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Data ONTAP 8 Cluster-Mode를 통한 기업용 스케일아웃
Mike McNamara
선임 매니저, 제품 마케팅

스케일아웃 스토리지의 기본 개념은 매우 단순합니다. 독립 운영 방식의 스토리지 시스템이 한계에 도달하면 또 다른 별도의 스토리지 시스템을 추가하는 대신, 스케일아웃 스토리지가 단일 개체로 운영되는 스토리지 노드 클러스터를 제공한다는 것입니다. 클러스터에 노드를 추가하면 예측 가능한 스토리지 용량 및 성능이 추가되므로 수요 증가에 따라 점진적으로 스토리지 리소스를 증가시킬 수 있습니다.

그동안 다양한 벤더에서 스케일아웃 스토리지 제품을 제공했지만, 대부분의 제품이 주요 스토리지 요구사항을 제대로 충족하지 못했습니다. 이러한 제품은 대개 기술 및 엔지니어링 애플리케이션에 중점을 두고 NAS만 지원하며 특정 유형이나 모델의 전문 스토리지 컨트롤러로 제한될 뿐 아니라 대부분의 스토리지 사용자가 기대하고 필요로 하는 스토리지 효율성 및 데이터 보호 기능을 제한적으로 지원하거나 전혀 지원하지 않습니다.

NetApp® Data ONTAP® 8은 고도로 가상화된 환경에 쉽게 적응할 수 있는 상시(Always-on) 스토리지 인프라를 지원하는 완벽한 유니파이드 스케일아웃 솔루션을 최초로 제공합니다. 스케일아웃에 대한 NetApp의 접근 방식은 다음과 같은 이점을 제공합니다.

  • FC, FCoE, iSCSI, NFS, pNFS 및 CIFS 지원 기능을 갖춘 유니파이드 스토리지
  • 서비스 제공 및 업그레이드 중에도 계획된 다운타임을 없애주는 무중단 운영
  • NetApp Snapshot™ 기술 및 SnapMirror® 복제 기능을 통한 통합 데이터 보호
  • 클러스터 내에 스토리지 계층화를 제공하는 기능과 다양한 컨트롤러 및 디스크 유형을 통합하는 이기종 클러스터 구성
  • 중복제거, 씬 프로비저닝 및 압축을 비롯한 혁신적인 스토리지 효율성
  • 대규모 배포를 지원하는 단순한 관리
  • Vserver를 사용하여 안전한 격리를 지원하는 시큐어 멀티 테넌시(Multi-tenancy)
  • 50PB의 스토리지 및 초당 150만 이상의 SPECsfs2008_nfs.v3 OPS로 확장 가능한 대규모 확장성 및 성능

또한 최신 릴리즈인 Data ONTAP 8.1.1은 Cluster-Mode와 7-Mode 모두에서 성능, 관리 편의성 및 지원 가능성을 향상시키는 몇 가지 새로운 기능을 제공합니다.

이번 기사에서는 Cluster-Mode로 운영되는 Data ONTAP 8의 스케일아웃 기능에 초점을 맞춥니다.

Cluster-Mode 이해하기

Cluster-Mode로 운영되는 Data ONTAP 8은 NetApp 스케일아웃 스토리지 구성의 지원 요소입니다. Cluster-Mode의 기본 구성 요소는 친숙한 NetApp HA 쌍으로, 2개의 스토리지 컨트롤러가 동일한 디스크셋과 상호 연결되어 있습니다. 한 컨트롤러에 문제가 발생하면 다른 컨트롤러가 해당 스토리지를 넘겨 받아 데이터 서비스를 계속합니다.

Cluster-Mode에서 각 스토리지 컨트롤러는 클러스터 노드라고 하며, 노드의 모델 및 크기는 다양할 수 있습니다. 예를 들어, FAS2240, FAS3270, FAS6280, FAS3040 및 V-Series 개방형 스토리지 컨트롤러(EMC, HDS, HP 또는 IBM과 같은 타사 스토리지 어레이용 프런트 엔드 역할 수행)는 모두 동일한 클러스터에 존재할 수 있습니다. 디스크는 Aggregate로 그룹화되는데 Aggregate는 NetApp RAID-DP®를 사용하여 보호되는 1개 이상의 RAID 그룹으로 구성된 특정 유형의 디스크 그룹입니다.

중복된 전용 10 기가비트 이더넷 네트워크는 클러스터 노드 간의 통신과 논리적 또는 물리적 스토리지 장치 간에 데이터를 이동하는 데 사용됩니다. 관리 기능에는 별도의 네트워크가 사용됩니다.

그림 1은 데이터 및 워크로드 요구사항에 따라 스토리지의 성능과 비용을 매칭하기 위해 지원되는 디스크 유형, V-Series, 스토리지 프로토콜을 비롯한 다양한 컨트롤러 유형을 지원하는 이기종 클러스터를 보여 줍니다. 다이어그램 왼쪽에 있는 시스템은 고성능 시스템으로, 하이엔드 컨트롤러(예: FAS6280) 및 고속 SAS 및/또는 SSD 드라이브를 사용하여 구축되었습니다. 클러스터의 오른쪽에 있는 시스템은 스토리지의 기가바이트당 최저 비용을 달성하기 위해 선택된 미드레인지 컨트롤러(예: FAS3240) 및 고용량 SATA 드라이브입니다. 요구사항이 변화하는 경우 성능이나 용량을 최적화할 수 있도록 클러스터 내에서 중단 현상 없이 데이터가 이동됩니다. 예를 들어, 반도체 설계 같은 고성능 프로젝트가 완료되면 저렴한 스토리지로 프로젝트를 이동할 수 있습니다. 다음에 칩을 수정할 때가 되면 고성능 스토리지로 다시 프로젝트를 이동할 수 있습니다.

또한 다양한 애플리케이션에 맞게 성능 또는 용량을 극대화할 수 있도록 이기종 클러스터도 구축할 수 있습니다. 확장성 및 성능에 대한 다음 섹션에는 이기종 클러스터에 관한 예가 포함되어 있습니다.

단일 이기종 스토리지 클러스터에는 다양한 워크로드 요구사항을 충족하기 위해 고성능 및 고용량 스토리지 옵션을 포함할 수 있습니다. 단일 네임스페이스는 다양한 서비스 클래스를 지원할 수 있습니다.

그림 1) 단일 이기종 스토리지 클러스터에는 다양한 워크로드 요구사항을 충족하기 위해 고성능 및 고용량 스토리지 옵션을 포함할 수 있습니다. 단일 네임스페이스는 다양한 서비스 클래스를 지원할 수 있습니다.

무중단 운영

비즈니스 운영의 IT 서비스 의존성이 점차 높아지면서 다운타임(예기치 못한 다운타임 및 계획된 다운타임)은 더욱 허용할 수 없습니다. 다운타임으로 인해 비즈니스 손실을 입게 되고 고객 만족도가 저하되며 경쟁력이 약화될 수 있습니다. 스토리지 인프라는 항상 사용 가능하고 데이터는 언제나 이용 가능해야 합니다. 무중단 운영은 Cluster-Mode로 운영되는 Data ONTAP 8의 필수적인 부분으로, 하드웨어 및 소프트웨어의 유지보수 및 업데이트/교체 작업 시 스토리지 인프라가 계속해서 작동하고 데이터 서비스를 수행하도록 지원합니다.

하드웨어를 업데이트/교체해야 할 때, 스토리지 클러스터 내부의 한 HA 쌍에서 다른 HA 쌍으로 중단 없이 데이터를 이동하여 오프라인 상태로 데이터를 전환하지 않고도 클러스터에서 오래된 하드웨어를 교체할 수 있습니다.

개별 데이터 볼륨을 이동하는 기능(DataMotion™ for Volumes라고도 함)을 사용하면 언제든지 어떤 이유로든 클러스터 전체에 데이터를 재배포할 수 있습니다. DataMotion은 NAS 및 SAN 호스트에 투명하고 무중단으로 운영됩니다. 이러한 롤링-업데이트/교체 접근 방식에 따라 업무 시간 중에도 데이터 수명 내내 스토리지 인프라를 중단 없이 관리, 업그레이드 및 사용할 수 있습니다.

한 Data ONTAP 버전에서 다른 버전으로의 업그레이드, 펌웨어(예: 시스템, 디스크 및 스위치) 업그레이드, 컨트롤러 내에서 장애가 발생한 컨트롤러 또는 구성 요소(예: HBA, NIC) 교체, 장애가 발생한 케이블, 드라이브 및 I/O 모듈 교체 등의 하드웨어 및 소프트웨어 유지보수 작업을 Cluster-Mode 환경에서 무중단으로 수행할 수 있습니다.

또한 Data ONTAP 8을 사용하면 클러스터에 스토리지 컨트롤러나 쉘프를 추가하고, HBA 및 Flash Cache를 추가하며, 구성요소를 업그레이드하는 작업을 중단 없이 실행할 수 있습니다. 이뿐만 아니라 컨트롤러 간에 데이터를 재배포하여 성능을 향상시키고, 용량의 균형을 재조정하도록 컨트롤러 간에 데이터를 이동하며, 디스크 성능을 최적화하도록 클러스터 내의 스토리지 계층 간에 데이터를 재배포할 수 있습니다.

멀티 테넌시(Multi-tenancy)

퍼블릭 클라우드의 개별 고객 및 프라이빗 클라우드의 여러 사업부를 컴퓨팅, 네트워크 및 스토리지 계층에서 안전하게 격리해야 합니다. Data ONTAP 8 클러스터링은 Vserver에 있는 논리 인터페이스, LUN 및 볼륨 등의 스토리지 개체를 격리시킴으로써 스토리지 계층에서 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 제공합니다.

Cluster-Mode로 운영되는 Data ONTAP 8은 Vserver를 사용하여 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 제공합니다.

그림 2) Cluster-Mode로 운영되는 Data ONTAP 8은 Vserver를 사용하여 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 제공합니다.

Vserver는 자체적인 관리 보안, IP 주소 및 네임스페이스를 포함하고 있는 안전한 가상화 스토리지 컨테이너입니다. Vserver는 클러스터의 노드에 위치하는 볼륨을 포함할 수 있습니다. Data ONTAP 클러스터링은 단일 클러스터에서 한개에서 수백개까지의 Vserver를 지원합니다.

각 Vserver는 1개 이상의 SAN(FC, FCoE, iSCSI) 및 NAS(NFS, pNFS, CIFS) 액세스 프로토콜을 지원하고 최소 1개의 볼륨 및 최소 1개의 논리 인터페이스(LIF)를 포함합니다. LIF는 IP 주소(향후 NAS 클라이언트 및 iSCSI 호스트에서 사용)나 WWN(FC 및 FCoE 액세스용)을 표시합니다. 각 LIF는 NIC 또는 HBA의 홈 포트에 매핑됩니다. LIF는 NIC 및 HBA 포트를 가상화합니다. 각 Vserver에는 자체 LIF 전용셋이 필요하며, 모든 클러스터 노드에서 최대 128개까지 LIF를 정의할 수 있습니다. 각 Vserver는 자체 네임스페이스에서 운영되므로 Vserver에 매핑된 각 고객은 완벽하게 격리됩니다. 또한 필요한 경우 각 Vserver의 관리를 위임할 수 있으므로 별도의 관리자가 멀티 테넌트(Multi-tenant) 환경에서 특히 중요한 기능인 볼륨 프로비저닝 및 기타 Vserver 관련 운영을 담당할 수 있습니다.

확장성 및 성능

현재 NAS 구성은 최대 24개의 노드로 확장 가능하며 SAN 구성은 최대 6개의 노드로 확장 가능합니다. NetApp은 업계 표준 벤치마크를 기반으로 한 NAS 및 SAN(파일 및 블록) 성능 수치를 발표했습니다.

NAS 성능

NetApp은 SPECsfs 벤치마크를 사용하여 Cluster-Mode 파일 서비스 성능을 평가했습니다. FAS6240 노드의 클러스터는 노드 추가를 통한 24개의 노드를 사용하여 초당 150만 이상의 SPECsfs2008_nfs.v3 OPS의 최대 성능을 제공하는 리니어 확장 기능을 입증했습니다. 이러한 성능은 Cluster-Mode로 운영되는 Data ONTAP 8이 모든 워크로드를 수용할 수 있는 확장성과 성능을 제공한다는 사실을 보여 줍니다. 이러한 평가 결과에 대한 자세한 내용은 이전 Tech OnTap® 기사를 참조하십시오.

SAN 성능

또한 NetApp은 Data ONTAP 8.1.1을 실행하는 Storage Performance Council SPC-1 블록 성능 테스트를 위해 6-노드 FAS6240 유니파이드 스토리지 클러스터를 제출했습니다. 이 Cluster-Mode SPC-1 벤치마크의 결과는 초당 25만 미만의 SPC-1 I/O 작업(IOPS), 초당 I/O 비용 6.69달러($/IOPS) 및 0.99밀리초의 LRT(Least Response Time)를 기록했습니다. 이러한 결과는 이 모듈식 스케일아웃 모델이 컨트롤러 성능 및 노드 수가 점차 증가함에 따라 지속적으로 확장할 수 있는 하나의 기반을 제공한다는 사실을 보여 줍니다.

LRT 측정 결과, 상대적 성능 측면에서 6-노드 FAS6240은 제출된 구성 시스템 중 상위 10%에 속합니다. 게시된 FAS3270 SPC-1 결과와 비교할 때 IOPS 결과는 성능 면에서 267%의 개선 및 비용 측면에서 12%의 절감 효과를 보입니다. 또한 대다수 벤더들이 할인된 가격으로 제출한 반면 NetApp은 SPC-1 제출 시 소비자 가격을 적용하여 경쟁업체보다 보수적이고 검증 가능한 $/IOPS 결과를 보여줍니다.

엔터프라이즈 콘텐츠 저장소를 위한 볼륨의 무한 확장 기술

기업에서 페타바이트 단위의 데이터가 생성됨에 따라 유연하고 효율적으로 콘텐츠를 저장, 관리 및 검색하기가 점점 더 어려워지고 있습니다. 또한 오랫동안(가끔은 수십 년 단위) 데이터를 보존하면서 저장 위치에 상관없이 실제로 데이터를 검색할 수 있는 기능도 제공해야 합니다. NetApp은 특별히 엔터프라이즈 콘텐츠 저장소의 확장성 요구사항을 해결하기 위해 볼륨의 무한 확장 기능(Infinite Volume)을 개발했습니다. 이 기능은 여러 개의 소형 컨테이너에 포함된 데이터를 구조화하는 복잡한 과정을 없애줍니다.

NetApp의 무한 확장 볼륨(Infinite Volume)은 Data ONTAP 8.1.1을 실행하는 전용 클러스터입니다. 모두 단일 Vserver에 포함되는 최대 20PB 또는 20억 개의 파일로 확장할 수 있는 단일 NFSv3 마운트 포인트를 제공합니다. 무한 확장 볼륨은 현재 Data ONTAP 8.1.1에서 최대 5개의 HA 쌍(10개의 노드)을 지원합니다.

무한 확장 볼륨은 데이터가 클러스터의 모든 노드에 분산된 여러 구성 볼륨(구성 요소라고 함) 간에 배포되는 복합 볼륨입니다. 네임스페이스 계층 구조는 전체 콘텐츠 저장소를 위한 하나의 액티브 네임스페이스 구성 볼륨에 저장됩니다. NFS 클라이언트는 이 볼륨의 콘텐츠를 확인합니다. 모든 메타데이터 조회(디렉토리 검사, 파일 열기, 특성 확인 등)가 네임스페이스 구성 볼륨에서 수행됩니다. 이후의 읽기 및 쓰기 작업은 액세스하는 파일이 포함된 데이터 구성 요소를 "소유"하고 있는 노드를 통해 직접 수행됩니다. 데이터는 수집 시 무한 확장 볼륨에서 자동으로 로드 밸런싱이 이루어집니다.

무한 확장 볼륨은 OnCommand® System Manager 2.1을 사용하여 단순한 관리 기능을 제공합니다. 데이터 보호 및 복제 용도의 스냅샷 복사본이 무한 확장 볼륨 레벨에서 생성되고 저장소의 모든 구성 요소 간에 조정되어 데이터 일관성을 제공합니다.

무한 확장 볼륨은 무중단 운영 및 고급 스토리지 효율성 기능을 비롯하여 Data ONTAP 클러스터의 모든 스토리지 복원 및 고가용성(HA) 기능을 제공합니다.

NetApp의 무한 확장 볼륨은 엔터프라이즈 콘텐츠 저장소를 지원하는 기능입니다.

그림 3) NetApp의 무한 확장 볼륨은 엔터프라이즈 콘텐츠 저장소를 지원하는 기능입니다.

Flash Pool 기술

Data ONTAP 8.1.1을 발표하면서 NetApp은 7-Mode 및 Cluster-Mode의 확장성과 성능을 더욱 향상시키도록 Data ONTAP에 새로운 Flash Pool 기술을 추가했습니다. Flash Pool은 엔트리 레벨 시스템을 포함하여 모든 NetApp 스토리지 시스템에서 지원됩니다. 엔트리 레벨 스토리지 시장에 이러한 유형의 기능을 제공하는 벤더는 NetApp밖에 없습니다.

Flash Pool은 지속적인 Aggregate 레벨의 읽기 및 쓰기 캐쉬입니다. Flash Pool을 사용하면 SSD 전용 Aggregate과 비슷한 성능을 제공한다는 목표를 가지고 SSD로 구성된 RAID 그룹을 HDD를 포함하는 Aggregate에 추가할 수 있으며 HDD 전용 Aggregate와 비슷한 비용을 유지할 수 있습니다. Aggregate에 있는 비교적 적은 수의 SSD가 지속적으로 캐쉬로 사용되어 랜덤 읽기 및 쓰기 작업을 가속화할 수 있습니다.

Flash Pool은 NetApp VST(Virtual Storage Tier)의 일부로, 여러 면에서 NetApp Flash Cache와 유사한 방식으로 운영됩니다. Flash Pool은 동일한 4KB 세분성을 공유하고 실시간으로 운영되며 완벽하게 자동화되었을 뿐 아니라 NetApp 스토리지 효율성 및 데이터 보호 기술과 함께 동작합니다. 또한 랜덤 방식으로 작성된 데이터를 캐슁할 수 있는 기능을 추가하며 페일오버 및 테이크오버 작업 중에 Aggregate 레벨의 데이터 캐쉬에 계속해서 액세스할 수 있기 때문에 일관된 성능을 제공합니다. Flash Pool 및 Flash Cache는 동일한 시스템에 공존할 수 있으며, 기존 Aggregate는 Flash Pool을 활용할 수 있도록 중단 없이 전환할 수 있습니다.

NetApp Flash Pool 기술

그림 4) NetApp Flash Pool 기술

결론

Cluster-Mode로 운영되는 Data ONTAP 8은 고성능과 낮은 지연성 이외에도 완전한 NetApp 스토리지 효율성과 데이터 보호 포트폴리오, 무중단 운영, 시큐어 멀티 테넌트(Multi-tenant) 및 클라우드 환경에 대한 완벽한 지원을 제공합니다.

FAS 시스템 및 V-Series 모두에서 Cluster-Mode로 운영되는 Data ONTAP 8은 무중단 운영을 지원하는 “상시(Always on)” 신뢰성과 시장 변화에 선제적으로 대응할 수 있는 뛰어난 유연성 그리고 비즈니스 성장에 필요한 운영 효율성을 제공합니다. 광범위한 파트너 에코시스템 통합은 더 나은 고객의 성공을 지원합니다.

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작성자: Mike McNamara, 선임 매니저, 제품 마케팅

Mike는 23년 동안 컴퓨터 업계 마케팅 분야에서 경력을 쌓아 왔으며 17년 동안 스토리지를 담당했습니다. 6년 전 NetApp에 입사하기 전에는 Adaptec, EMC 및 Hewlett Packard에서 근무했으며 현재 FCIA(Fibre Channel Industry Association)의 마케팅 회장이고 Ethernet Alliance의 회원이며 다양한 업계 이벤트에서 자주 초대되는 강연자이기도 합니다.

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