스토리지 영역 네트워크

Storage area network
네트워크 접속 스토리지와 혼동하지 마십시오.
컴퓨터 네트워크 유형
공간적 범위로
Data Networks classification by spatial scope.svg
파이버 채널
레이어 4프로토콜 매핑
LUN 마스킹
레이어 3공통 서비스
레이어 2네트워크
파이버 채널 패브릭
파이버 채널 존 분할
등록상태변경알림
레이어 1데이터 링크
파이버 채널8b/10b 부호화
레이어 0물리적.

스토리지 영역 네트워크(SAN) 또는 스토리지 네트워크는 통합된 블록 수준의 데이터 스토리지에 대한 액세스를 제공하는 컴퓨터 네트워크입니다.SAN은 주로 서버에서 Disk 어레이 및 테이프 라이브러리 등의 데이터 스토리지 장치에 액세스하기 위해 사용되며, 운영 체제에는 디바이스가 직접 연결 스토리지로 표시됩니다.SAN은 일반적으로 LAN(Local Area Network)을 통해 액세스할 수 없는 스토리지 디바이스의 전용 네트워크입니다.

SAN은 블록 수준의 액세스만 제공하지만 SAN을 기반으로 구축된 파일 시스템은 파일 수준의 액세스를 제공하며 공유 디스크 파일 시스템이라고 합니다.

새로운 SAN 구성을 통해 하이브리드[1] SAN을 사용할 수 있으며 로컬 스토리지로 표시되는 기존 블록 스토리지를 사용할 수 있을 뿐만 아니라 API를 통해 웹 서비스를 위한 객체 스토리지도 사용할 수 있습니다.

스토리지 아키텍처

파이버 채널 SAN은 파이버 채널 스위치를 통해 서버를 스토리지에 연결합니다.

SAN(Storage Area Network)은 서버의[2]: 11 배후에 있는 네트워크라고 불리기도 하며, 이전에는 중앙 집중형 데이터 스토리지 모델에서 개발되었지만, 자체 데이터 네트워크를 사용하여 개발되었습니다.SAN은 가장 단순한 데이터 스토리지 전용 네트워크입니다.SAN은 데이터 저장뿐만 아니라 데이터 자동 백업, 스토리지 모니터링 및 백업 [3]: 16–17 프로세스도 지원합니다.SAN은 하드웨어와 소프트웨어의 [3]: 9 조합입니다.데이터 중심의 메인프레임 아키텍처에서 발전하여 네트워크 내의 클라이언트가 서로 다른 유형의 [3]: 11 데이터를 저장하는 여러 서버에 연결할 수 있게 되었습니다.데이터의 양이 증가함에 따라 스토리지 용량을 확장하기 위해 DAS(Direct-Attached Storage)가 개발되었습니다.DAS는 디스크 어레이 또는 다수의 디스크(JBOD)를 서버에 연결합니다.이 아키텍처에서는 스토리지 장치를 추가하여 스토리지 용량을 늘릴 수 있습니다.다만, 스토리지 디바이스에 액세스 하는 서버는 단일 장해 지점이며, LAN 네트워크 대역폭의 대부분은 데이터의 액세스, 저장 및 백업에 사용됩니다.단일 장애 지점을 해결하기 위해 여러 서버가 동일한 스토리지 [3]: 16–17 디바이스에 액세스할 수 있는 직접 연결 공유 스토리지 아키텍처를 구현했습니다.

DAS는 최초의 네트워크 스토리지 시스템이며, 데이터 스토리지 요건이 그다지 높지 않은 곳에서도 여전히 널리 사용되고 있습니다.이를 통해 1개 이상의 전용 파일 서버 또는 스토리지 장치를 LAN에서 [3]: 18 사용할 수 있는 NAS(Network-Attached Storage) 아키텍처를 개발했습니다.따라서 데이터 전송(특히 백업용)은 기존 LAN을 통해 계속 수행됩니다.한 번에 1테라바이트 이상의 데이터가 저장되면 LAN 대역폭이 [3]: 21–22 병목현상이 됩니다.따라서 전용 스토리지 네트워크를 LAN에 연결하여 테라바이트 단위의 데이터를 전용 고속 및 대역폭 네트워크를 통해 전송하는 SAN이 개발되었습니다.SAN 내에서 스토리지 디바이스는 상호 연결됩니다.백업용 등 스토리지 디바이스 간의 데이터 전송은 서버 뒤에서 이루어지며 [3]: 22 투과적입니다.NAS 아키텍처에서 데이터는 이더넷을 통해 TCP 및 IP 프로토콜을 사용하여 전송됩니다.파이버 채널, iSCSI, Infiniband와 같은 SAN용으로 고유한 프로토콜이 개발되었습니다.따라서 SAN에는 구입, 설치 및 구성이 필요한 자체 네트워크 및 스토리지 디바이스가 있는 경우가 많습니다.따라서 SAN은 본질적으로 NAS [3]: 29 아키텍처보다 비용이 많이 듭니다.

구성 요소들

듀얼 포트 8 Gb FC 호스트 버스 어댑터 카드

SAN에는 SAN 스위치와 같은 자체 네트워킹 디바이스가 있습니다.SAN에 액세스하려면 이른바 SAN 서버가 사용되며, SAN 서버는 SAN 호스트 어댑터에 연결됩니다.SAN 내에서는 SAN 대응 디스크 어레이, JBODS, 테이프 라이브러리 [3]: 32, 35–36 등 다양한 데이터 스토리지 디바이스를 상호 접속할 수 있습니다.

호스트 레이어

SAN 및 그 스토리지 디바이스에 대한 액세스를 허용하는 서버는 SAN의 호스트 계층을 형성한다고 합니다.이러한 서버에는 호스트 어댑터가 있습니다.호스트 어댑터는, 서버의 메인보드(통상은 PCI 슬롯)의 슬롯에 접속되어 대응하는 펌웨어 및 디바이스 드라이버로 동작하는 카드입니다.호스트 어댑터를 통해 서버의 운영 체제는 [4]: 26 SAN의 스토리지 디바이스와 통신할 수 있습니다.

파이버 채널 배치에서는 케이블이 GBIC(기가비트 인터페이스 컨버터)를 통해 호스트 어댑터에 연결됩니다.GBIC는 SAN 내의 스위치 및 스토리지 디바이스에서도 사용되며 디지털 비트를 광임펄스로 변환하여 파이버 채널 케이블을 통해 전송할 수 있습니다.반대로 GBIC는 들어오는 빛 임펄스를 디지털 비트로 변환합니다.GBIC의 전신은 Gigabit Link Module(GLM;[4]: 27 기가비트링크 모듈)이라고 불렸습니다.

패브릭 레이어

Qlogic SAN 스위치(광섬유 채널 커넥터 탑재)

패브릭 계층은 SAN 스위치, 라우터, 프로토콜 브리지, 게이트웨이 디바이스 및 케이블을 포함하는 SAN 네트워킹 디바이스로 구성됩니다.SAN 네트워크 디바이스는 SAN 내부 또는 서버의 HBA 포트와 같은 이니시에이터와 스토리지 디바이스 포트 등의 타깃 간에 데이터를 이동합니다.

SAN이 처음 구축되었을 때 파이버 채널을 지원하는 디바이스는 허브뿐이었지만 파이버 채널 스위치가 개발되어 현재는 SAN에 허브가 거의 없습니다.스위치는 모든 포트를 [4]: 34 서로 연결하는 전용 링크를 제공하기 때문에 연결된 모든 디바이스가 동시에 통신할 수 있는 허브보다 유리합니다.SAN을 처음 구축했을 때는 구리 케이블을 통해 파이버 채널을 구현해야 했습니다.현재는 [4]: 40 멀티모드 광섬유 케이블이 SAN에 사용되고 있습니다.

SAN은 보통 용장성으로 구축되기 때문에 SAN 스위치는 용장링크로 연결됩니다.SAN 스위치는 서버와 스토리지 디바이스를 접속하고, 통상적으로 논블로킹 방식으로 접속되어 있는 모든 회선에 동시에 [4]: 29 데이터를 송신할 수 있습니다.SAN 스위치는 메쉬 토폴로지로 설정된 용장성을 목적으로 합니다.단일 SAN 스위치에는 모듈러 [4]: 35 확장 기능을 갖춘 최소 8개의 포트와 최대 32개의 포트를 포함할 수 있습니다.이른바 디렉터 클래스 스위치에는 최대 128개의 [4]: 36 포트를 설정할 수 있습니다.

스위치드 SAN에서는 Fibre Channel 스위치드 패브릭 프로토콜 FC-SW-6이 사용되며 SAN 내의 모든 디바이스는 HBA(Host Bus Adapter)에 WWN(World Wide Name) 주소가 하드코딩되어 있습니다.디바이스가 SAN에 연결되어 있는 경우 해당 WWN은 SAN 스위치네임 [4]: 47 서버에 등록됩니다.WWPN(Worldwide Port Name) 대신 WWNN(Worldwide Node Name)을 하드코드할 수도 있습니다.스토리지 디바이스의 포트는 대개 WWN이 5로 시작하는 반면 서버의 버스 어댑터는 10 또는 [4]: 47 21로 시작합니다.

스토리지 레이어

파이버 채널은 물리적 계층에서 시작하여 프로토콜을 통해 SCSI 및 SBCCS와 같은 상위 레벨 프로토콜로 진행되는 계층형 기술입니다.

서버 및 SAN 스토리지 디바이스의 파이버 채널 스위치드 패브릭 프로토콜 위에 직렬화된 SCSI(Small Computer Systems Interface) 프로토콜을 사용하는 경우가 많습니다.iSCSI(Internet Small Computer Systems Interface over Ethernet) 및 Infiniband 프로토콜도 SAN에 구현될 수 있지만 많은 경우 파이버 채널 SAN에 브리징됩니다.그러나 Infiniband 및 iSCSI 스토리지 디바이스, 특히 디스크 어레이를 사용할 [4]: 47–48 수 있습니다.

SAN의 다양한 스토리지 디바이스가 스토리지 계층을 형성한다고 합니다.데이터를 저장하는 다양한 하드 디스크 및 자기 테이프 장치를 포함할 수 있습니다.SAN에서는 디스크 어레이가 RAID를 통해 결합되기 때문에 많은 하드 디스크가 하나의 큰 스토리지 [4]: 48 디바이스와 같은 외관과 성능을 발휘합니다.모든 스토리지 디바이스 또는 해당 스토리지 디바이스의 파티션에는 논리 유닛 번호(LUN)가 할당되어 있습니다.이것은 SAN 내의 고유 번호입니다.SAN의 모든 노드는 서버든 다른 스토리지 디바이스든 LUN을 참조하여 스토리지에 액세스할 수 있습니다.LUN을 사용하면 SAN의 스토리지 용량을 세그먼트화하고 액세스 제어를 구현할 수 있습니다.예를 들어 특정 서버 또는 서버 그룹은 LUN 형식으로 SAN 스토리지 계층의 특정 부분에만 액세스할 수 있습니다.스토리지 디바이스는 데이터 읽기 또는 쓰기 요청을 수신하면 액세스 목록을 확인하여 LUN으로 식별되는 노드가 스토리지 영역에 액세스할 수 있는지 여부를 확인합니다.LUN [4]: 148–149 마스킹은 호스트 버스 어댑터와 서버의 SAN 소프트웨어가 명령을 허용하는 LUN을 제한하는 기술입니다.이 경우 서버에서 액세스해서는 안 되는 LUN은 [4]: 354 마스킹됩니다.특정 SAN 스토리지 디바이스에 대한 서버 액세스를 제한하는 또 다른 방법은 패브릭 기반 액세스 제어(존 분할)입니다.이것은 SAN 네트워킹디바이스와 서버에 의해 강제됩니다.조닝에서는 서버 액세스는 특정 SAN [5]존에 있는 스토리지 디바이스로 제한됩니다.

네트워크 프로토콜

다른 프로토콜에 대한 매핑 계층은 네트워크를 형성하는 데 사용됩니다.

스토리지 네트워크는 SAS(Serial Attached SCSI) 및 SATA(Serial ATA) 기술을 사용하여 구축할 수도 있습니다.SAS는 SCSI 다이렉트 어태치 스토리지에서 진화했습니다.SATA는 병렬 ATA 직접 연결 스토리지에서 발전했습니다.SAS 및 SATA 디바이스는 SAS Expander를 사용하여 네트워크에 연결할 수 있습니다.

SCSI를 사용한 누적 프로토콜의 예
적용들
SCSI 레이어
FCP FCP FCP FCP iSCSI iSER SRP
FCIP iFCP
TCP RDMA 트랜스포트
FCoE 아이피 IP 또는 InfiniBand 네트워크
FC 이더넷 이더넷 또는 InfiniBand 링크

소프트웨어

SNIA(Storage Networking Industry Association)는 SAN을 "컴퓨터 시스템과 스토리지 요소 간의 데이터 전송이 주된 목적인 네트워크"로 정의합니다.그러나 SAN은 단순히 통신 인프라스트럭처로 구성되는 것이 아니라 소프트웨어 관리 계층도 있습니다.이 소프트웨어는 데이터를 전송 및 저장할 수 있도록 서버, 스토리지 장치 및 네트워크를 구성합니다.SAN은 DAS(Direct Attached Storage)를 사용하지 않기 때문에 SAN 내의 스토리지 디바이스는 서버에서 [2]: 11 소유 및 관리되지 않습니다.SAN을 사용하면 서버가 대용량 데이터 스토리지에 액세스할 수 있으며, 이 스토리지 용량은 다른 [2]: 12 서버에서도 액세스할 수 있습니다.또한 SAN 소프트웨어는 서버의 [2]: 13 개입을 최소화하면서 SAN 내의 스토리지 디바이스 간에 데이터를 직접 이동해야 합니다.

SAN 관리 소프트웨어는 스토리지 디바이스 상의 하나 이상의 서버 및 관리 클라이언트에 설치됩니다.SAN 관리 소프트웨어에서는 인밴드 관리와 아웃오브밴드 관리의 두 가지 접근법이 개발되었습니다.인밴드는 서버와 스토리지 디바이스 간의 관리 데이터가 스토리지 데이터와 동일한 네트워크로 전송되는 것을 의미합니다.아웃오브밴드는 관리 데이터가 전용 [2]: 174 링크를 통해 전송되는 것을 의미합니다.SAN 관리 소프트웨어는 스토리지 레이어 내의 모든 스토리지 디바이스에서 관리 데이터를 수집합니다.여기에는 읽기 및 쓰기 오류, 스토리지 용량의 병목 현상 및 스토리지 디바이스 장애에 대한 정보가 포함됩니다.SAN 관리 소프트웨어는 SNMP([2]: 176 Simple Network Management Protocol)와 통합할 수 있습니다.

1999년 스토리지 디바이스 관리 및 상호 운용성을 제공하기 위해 개방형 표준인 CIM(Common Information Model)이 도입되었습니다.CIM의 웹 기반 버전은 WBEM(Web-Based Enterprise Management)이라고 하며 SAN 스토리지 디바이스 개체 및 프로세스 트랜잭션을 정의합니다.이러한 프로토콜을 사용하려면 CIMOM(CIM 개체 관리자)이 개체 및 상호 작용을 관리해야 하며 SAN 스토리지 디바이스를 중앙에서 관리할 수 있습니다.SAN의 기본 디바이스 관리는 CIM 개체와 프로세스가 디렉토리에 등록된 경우 SMI-S(스토리지 관리 인터페이스 규격)를 통해서도 수행할 수 있습니다.소프트웨어 애플리케이션 및 서브시스템은 이 [2]: 177 디렉토리에 그릴 수 있습니다.SAN 스토리지 디바이스를 구성하는 관리 소프트웨어 애플리케이션도 사용할 수 있습니다.예를 들어 존과 LUN을 [2]: 178 구성할 수 있습니다.

최종적으로 SAN 네트워킹 및 스토리지 디바이스는 많은 벤더가 제공하고 있으며 SAN 벤더마다 자체 관리 및 구성 소프트웨어를 보유하고 있습니다.다른 벤더의 디바이스를 포함한 SAN에서의 공통 관리는 벤더가 디바이스의 Application Programming Interface(API; 응용 프로그램프로그래밍 인터페이스)를 다른 벤더가 이용할 수 있는 경우에만 가능합니다.이 경우 상위 레벨의 SAN 관리 소프트웨어로 다른 [2]: 180 벤더의 SAN 디바이스를 관리할 수 있습니다.

파일 시스템 지원

SAN에서는 블록 수준에서 데이터를 전송, 저장 및 액세스합니다.따라서 SAN은 데이터 파일 추상화를 제공하지 않고 블록 수준의 스토리지 및 운영만 제공합니다.서버 운영 체제는 SAN 상의 공유되지 않은 전용 LUN에 자체 파일 시스템을 로컬에 있는 것처럼 유지 관리합니다.여러 시스템이 단순히 LUN을 공유하려고 하면 서로 간섭하여 데이터가 빠르게 손상됩니다.LUN 내의 서로 다른 컴퓨터에서 데이터를 공유하는 계획에는 소프트웨어가 필요합니다.파일 시스템은 SAN 소프트웨어와 연동하여 파일 수준의 액세스를 제공하도록 개발되었습니다.이것들은 공유 디스크 파일 시스템이라고 불립니다.

미디어 및 엔터테인먼트 분야

비디오 편집 시스템은 매우 높은 데이터 전송 속도와 매우 짧은 지연 시간을 필요로 합니다.미디어 및 엔터테인먼트의 SAN은 비디오 워크플로우(입력, 편집, 재생) 데스크톱 클라이언트를 서버에 접속하지 않고 SAN에 직접 배치하는 구성의 특성상 서버리스라고 불립니다.데이터 흐름 제어는 분산 파일 시스템에 의해 관리됩니다.노드별 대역폭 사용률 제어(Quality of Service(QoS; 서비스 품질)라고도 함)는 네트워크 전체에서 공평하고 우선순위가 높은 대역폭을 사용할 수 있도록 하기 때문에 비디오 편집에서 특히 중요합니다.

서비스 품질

SAN 스토리지 QoS를 사용하면 디바이스에 액세스하는 네트워크 고객이 원하는 스토리지 성능을 계산하고 유지할 수 있습니다.SAN QoS에 영향을 주는 요인은 다음과 같습니다.

  • [Bandwidth] : 시스템에서 사용 가능한 데이터 스루풋의 비율.
  • [Latency] : 읽기/쓰기 조작의 실행 지연 시간.
  • 큐 깊이 – 기본 디스크(기존 또는 솔리드 스테이트 드라이브)에 대한 실행을 대기하고 있는 미처리 작업의 수.

또는 과잉 프로비저닝을 사용하여 최대 네트워크 트래픽 부하를 보완하는 추가 용량을 제공할 수 있습니다.그러나 네트워크 로드를 예측할 수 없는 경우에는 과도한 프로비저닝으로 인해 결국 모든 대역폭이 완전히 소비되고 지연 시간이 크게 증가하여 SAN의 성능이 저하될 수 있습니다.

스토리지 가상화

스토리지 가상화는 물리 스토리지에서 논리 스토리지를 추상화하는 프로세스입니다.물리적 스토리지 리소스는 논리적 스토리지가 생성되는 스토리지 풀로 집계됩니다.사용자에게 데이터 스토리지를 위한 논리적 공간을 제공하고 이를 물리적 위치에 매핑하는 프로세스(위치 투명도 개념)를 투명하게 처리합니다.이것은, 최신의 디스크 어레이에 실장되어 있습니다.대부분 벤더 독자적인 테크놀로지를 사용하고 있습니다.그러나 스토리지 가상화의 목표는 네트워크에 분산된 여러 벤더의 디스크 어레이를 단일 스토리지 장치로 그룹화하는 것입니다.그러면 단일 저장 장치를 균일하게 [8]관리할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Water Panther Expanse SAN Series Enterprise Data Center Hard Drives & SSDs". Water Panther. Retrieved 18 July 2022.
  2. ^ a b c d e f g h i Jon Tate, Pall Beck, Hector Hugo Ibarra, Shanmuganathan Kumaravel & Libor Miklas (2017). "Introduction to Storage Area Networks" (PDF). Red Books, IBM.{{cite web}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  3. ^ a b c d e f g h i NIIT (2002). Special Edition: Using Storage Area Networks. Que Publishing. ISBN 9780789725745.{{cite book}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  4. ^ a b c d e f g h i j k l m Christopher Poelker; Alex Nikitin, eds. (2009). Storage Area Networks For Dummies. John Wiley & Sons. ISBN 9780470471340.
  5. ^ Richard Barker & Paul Massiglia (2002). Storage Area Network Essentials: A Complete Guide to Understanding and Implementing SANs. John Wiley & Sons. p. 198. ISBN 9780471267119.{{cite book}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  6. ^ "TechEncyclopedia: IP Storage". Retrieved 9 December 2007.
  7. ^ "TechEncyclopedia: SANoIP". Retrieved 9 December 2007.
  8. ^ PC Magazine. "Virtual Storage". PC Magazine Encyclopedia. Retrieved 17 October 2017.

외부 링크