SAN/NAS/DAS

SAN (Storage Area Network)

• 저장 지역 통신망
• 디스크 어레이, 테이프 라이브러리, 옵티컬 주크박스와 같은 원격 컴퓨터 기억 장치를 서버에 부착하는 구조
• 블록 수준 스토리지에 접속할 수 있도록 지원하는 특정 시스템 전용의 고속 네트워크
• 스토리지 트래픽을 LAN의 다른 부분과 분리해 애플리케이션의 가용성과 성능을 향상
• 스토리지 리소스를 더 쉽게 할당하고 관리할 수 있고 더 효율적으로 아카이빙할 수 있다.
• 서로 연결된 호스트와 스위치, 스토리지 기기로 구성
• 프로토콜
  
  • AoE(ATA over Ethernet): 
    • ATA(Advanced Technology Attachment), 개인용 컴퓨터 안에서 하드 디스크, CD-ROM 드라이브와 같은 기억 장치를 연결하는 표준 인터페이스
  • FCP(Fibre Channel Protocol): 스토리지 네트워킹에 쓰이는 기가비트 속도의 네트워크 기술
  • FCoE(Fibre Channel over Ethernet): 스토리지와 IP 프로토콜을 단일 인프라로 변환해 기업이 기존 고속 이더넷을 통해 파이버 채널 트래픽을 이동시킬 수 있음
  • FICON(ESCON over Fiber Channel): 메인프레임 컴퓨터에 쓰임
  • HiperSCSI
  • FCIP(Fibre Channel over IP)
  • iFCP(Internal FCP), SANoIP
  • iSCSI(Internet Small Computin System Interface): 중소중견기업이 주로 사용
  • InfiniBand: 고성능 컴퓨팅 환경에서 사용

 

NAS (Network-attached Storage)

• 컴퓨터 네트워크에 연결된 파일 수준의 컴퓨터 기억 장치이며 서로 다른 네트워크 클라이언트에 데이터 접근 권한 제공
• 파일 단위로 데이터에 접속
• 모두 네트워크 기반 스토리지 솔루션이라는 점에서는 공통점이 있으나
• SAN은 일반적으로 파이버 채널 연결을 이용하고 NAS는 표준 이더넷 연결을 통해 네트워크에 연결
• OS 입장에서 SAN는 디스크로 나타나며 별도로 구성된 스토리지용 네트워크로 존재, NAS는 파일 서버로 표시
• SAN는 데이터베이스 같은 구조화된 워크로드와 관련 NAS는 일반적으로 비디오와 이미지 등 비정형 데이터에 사용
• 프로토콜
  • SMB(Server Message Block): 윈도우 운영체제 간에 통신할 때 주로 이용하는 프로토콜
  • AFP(Apple Filling Protocol): SMB 프로토콜의 MAC OS 버전
  • NFS(Network File System): 리눅스에서 파일의 입출력을 담당하는 프로토콜
  • FTP(File Transfer Protocol): 파일 업로드/다운로드만을 위해 존재하는 프로토콜
  • HTTP(Hyper Text Transfer Protocol): 웹 브라우저에서 보통 웹페이지를 표시할 때 사용하는 프로토콜
  • WebDAV(Web-based Distributed Authoring and Versioning): http 프로토콜을 통하여 파일 입출력을 해줄 수 있게 만든 프로토콜
  • SSH(Secure Shell): 암호화 터미널 콘솔 프로토콜, 명령어만을 이용하여 NAS의 점검 등을 실행할 때 이용하는 프로토콜

• 장점
  •  DAS와 달리 Port 수 제한 없어 확장성과 유연성이 뛰어나다.
  •  경제적이며 설치와 유지보수가 용이하다.
•  단점
  •  접속 증가시 성능이 저하된다.
  •  파일 전송 속도는 DAS보다 느리다.
  •  파일시스템을 공유하기 때문에 높은 수준의 보안을 요하는 곳에서는 문제가 될 수 있다.

 

DAS (Direct-attacted Storage)

• 서버 또는 컴퓨터에 네트워크를 거치지 않고 직접 연결되는 저장장치
• SAN 또는 NAS와 상반되는 네트워크에 연결되지 않은 저장장치
• 프로토콜
  • ATA
  • SATA
  • eSATA
  • SCSI
  • SAS
  • 파이버 채널

 

Unified Storage

• 멀티프로토콜 스토리지로도 알려져 있음
• SAN과 NAS 2개의 별도 스토리지 플랫폼을 운영해야 하는 번거로움을 없애기 위해 유니파이드 블록과 단일 스토리지를 단일 시스템으로 통합
• 파이버 채널과 iSCSI 블록 스토리지는 물론 NFS, SMB 같은 파일 프로토콜도 지원

항목	DAS	NAS	SAN
구성요소	서버 저장 장치	서버 전용 파일 서버 저장 장치	서버 FC 스위치 저장 장치
접속장치	없음	이더넷 스위치	광채널 스위치
파일 시스템 공유	불가능	가능	불가능
적용 규모	소규모	중규모	대규모
속도	채널 속도	LAN + 채널 속도	채널 속도

 

 

SAN Storage disk 의 성능이 임계치에 다다랐을 경우, 개선하기 위한 방안

SAN 성능 저하 원인

• 생성되거나 수신되는 트래픽에 비해 SAN 스토리지 장치의 데이터 경로가 부족한 경우, 데이터 양이 데이터 경로의 개수를 초과하면 정체 발생
• 데이터 경로에 장애가 있거나 오래된 장비로 인한 경우, 사용 가능한 대역폭이 줄어들고 SAN에 정체가 야기됨
• SAN의 지속적인 환경 변화로 성능이 저하될 수 있음. 새로운 애플리케이션이나 새로운 장비가 SAN에 추가될 때마다 트래픽 흐름이 변경

→ 최적화된 운영을 보장하기 위해, SAN을 최적화하고 변경 사항이나 문제에 대비해 SAN을 모니터링할 수 있어야 한다.

 

SAN 성능 최적화하기

• FC 프로토콜을 위해 데이터를 압축하여 효과적인 처리량을 향상, 다른 압축 알고리즘을 사용하여 전반적인 처리량을 최적화하거나 압축율을 최적화
  • 상대적으로 작은 대역폭을 가진 WAN(Wide Area Network, LAN과 LAN 사이를 광범위한 지역 단위로 구성하는 네트워크)은 압축율 최적화에 집중
  • 큰 대역폭을 가진 WAN의 경우에는 전반적인 처리량의 최적화가 더 중요
• 수동으로 TCP 파라미더를 조정, TCP 최대 및 최소 대역폭, 예상되는 라운드트립 시간 및 TCP 정체 윈도우 모니터 버스트 크기 등
  • EX) IP 패킷의 크기는 일반적으로 1500 바이트입니다. 이 길이를 2300 바이트까지 확장해 전체 FC 프레임 컨텐츠 (2112 바이트 길이 ) 가 하나의 IP 패킷에 맞도록 설정할 수 있으므로 FC(Fibre Channel) 프레임의 분해가 불필요하고 시간 절약
• 구조상 미미한 장애가 발생되더라도 전체 성능 저하 발생되지 않도록 견고한 설계
  • FC ISLs(Inter-Switch Links)를 하나의 논리 ISL로 결합
    

 

신속한 데이터 복제

• SAN의 주요 기능으로, 주요 데이터 센터에서 멀리 떨어진 원격에서도 백업이 수행되는 비즈니스 연속성을 제공
• 거리 제약으로 복제는 느리지만 속도 향상 시킬 필요 있음
• 하드웨어 또는 ASIC 기반의 압축 및 압축 해제를 통해 원격으로 데이터 패킷을 전송하는데 필요한 대역폭을 최소화함으로써 데이터 전송의 효과적 처리량 최적화
• 디스크 쓰기 명령을 로컬로 버퍼링하고, SCSI 프로토콜 교섭 중에 쓰기 데이터가 지속적으로 WAN을 통해 원격 SAN에 보내지도록 지원하여 디스크 쓰기 명령을 가속화
  • 특정 거리에서 달성 가능 성능
• 확장된 거리상에서는 디스크 쓰기 명령어 문제점 중 하나인 라운드트립 시간(대기시간)이 발생
  • 쓰기 명령을 로컬로 확인하여(스푸핑), 디스크 쓰기가 확장된 SAN 연결을 통해 지속적으로 유지될 수 있도록 함

 

원격 테이프 백업 속도 향상하기

• 원격 테이프 백업도 소스와 원격 대상 테이프 드라이브간의 거리로 인해 본질적으로 그 속도가 느림
• 호스트에서 테이프로의 데이터 스트리밍 속도를 개선해 보다 많은 데이터가 한번에 전송되도록 함으로써 이 프로세스의 속도를 향상시킬 수 있음
• FCIP 터널의 소스와 대상 모두에서 버퍼링을 실행하여, 데이터가 테이프 장치에 연속적으로 작성되는 동안 데이터 트래픽이 지속적으로 목적지에 전달될 수 있도록 하는 것

 

모니터링

• 멀티 프로토콜 패브릭 관리를 위한 통합된 액세스 방식을 지원하는 우수한 SAN 관리 툴을 사용하여 SAN 을 지속적으로 모니터링하면서 잠재적인 문제점을 찾아내야 함
• 멀티 프로토콜 탐색 , HBA(Host-bus-adapter) 및 스토리지 탐색, 네트워크 트래픽 핫스팟 분석을 위한 여러 스위치 구성 및 실시간 네트워크 모니터링과 같은 다양한 관리 기능을 제공 필요
  
• 핫스팟에 대한 실시간 네트워크 모니터링
  • 즉시 복구가 필요한 문제 영역을 식별하는 데 있어 중요
  • 지속적으로 대기 시간을 확인하여 네트워크가 예정된 범위 내에 있고, 폭주에 대비하여 데이터 경로에 항상 리던던시가 확보되어 있도록 보장
• ping 기능
  • 특정 VSAN( 가상 SAN) 에서 스위치와 최종 장치 ( 호스트 버스 어댑터 및 스토리지 장치 ) 간의 상호 연결을 확인
• 경로 추적 기능
  • 두 장치간의 구조적 연결 라우트와 데이터 트래픽을 추적하고 스위치간 (hop-by-hop) 대기 시간을 계산할 수 있도록 지원

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References

• https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=dymh0514&logNo=220457562341&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

• https://dreamlog.tistory.com/565