됨으로써 파일들에 관한 정보들의 Consistency라든가 locking에 문제가 없이 파일을 여러 서버들이 공유할 수 있게 된다.

NAS의 단점은 성능과 DB에서 사용할 때의 문제점이다. 성능상의 단점중의 한 요인은 Latency Time이다. NAS는 애플리케이션 서버에서 전용파일서버까지 네트웍으로 접속되고 전용파일서버에서 스토리지사이는 채널로 접속되어 채널로만 접속되는 DAS또는 SAN에 비해 접속단계가 늘어남으로서 Latency Time이 더 걸리게 된다. 물론 NAS가 LAN에서의 Latency time에서 단점을 Cache에서 그리고 저장장치 부문에서의 성능으로 보충하여 JBOD(Just Bunch of Disk: 저급의 디스크 스토리지를 의미)나 성능이 떨어지는 내장형 Disk보다 빠를 수 있다. 그러나 동급의 디스크 스토리지로 비교했을때는 DAS나 SAN보다 성능이 조금 떨어지는 것이 보통이다. 특히 I/O가 많은 대용량의 DB인 경우, 그리고 대규모 Batch Job을 수행해야 하는 경우에는 이와같은 성능차이가 문제가 된다. 또한 DB의 경우 전용 파일서버에서의 Caching기능 때문에 전용파일서버에 장애가 일어난 경우 Data의 consistency가 문제가 될 수도 있다.

SAN [Storage Area Network]

'광저장장치영역네트워크'로 번역되고 '스토리지 에어리어 네트워크'라고도 한다. 특수 목적용 고속 네트워크로서, 대규모 네트워크 사용자들을 위하여 서로 다른 종류의 데이터 저장장치를 관련 데이터 서버와 함께 연결해 별도의 랜(LAN:근거리통신망)이나 네트워크를 구성해 저장 데이터를 관리한다.

정보기술(IT)이 급속히 발전하면서 기업들의 가장 큰 고민 가운데 하나는 많은 데이터를 어떻게 효율적으로 저장할 수 있는가 하는 것이었다. 기존저장 방법은 장비에 스토리지를 붙여서 쓰는 DAS(direct attached storage:직접연결스토리지)를 이용하였으나, 저장할 데이터와 늘어나는 데이터가 한 공간에 존재하므로 데이터의 전송 속도가 떨어지는 단점이 있다. SAN은 이러한 단점을 극복하기 위한 목적으로 1990년대 말부터 개발되기 시작해 채 몇 년도 안 되어 새로운 데이터 저장기법으로 떠올랐다. 서로 다른 종류의 저장장치들이 함께 연결되어 있어 모든 사용자들이 공유할 수 있을 뿐 아니라, 백업·복원·영구보관·검색 등이 가능하고, 한 저장장치에서 다른 저장장치로 데이터를 이동시킬 수 있다는 장점이 있다. SAN 외에 별도로 랜이나 네트워크를 구성해 저장 데이터를 관리하는 방법으로 NAS(network attached storage:네트워크연결스토리지) 등이 있지만, 2002년 현재 SAN 기법이 보편화되어 시장의 50% 이상을 차지하고 있다. 더욱이 갈수록 대형화하면서 고성장세를 보이고 있다.

하지만 SAN 을 구축하기 위해서는 NAS 스토리지에 비해서 많은 비용과 장비들의 투자가 필요하고, 기존 시스템들의 업그레이드가 필수적이므로 몇가지 제약이 있다.

SAN 을 이기종간의 여러 서버에서 하나의 스토리지를 공유하기 위해서는 SAN 메니지먼트 소프트웨어가 별도로 필요로 하고 , NAS 와는 달리 SAN 네트워크를 별도로 구축을 해야 한다는 단점이 있다.

SAN은 서버와 스토리지 사이의 채널 접속에 파이버 채널 스위치를 넣어 네트웍의 개념을 도입한 것이다. 그렇다면 왜 SCSI Switch가 아닌 파이버채널 스위치인가? SCSI의 경우 Open System의 채널 인터페이스이긴 하지만 접속 거리가 최대 25m로 네트웍으로 구성하기에는 거리제약이 있으며 스위칭을 위한 고려가 전혀 되어있지 않는 인터페이스란 점 때문에 파이버 채널을 SAN의 표준으로 정하게 되었다.

파이버 채널 스위치를 중간에 넣음으로서 서버의 접속 포트 하나에서 여러대의 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 하기 때문에 Locking 문제와 Consistency 문제가 생기게 되고 그런 이유로 파일공유가 되지 않는다. 그렇다면 SAN에서 말하는 공유는 무엇일까? 그것은 지금현재로는 서버측면에서의 스토리지 공유 또는 스토리지 측면에서의 서버 공유를 의미할 뿐이다. 물론 SAN에서 궁극적으로 추구하는 목표에는 파일시스템의 공유가 포함되어 있으며 그러한 노력이 현재 진행되는 있는 것은 사실이지만 파일시스템의 공유라는 목표를 달성하기에는 아직도 많은 시간이 필요하리라고 생각된다

출처: http://skymeet.tistory.com/32 [IT세상]