데이터 스토리지란?

데이터 스토리지란 말 그대로 데이터를 저장하는 저장공간을 말한다. 애플리케이션, 네트워크 프로토콜,문서,미디어,주소록 사용자 기본설정등 데이터화 될 수 읶는 데이터를 디지털 정보를 실제로 수집하고 보관하는 곳이다. 데이터 스토리지는 빅데이터 개념이 들어오며 더욱 중요하게 다루어지고 있다.
스토리지 기술도 시간이 지나면서 변화해봤는데 초창기 서버는 우리가 아는 RAM과 하드디스크, 주기억장치 와 보조 기억장치가 구분되어있지 않다. 하지만 시간이 가면서 데이터의 용량은 더 늘어나며 용량에 맞추다보니 공간적 한계에 봉착하게 되는데 그 결과 스토리지 시스템을 가진 보조 기억장치가 만들어지게 된다.
이것이 DAS의 시작지점이 된다. 서버와 스토리지를 구분함으로 정교하고 복잡한 아키텍처를 구성하게 된다.

DAS(Direct-Attached Storage)

말그대로 직접 연결 스토리지이다. 물리적인 케이블로 서버와 스토리지 장치가 연결되어있다. 우리가 일반적으로 사용하는 컴퓨터에 연결되어있는 스토리지도 어떻게 보면 DAS라고 부르면 된다. DAS의 특징은 네트워크 없이 직접 연결되는 방식이라 SAN, NAS 보다 빠른 성능을 보여준다. 단점도 존재하는데 호스트 서버와 1대1로 연결되어서 공유가 불가능해 직접 연결된 호스트만 사용이 가능하다는 단점이 존재한다.

SAN (Storage Area Network)

하드디스크의 용량 증가와 소형화가 진행되며 공간효율적인 서버를 구성할 수 있지만 서버의 용량 효율 문제가 존재했다. 서버에 스토리지 용량을 추가해야 할 경우 직접 서버를 뜯어 새 디스크를 추가하거나 여유공간이 있는 다른 서버에서 디스크를 물리적으로 빼서 추가해야 했다. 하지만 이런 물리적 불편함을 해결하고자 스토리지 영역 네트워크가 생겨났다

SAN 특징

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.

하지만 SAN 방식에도 제약조건이 있는데 SAN 스위치라는 별도의 네트워크 장비가 필요하게 된다. SAN 스위치는 스토리지와 서버를 중계하는 역할을 하게되 서버와 스토리지를 광역으로 묶어 하나의 스토리지처럼 보이게 묶어주는 역할을 하게 된다. SAN 방식에는 각 서버와 스토리지를 광 케이블로 SAN 스위치와 연결하게 빠르게 데이터를 주고 받는다.
SAN 방식에서 사용하는 스토리지 프로토콜에는 여러가지가 존재한다.

• iSCSI (Internet Small Computer Systems Interface)
• 파이버 채널 (Fiber Channel)
• iSER (iSCSI Extenstions for RDMA)

블록 스토리지?

갑자기 블록 스토리지가 나온이유는 SAN 방식이 블록 스토리지를 공유하는 형태이기 때문이다. 스토리지에는 블록 스토리지 와 파일 스토리지 그리고 객체 스토리지가 존재한다. 블록 스토리지는 데이터를 블록이라는 일정한 크기의 조각으로 나누어 저장하게 된다. 각 블록들은 저장된 위치에 대한 주소를 가지고 있어 서버의 요청에 따라 블록을 재구성하여 하나의 데이터로 서버에 전달하게 된다.
파일 스토리지는 파일시스템이 적용된 스토리지로서 NAS에 해당한다. 그외에는 객체 스토리지는 AWS의 S3같은 스토리지이다.

SAN 장단점

• 장점
  • 광케이블을 사용하여 접근이 빠름
  • 필요에 따라 성능과 요량을 확장하기 용이
  • LAN을 사용하지 않아 네트워크 부하를 최소화
  • 가상화 환경을 구축하기 적합
• 단점
  • 가격이 비쌈(SAN 스위치가 비쌈)
  • 이더넷 네트워크와 광 케이블을 동시에 운영해야함
  • 관리하는데 전문적인 인력이 필요
  • 블록 백업에 스토리지 공간이 더 요구됨

NAS (Network-Attached Storage)

최근 들어서 일반 개인이 가정에서 NAS 구축 또는 회사에 NAS 구축을 한다는 말을 많이들 들어봤을것이다. 종이 문서에서 디지털화되며 업무 문서가 대부분 워드,한글 파일처럼 디지털화되어 이런 자료들을 공유를 하게되고 수정을 하게되는 일이 많아 졌는데 다수의 사람들이 동시에 스토리지에 접속하는 경우가 생기고 공유가 필요한 자료가 많아지며 쉽고 편리하게 데이터를 공유할 방법이 필요해진다. 이와같이 등장한 기술이 NAS이다.

NAS 특징

NAS도 네트워크를 통해 서버나 클라이언트가 스토리지에 연결되지만 SAN과는 다르게 이더넷을 통해 연결되는 방식이다. 따라서 비싼 네트워크 장비 없이도 NAS를 구축할 수 있다. 이런 범용성있는 이더넷을 사용하여 저렴하게 구축이 가능하지만 대역폭에 한계가 존재한다.

NAS에는 자체적으로 파일 서비스를 제공하며 대표적으로 NFS나 CIFS와 같은 프로토콜을 사용한다.

• NFS (Network File System)
• SMB/CIFS (Server Message Block/Common Internet File System)
• FTP (File Transfer Protocol)
• HTTP
• AFP

파일 시스템

NAS의 경우 SAN에서도 잠깐 언급했지만 파일시스템을 이용하여 데이터를 저장하게된다. 블록이라는 단위보다 상위개념은 파일시스템은 파일 단위로 데이터를 저장하기 위함이다.

NAS 장단점

• 장점
  • 기본적으로 구축되어있는 이더넷 네트워크를 스토리지에 연결하면되서 인프라 구축 비용이 없음
  • 단순한 아키텍처로 유지관리가 비교적 편함
  • 스케일 아웃 방식의 NAS 클러스터 구성이 가능해 성능과 용량을 도시에 높일 수 있음
• 단점
  • 이더넷 케이블을 사용하기 때문에 광 케이블에 비해 전송속도가 느림
  • 공유 네트워크를 사용해 대역폭에 제한이 있고, 데이터를 IP 패킷으로 캡슐화하는 부가적인 과정으로 속도 지연이 발생함에 네트워크 병목이 취약
  • 스케일 업 방식의 NAS는 성능과 용량 확장에 한계가 존재

스토리지 프로토콜

파이버 채널

파이버 채널은 기가비트 급 전송 속도를 가진 네트워크 기술이다. 처음 등장했을 때는 높은 트래픽을 처리하는데 TCP/IP보다 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

특징

파이버 채널에는 광 섬유가 주로 사용된다. 파이버 채널 케이블을 통해 장비 사이에 데이터를 주고 받기 위해 HBA(Host Bus Adapter)라는 인터페이스 카드가 추가적으로 필요하다.

HBA 카드란?
서버와 같은 시스템을 스토리지 장치에 연결하는 카드를 말한다. HBA 카드는 2가지 방식을 주로 사용하는데 FC 카드와 SAS 카드이다. 광 케이블로 연결되는 환경에서는 FC카드가 주로 사용되고 SAS 카드는 DAS 환경 또는 스토리지간에 확장 연결에 사용된다.

FCoE

Fiber Channel over Ethernet은 기존의 파이버 채널 프레임을 캡슐화하여 이더넷 네트워크 상에서 데이터를 주고받은 기술을 말한다, 하나의 케이블과 인터페이스 카드로 이더넷 과 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 호환성을 해결하고자 고안된 네트워크 기술이다. 이더넷 환경에서 SCSI 명령을 전달이 가능하다.

특징

iSCSI는 기존의 이더넷 케이블이나 파이버 채널 케이블을 둘다 사용가능해서 범용성이 좋다. 필요에 따라 기존의 이더넷 NIC나 iSCSI 용 네트워크 카드 TCP Offload Engine 과 iSCSI HBA를 탑재하여 서버간에 블록 데이터를 공유할 수 있다.
iSCSI는 파이버 채널과 달리 별도의 스위치가 필요 없어 이미 가지고 있는 이더넷 스위치로 SAN환경을 구축가능하다.