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FAS2240: 인사이드 룩

NetApp은 오랫동안 올바른 시작, 단순성 유지 및 현명한 확장 전략을 지원하는 스토리지 시스템을 설계하겠다는 약속을 지켜오고 있습니다. 이번 달의 Be the Match 사례 연구지난 달의 Broome-Tioga 기사를 비롯하여 최근 Tech OnTap®의 여러 사례 연구들을 읽어 봤다면 관리자들이 NetApp® 스토리지에 있어 가장 좋아하는 사항 중 하나가 소규모 시스템에서 시작한 뒤 필요에 따라 한 플랫폼에서 다음 플랫폼으로 이동하는 데 필요한 복잡한 데이터 마이그레이션을 수행하지 않고도 차근차근 시스템을 확장시켜 나갈 수 있는 능력이라는 점을 명확히 알 수 있습니다.

따라서 이러한 능력을 촉진하는 것은 이번에 새롭게 출시한 엔트리 레벨 스토리지 시스템인 FAS2240의 설계를 시작할 때 크게 중점을 둔 사항이기도 합니다. 뿐만 아니라 새 플랫폼의 안정성, 가용성, 서비스 가능성 및 관리성(RASM: Reliability, Availability, Serviceability and Manageability)을 크게 강화하여 FAS3200FAS6200 시리즈에서 지원하는 다양한 기능들과 함께 제공할 수 있길 바랬습니다.

이 글에서는 다음을 비롯하여 FAS2240의 고유한 설계 기능에 대해 설명할 것입니다.

  • NetApp SAS 디스크 쉘프 내부로의 컨트롤러 통합
  • I/O 및 성능 향상
  • 새로운 복원력 및 가용성 기능

표 1) FAS2240의 주요 기능

기능 혜택
디스크 쉘프 전환 FAS2240이 제공하는 용량 및 성능을 초과하는 경우 디스크 쉘프로 전환하고 데이터 마이그레이션 없이 새 스토리지 컨트롤러를 추가하면 됩니다.
고성능 I/O 옵션 10GbE 및 8Gb FC는 네트워크 병목 현상의 발생 가능성을 없앱니다.
2-3배의 성능 향상고성능 I/O 옵션을 완벽하게 활용할 수 있는 성능을 갖출 수 있습니다.
2U 및 4U 설치 공간 공간 내 구축을 위해 최적화된 성능 기반의 2U 제품. 용량을 기준으로 최적화된 4U 제품.
RASM 향상 NetApp 미드레인지 및 하이엔드 플랫폼에서 사용되는 것과 동일한 서비스 프로세서 관리 시스템을 사용합니다.
FAS6200 시리즈와 동일한 마이크로 아키텍처 제품군 내에서 호환성이 강화됩니다.

소규모 패키지의 장점

FAS2240으로 새롭게 도전합니다. 2009년부터 NetApp은 이전에 구축해 왔던 것보다 작고 밀도 높은 패키지로 FAS2240을 제공하기 위한 방편으로 SBB(Storage Bridge Bay) 표준을 채택하였습니다. 동시에 새로운 설계 방식은 FAS2240에서 다른 플랫폼으로의 업그레이드를 간편하게 만들어 줍니다.

NetApp은 SBB 호환 DS4243DS2246 디스크 쉘프에 직접 플러그인하는 SBB 캐니스터로서 FAS2240용 컨트롤러를 설계하였습니다. 그 결과 높이가 2U 밖에 되지 않는 작은 단일 디스크 쉘프의 공간에도 완벽한 HA 스토리지 시스템을 구현할 수 있게 되었습니다.

유연한 구성
FAS2240-2는 19인치, 2U 섀시 DS2246 디스크 쉘프를 사용하여 최대 24개의 small-form-factor SAS 디스크 드라이브를 제공합니다. 이는 열악한 환경에 이상적인 형태일 뿐 아니라, 공간에 제약이 있거나 IT 전담 직원이 없는 원격 사무소 같이 최대로 단순함이 요구되는 상황에 매우 적합한 옵션입니다. FAS2240-4는 DS4243의 4U 섀시를 사용하는 SATA 디스크 드라이브를 최대 24개까지 제공합니다. (SAS 디스크는 FAS2240-4의 기본 섀시에서는 지원되지 않습니다.) SATA를 선택하면 FAS2240-4가 더욱 용량 중심의 옵션을 제공하므로 4U의 랙 공간만으로 최대 72TB까지 지원할 수 있습니다.

선택한 모델에 관계없이 필요한 디스크 쉘프 및 디스크 미디어 기술에 맞춰 총 144개의 디스크 드라이브 중 최대 120개까지 추가 외부 디스크를 구성할 수 있습니다. SAS로 시작하면 나중에 SATA(또는 둘을 혼합한 형태)를 추가할 수 있고, 반대도 가능합니다. 외부 SSD(Solid State Drive)는 물론 파이버 채널 디스크 드라이브도 지원됩니다.

그림 1) FAS2240-2 후면 뷰. HA 구성. 단일 구성은 단일 PCM을 사용합니다.

RAID 4 패리티의 예

그림 2) FAS2240-4 후면 뷰, HA 구성. 단일 구성은 단일 PCM을 사용합니다.

RAID 4 패리티의 예

손쉬운 업그레이드: 데이터 마이그레이션이 필요하지 않음
FAS2240-2나 FAS2240-4가 제공할 수 있는 그 이상의 성능 및 용량이 필요하면, FAS2240 컨트롤러(PCM 또는 프로세서 컨트롤러 모듈을 지칭)를 적절한 I/O 모듈(IOM)로 교체함으로써 기본 섀시를 표준 디스크 쉘프로 전환할 수 있습니다. 전환된 쉘프를 선택한 NetApp 컨트롤러 헤드에 연결하면, 데이터 마이그레이션 없이 최소한의 다운타임으로 운영을 계속할 수 있습니다.

프로세서 및 I/O에 대해 알아보기

오늘날 우수한 성능을 제공하고 향후 FAS2240이 Data ONTAP®을 지원할 수 있도록 대비하기 위해서는 Intel® Jasper Forest 프로세서를 설치해야 합니다. 임베디드 및 스토리지 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 이 프로세서 제품군은 NetApp의 엔트리 레벨 플랫폼에 FAS6200 시리즈(Nehalem-EP)에서 사용하는 것과 동일한 64비트 아키텍처를 제공합니다. 나중에 동일한 마이크로 아키텍처를 선택하면 호환성이 강화되고, 두 개의 플랫폼에서 동일한 마이크로코드를 실행할 수 있습니다. Intel 하이퍼스레딩 기술을 통해 여러 개의 스레드가 각 코어에서 실행 가능하고, 이로 인해 Data ONTAP이 병렬로 실행할 수 있는 독립적인 스레드의 수가 2배로 늘어 납니다. FAS2240에 Jasper Forest를 설치함으로써 NetApp은 이제 전체 제품군에 완벽한 64비트 아키텍처를 제공합니다. Data ONTAP은 2006년부터 기본적인 64비트 하드웨어를 지원하고 있으며, 완벽한 64비트 스토리지 시스템에 FAS2240을 또 하나 추가하였습니다.

"메자닌" 카드를 사용하는 I/O 옵션
새 프로세서 아키텍처는 10기가비트 이더넷이나 8/4/2Gbps 파이버 채널(카드당 2개의 포트)을 추가하고 완벽하게 활용할 수 있는 선택 가능한 메자닌 카드(PCM당 1개)를 함께 사용합니다. 10GbE를 사용해 Data ONTAP 8.1이나 고속 클라이언트 연결에서 클러스터-모드 구성을 지원할 수 있습니다. 8Gbps 파이버 채널 카드를 Target이나 Initiator 모드로 구성하여, 필요할 경우 SAN 호스트나 파이버 채널 디스크 스토리지 쉘프 및 테이프 장치에 연결할 수 있습니다.

각 PCM 상의 온보드 I/O에는 LAN 연결을 위한 4개의 기가비트 이더넷 포트 및 내/외부 SAS 및 SATA 디스크 또는 SAS 테이프 장치 연결을 위한 6Gb 크기의 SAS 포트 2개가 포함되어 있습니다. 그 결과 매우 작은 패키지에도 여러 개의 I/O가 존재할 수 있습니다.

그림 3) LED 표시기, 표준 포트, 메자닌 카드 상의 선택 가능 포트를 보여 주는 PCM.

RAID 4 패리티의 예

FAS2040과 비교
표 2는 FAS2240HA가 이전 세대의 FAS2040에 비해 얼마나 향상되었는지를 보여 줍니다.

표 2) FAS2040HA와 FAS2240HA 비교

 FAS2040HA FA2240HA
프로세서 코어 4x 32비트 4x 64비트
하이퍼스레딩 CPU x
물리적 메모리8GB 12GB
온보드 I/4 x FC
8 x GbE
2 x 3Gb SAS
8 x GbE
4 x 6Gb SAS
I/O 확장 옵션x
10GbE 또는 8Gb FC 중 선택 가능 x
최대 스핀들 수136 144
쉘프로의 전환 x
관리 BMC SP
Data ONTAP 지원7.3.2, 8.0, 8.1 8.1

성능 측면에서 FAS2240은 애플리케이션에 따라 FAS2040에 비해 약 2-3배나 높은 성능을 제공합니다.

복원력, 가용성, 서비스 가능성 및 관리성

복원력 및 가용성 측면에서는 다양한 기능을 추가해 FAS2240을 강화함으로써, FAS3200 및 FAS6200 시리즈에 상응하는 기능을 제공합니다.

서비스 프로세서
이전 엔트리 레벨 플랫폼은 미드레인지 및 엔터프라이즈 스토리지 플랫폼에 비해 더 많은 기본 서비스 프로세서를 갖추고 있었습니다. 그래서 NetApp에서는 보다 높은 수준의 플랫폼과 동일한 서비스 프로세스 설계를 사용할 수 있도록 FAS2240을 업데이트하였습니다. 서비스 프로세서는 나머지 스토리지 시스템이 모두 중단된 상태에서도 운영 상태를 유지하고, 원격 전원 사이클, 중단된 시스템의 내부 알림 및 문제 해결을 위한 상시 액세스 등의 기능을 제공합니다. 그 밖에도 다음과 같은 기능이 있습니다.

  • FRU 보고 및 추적 기능
  • 고급 전류/전압 및 온도 센서 보고 기능
  • LED 상태 모니터
  • 코어 덤프 적용(컨트롤러의 NMI 버튼 대체)

NetApp SAS 디스크 쉘프의 대역외 관리를 위해 FAS2240 서비스 프로세서는 NetApp 대체 제어 경로(ACP) 기술도 지원합니다. ACP는 해당 채널을 통해 통신하지 않고도 스토리지 채널을 리셋하는 기능을 스토리지 컨트롤러에 제공함으로써 데이터 가용성을 높입니다. 채널이 다운되거나 제대로 작동하지 않는 경우 빠른 리셋 기능을 통해 외부 개입 없이 온라인 상태로 되돌릴 수 있습니다. ACP는 재부팅이 필요할 수도 있는 오류로부터 스토리지 시스템을 복구할 수 있는데, 이는 큰 장점입니다.

ACP는 디스크 쉘프에 대한 "백도어"를 제공합니다. 이는 SAS 데이터 경로와는 전혀 다른 기능이며, 개별 I/O 모듈 또는 전체 도메인에 대한 리셋 또는 파워 사이클 기능 등 쉘프 모듈의 중단 없는 복구를 위한 새로운 옵션을 제공합니다. NetApp은 전체 쉘프에 대해 파워 사이클을 수행하는 기능도 설계했습니다. ACP 기술은 Data ONTAP의 기능을 향상시켜, 제대로 작동하지 못하는 구성 요소를 자동으로 리셋하여 중단 없이 완전한 작동 모드로 전환할 수 있게 합니다.

엔지니어링 측면에서 개인적으로 가장 마음에 드는 복구 기능은 프로세서가 실행 중이 아닐 때에도 프로세서로 이동하여 내부 상태를 읽어내는 능력입니다. 코어 덤프와 내부 프로세서 상태는 문제가 발생했을 때 정확히 어떤 일이 일어났는지를 파악하여 수정할 수 있도록 매우 상세한 포렌식 정보를 제공합니다. 심지어 장애 모드를 정확하게 찾아 내기 위해 메인 CPU의 조작 하나 하나에 명령을 부여할 수도 있습니다. 그리고 이러한 능력을 활용할 필요가 없을지라도 하드웨어 장애를 보다 신속하게 격리시킴으로써 이것이 미칠 잠재적인 영향을 줄일 수 있습니다. 이러한 유형의 기능은 엔트리 레벨 스토리지에서는 일반적인 기능이 아닙니다.

시스템 레벨 진단 기능
뿐만 아니라 FAS3200 및 FAS6200에서 사용하던 것과 동일한 시스템 레벨 진단 기능도 포함시켜 하드웨어 문제를 보다 잘 확인할 수 있도록 하였습니다. 다음과 같은 이벤트가 발생한 후에는 시스템 레벨 진단 기능을 실행할 수 있습니다.

  • 첫 시스템 설치
  • 하드웨어 구성 요소 추가 또는 교체
  • 확인되지 않은 장애로 인한 시스템 문제 발생
  • 간헐적으로 중단되거나 제공되지 않는 장치에 대한 액세스
  • 시스템 응답 시간이 느려지거나 기타 해결 방법을 통해 해당 문제를 해결하지 못한 경우

내부 디스크를 위한 다중 경로 HA
FAS2240은 내부와 외부의 모든 연결 디스크에 MP-HA를 제공할 수 있습니다. MP-HA는 이중 컨트롤러(HA) 구성을 위한 스토리지 컨트롤러 및 디스크 사이에 이중 경로를 제공할 수 있는 기능으로, 경로 장애로 인한 페일오버를 줄일 수 있습니다. 스토리지에 접속하는 보조 경로를 마련해 두면 다음과 같은 다양한 장애로부터 보호받을 수 있습니다.

  • 포트 장애
  • 컨트롤러 및 쉘프 간 케이블 장애(다중 디스크 쉘프 구성의 경우)
  • 쉘프 모듈 장애
  • 이중 쉘프 간 케이블 장애
  • 보조 경로 장애(HA 구성의 경우)

MP-HA는 전체 스토리지 복원력을 향상시킬 뿐 아니라 Data ONTAP에서 디스크 펌웨어 무중단 업그레이드 같은 유지보수 작업을 실행할 수 있게 지원하기도 합니다. 또한 MP-HA가 스토리지에 2배의 대역폭을 제공하기 때문에 성능도 향상될 수 있습니다.

결론

NetApp은 기존 엔트리 레벨 플랫폼에서 제공하던 것보다 더 큰 유연성을 제공하도록 FAS2240을 설계하였으며, 일반적으로 보다 높은 수준의 엔터프라이즈급 스토리지에서만 찾아볼 수 있는 복원력과 가용성 수준을 염두에 두고 이를 구현하였습니다. 더불어 FAS2240에는 별도의 추가 비용 없이 NFS, CIFS, 파이버 채널 및 iSCSI 같은 모든 스토리지 프로토콜이 제공됩니다. 이는 엔트리 레벨에 보다 많은 소프트웨어 가치를 제공하기 위한 노력의 결과입니다.

그리고 SBB(Storage Bridge Bay) 표준을 기반으로 한 NetApp만의 고유한 설계 방식을 토대로 단일 디스크 쉘프에서 독립 실행형 및 HA 스토리지 구성이 가능하게 되었습니다. 그 결과 이제 FAS2240 이상의 능력이 필요하면 데이터를 마이그레이션할 필요 없이 기본 시스템을 디스크 쉘프로 전환하고, 이를 FAS3200이나 FAS6200 시리즈 스토리지로 연결하기만 하면 됩니다. 모든 NetApp 플랫폼은 동일한 Data ONTAP 운영 환경을 실행하며, FAS2240이 FAS6200과 동일한 마이크로 아키텍처를 사용하기 때문에 플랫폼 간 호환성도 그 어느 때보다 높아졌습니다.

마지막으로 공간이 더 필요한 비 데이터 센터 환경을 위해 특별히 더 많은 주의를 기울여 FAS2240을 설계하였습니다. FAS2240-2는 높이 19인치의 2U 섀시에 최대 24개의 SAS 드라이브를 갖춘 완벽한 고성능 오류 방지 스토리지 시스템을 제공합니다.

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Steven Miller

Steven Miller
선임 기술 담당 이사 겸 플랫폼 설계자
NetApp


Steven은 NetApp에서 거의 6년 동안 플랫폼 설계자로 근무했으며 FAS3100, FAS3200, FAS6200 및 FAS2240뿐 아니라 성능 가속화 모듈(PAM)과 Flash Cache(PAM II)를 담당했습니다. Steven은 NetApp 엔지니어링과 미국 국가 안보국(NSA), 국립 지리 정보국(NGA) 및 중앙 정보국(CIA) 간의 연락 담당자이기도 합니다. 현재 여러 IEEE 및 산업 그룹에 참여하고 있는 Steven은 스토리지 및 고성능 컴퓨팅 분야에서 26개의 특허를 받았으며 19개를 출원 중입니다.


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