데이터 스토리지란?
데이터 스토리지란 말 그대로 데이터를 저장하는 저장 공간을 말한다
각종 애플리케이션, 네트워크 프로토콜, 문서, 미디어, 주소록, 사용자 기본설정등 데이터화 될수있는 데이터들을 디지털 정보를 실제로 수집하고 보관하는 곳이다. 데이터 스토리지는 빅데이터 개념이 들어오면서 더욱 중요하게 되었다.
데이터 스토리지 종류는 기술에 따라 변화해 왔는데 초창기 서버는 우리가 아는 RAM 과 하드디스크, 주기억장치와 보조 기억장치가 구분되어있지 않았다.
하지만 시간이 가면서 데이터의 용량은 더 늘어나게 되고 용량에 맞추다보니 공간적 한계에 봉착하게 되는데 그 결과 스토리지 시스템을 가진 보조 기억장치가 만들어지게 되는 계기가 된다.
우리가 아는 DAS의 개념의 시작이된다. 이렇게 서버와 스토리지를 구분함으로 정교하고 복잡한 아키텍처를 구성할 수 있게 된다.
SAN Storage Area Netwrok
하드디스크의 용량증가 와 소형화가 진행되면서 공간효율적인 서버를 구성할 수 있게 되었지만 서버의 용량 효율이 문제였다 서버에 스토리지 용량을 추가해야 할 경우 새 디스크를 추가하거나 여유공간이 있는 다른 서버에서 디스크를 물리적으로 빼서 추가해야 했다 하지만 이런 물리적인 불편함을 해결하고자 스토리지 영역 네트워크(SAN)이 생겨났다.
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SAN 스토리지 방식은 분산되어있는 여러개의 스토리지를 하나의 네트워크로 연결시키고, 이 네트워크에 서버를 연결해 스토리지에 접속하게 된다. 네트워크로 묶은 스토리지들은 가상으로 중앙화된 논리 불륨을 형성하게 되고 필요에 따라 각 서버에 공간을 논리적으로 할당할 수 있다. 사용자는 LUN(Logical Unit Number)이라는 고유 번호를 통해 가상으로 할당된 디스크 드라이브에 연결된다.
SAN을 구성하기 위해서는 SAN 스위치라는 네트워크 장비가 필요하게 된다 SAN 스위치는 스토리지와 서버를 중계하는 역할을 하게 된다 서버와 스토리지를 광역으로 묶어 거대한 하나의 스토리지처럼 보이게 묶어주는 역할을 하게 된다. SAN 방식에서는 각 서버와 스토리지를 광 케이블로 SAN 스위치와 연결해 데이터를 주고 받는다.
SAN의 주요 스토리지 프로토콜은 여러가지가 있다.
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iSCSI (Internet Small Computer Systems Interface)
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파이버 채널 (Fiber Channel)
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iSER (iSCSI Extensions for RDMA)
블록 스토리지란?
SAN 환경에서는 파일을 저장하는 형식으로 블록 스토리지(block storage)라는 개념을 사용하게 되는데 블록 스토리지는 데이터를 블록이라는 일정한 크기의 조각으로 나누어 저장하게된다 각 블록들은 저장된 위치에 대한 주소를 가지고 있어 서버의 요청에 따라 블록을 재구성하여 하나의 데이터로 서버에 전달하게 된다.
SAN 장단점
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장점
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광케이블을 사용하여 접근이 빠름
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필요에 따라 성능과 용량을 확장하기 용이
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LAN을 사용하지 않아 네트워크 부하를 최소화
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가상화 환경을 구축하기 적합
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단점
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비쌈
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이더넷 네트워크와 광 케이블 케이블을 동시에 운영해야됨
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관리하는데 전문적인 인력이 필요
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블록 백업에 스토리지 공간이 더 요구됨
NAS Network Attached Storage
업무 문서가 종이에서 디지털화 되면서 업무 문서나 자료들을 동시에 공유하고 수정하는 일이 많아졌는데 스토리지에 접속하는 사용자가 증가하고 공유가 필요한 자료가 많아지며 쉽고 편리하게 데이터를 공유할 방법이 필요했는데 SAN 과 같이 등경한 기술이 NAS 이다.
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NAS도 네트워크를 통해 서버나 클라이언트가 스토리지에 연결하지만 SAN과는 다르게 이더넷을 통해 연결되는 방식을 선택하게 된다 또한 스토리지를 SAN 스위치와 연결하지 않고 이더넷 케이블을 통해 네트워크에 연결한다.
이렇게 범용적인 네트워크를 사용해 설치나 유지관리는 쉽지만 대역폭에 한계가 있을수도 있다.
NAS에서는 자체적으로 파일 서비스를 제공하며 대표적으로 NFS 나 CIFS와같은 프로토콜을 이용한다.
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NFS (Network File System)
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SMB/CIFS (Server Message Block/Cmmon Internet File System)
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FTP (File Transfer Protocol)
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HTTP
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AFP
파일시스템
NAS의 경우 블록보다 상위 개념인 file을 저장 단위로 사용중이다. 파일은 폴더에 저장되며 하나의 폴더에 여러 하위 폴더가 겹겹이 존재하는 계층적인 구조를 가짐
NAS 장단점
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장점
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기본적으로 구축되어있는 이더넷 네트워크를 스토리지에 연결하면되서 인프라 구축비용이 없음
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단순한 아키텍처로 유지관리가 비교적 편함
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스케일 아웃 방식의 NAS 클러스터 구성이 가능해 성능과 용량을 동시에 높일 수 있음
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단점
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이더넷 케이블을 사용하기 때문에 광케이블에 비해 전송속도가 느림
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공유네트워크를 사용해 대역폭에 제한이 있고, 데이터를 IP 패킥으로 캡슐화 하는 부가적인 과정으로 속도 지연이 발생함에 네트워크 병목이 취약
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스케일 업 방식의 NAS는 성능과 용량 확장에 한계가 존재
스토리지 프로토콜
파이버 채널
파이버 채널은 기가비트급 전송 속도를 가진 네트워크 기술이다. 처음 등장했을 때는 높은 트래픽을 처리하는데 TCP/IP보다 처리가 빠르고 스토리지 전용 네트워크로 대역폭을 확보 할 수 있어 주목을 받았던 기술이다 또한 TCP/IP보다 구조가 단순해 높은 안정성을 가지고 있다. 기존의 SCSI 프로토콜 기술이 응용되어 SAN 환경에서 iSCSI와 함께 블록 데이터를 전송할 때 가장 일반적으로 사용된다.
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파이버 채널 케이블에는 광 섬유가 사용되지만 구리를 이용하는 경우도 있다. 파이버 채널 케이블을 통해 장비 사이에 데이터를 주고 받기 위해서는 HBA(Host Bus Adapter)라는 인터페이스 카드가 추가적으로 필요하다. HBA 카드가 장착된 스토리지를 파이버 채널 케이블로 파이버 채널 스위치와 연결하면 SAN 환경을 구성할수 있다.
FCoE
파이버 채널 오버 이더넷 (Fiber Channel over Ethernet)은 기존의 파이버 채널 프레임을 캡슐화하여 이더넷 네트워크 상에서 데이터를 주고받는 기술을 말한다. 하나의 케이블과 인터페이스 카드로 이더넷과 파이버 채널 환경을 함께 구현이 가능해 기존의 TCP/IP 네트워크 인프라를 유지하여 하드웨어 복잡성을 줄일 수 있다.
iSCSI
iSCSI (Internet Small Computer Systems Interface)는 기존의 SAN 환경에서 파이버 채널이 가진 비용, 호환성 문제를 해결하고자 고안된 네트워크 기술이다 이더넷 환경에서 SCSI 명령을 전달이 가능하다.
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iSCSI는 기존의 이더넷 케이블이나 파이버 채널 케이블을 둘 다 사용이 가능하다. 필요에 따라 기존의 이더넷 NIC 나 iSCSI 용 네트워크 카드 (TCP Offload Engine 과 iSCSI HBA)를 탑재해 서버 간에 블록데이터를 공유할 수 있게 된다.
iSCSI는 파이버 채널과 달리 별도의 스위치가 필요 없어 이미 가지고 있는 이더넷 스위치로 SAN 환경을 구축이 가능하다.