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FAS6200 알아보기

지난 번 FAS3200 시리즈에 관해 제가 쓴 기사가 강한 반향을 불러일으켜 다시 한 번 FAS6200 시리즈에 관한 글을 작성해 달라는 Tech OnTap의 부탁을 받았습니다.

초기 FAS6000 시리즈는 코어 증가와 메모리 4배 이상 증가 등의 특징으로 인해 당시로서는 과감한 발전이었지만 이후 필요에 의해 많은 것들이 변화했습니다. NetApp 사용자는 기본적으로 최고 수준의 성능을 더 많이 요구하고, NetApp 역시 그 기간 동안 스토리지 시스템 리소스에 대한 새로운 요구를 충족하기 위해 Data ONTAP®에 중복제거 및 압축과 같은 새로운 기능을 추가했습니다. 사실, 이 일은 매우 어려웠습니다.

FAS6200 시리즈에서 NetApp의 목표는 최고의 성능과 중요한 시스템 작업을 충분히 처리할 수 있는 동시에 다양한 워크로드들(아카이빙 업무에서 IOPS위주의 데이터베이스 업무까지)을 동시에 지원할 수 있는 기능을 갖춘 플랫폼을 만드는 것이었습니다. 이는 마세라티와 소형 트럭을 동시에 만드는 것과 비슷하지만, 우리는 그 결과에 만족하고 있습니다.

FAS6200 시리즈

그림 1) FAS6200 시리즈

아직 FAS6200 시리즈(그리고 EMC, IBM, Hewlett-Packard, Hitachi Data Systems 및 기타 주요 스토리지 벤더의 디스크 어레이를 관리할 수 있는 이와 유사한 V6200 개방형 스토리지 컨트롤러 모델)에 대해 잘 모르신다면 Chris Lueth와 Mukesh Nigam의 최근 기사에서 모든 관련 사항을 확인하실 수 있습니다. 이 기사에서는 이에 대해 좀 더 자세히 알아보는 동시에 다음과 같은 몇가지 특정 주제에 집중하겠습니다.

  • 프로세서/메모리 복합체 설계
  • I/O 서브 시스템 강화
  • 뛰어난 새 복구 기능

프로세서/메모리 복합체

Data ONTAP의 모든 고급 기능을 처리하는 엔진이 바로 메모리/프로세서 복합체입니다. NetApp은 현재 사용 가능한 다양한 프로세서를 살펴보고 Intel의 4코어 Nehalem과 6코어 Westmere 프로세서로 결론을 내렸습니다. 특히 NetApp의 이전 플랫폼에 비해 거의 3배나 되는 메모리 대역폭을 제공하고 단일 컨트롤러에서 코어 수가 8개에서 12개(FAS6280의 경우)로 늘어날 수 있다는 사실에 우리는 만족했습니다. 그리고 Westmere 프로세서 릴리즈에 임박하여 이 프로세서를 탑재한 시스템을 제공할 수 있었습니다. 이 일은 NetApp과 Intel® 제품 일정이 가장 잘 조화된 사례입니다.

이러한 모든 처리 능력과 메모리 대역폭 외에도, 우리는 플랫폼 메모리 양도 3배 늘려서 FAS6280의 경우 컨트롤러당 96GB를 제공할 수 있었습니다. 덕분에 우리는 보다 쉽게 최상의 성능을 구현하고, 지금은 대부분의 새 시스템에 포함되어 있는 NetApp® Flash Cache 같은 새로운 기능들을 지원할 수 있는 능력을 갖추었습니다.

Flash Cache는 일정 성능 수준을 유지하는 데 필요한 스핀들 수를 75%나 줄이며 읽기 작업의 대기 시간도 크게 줄일 수 있습니다. 그러나 Flash Cache는 각 테라바이트당 페이지 테이블을 위해 4GB의 시스템 메모리를 소비합니다. 따라서 대형 시스템에 수 테라바이트의 Flash Cache를 추가하면 상당한 메모리가 소비되는 것을 볼 수 있습니다. 뿐만 아니라 확장 슬롯도 모두 사용됩니다. 이 부분에 대해서는 다음 섹션에서 다루겠습니다.

우리는 새 시스템을 완벽하게 만들기 위해 Data ONTAP이 쓰기 요청을 저널링할 때 사용하는 NVRAM(비휘발성 RAM)을 전혀 새롭게 설계했습니다. NVRAM 8의 설계는 1GB/sec 이상의 지속적인 쓰기 성능을 제공합니다. NVRAM이 비교적 소규모의 네트워크 크기에 따라 데이터를 처리한다는 점을 고려하면, 이러한 수준의 성능을 달성하기 위해서는 NVRAM이 초당 백만 건의 전송 작업을 수행해야 할 것입니다. 각 전송 작업은 마이크로초 단위로 설정해야 하며, 여기에는 단순히 빠른 하드웨어뿐 아니라 원활하게 작동하도록 만드는 효과적인 인터럽트 루틴도 필요합니다.

I/O 가속화

NetApp 스토리지 시스템은 표준 서버에 비해 코어당 10~20배 많은 I/O를 처리합니다. 대규모 스토리지는 단일 NetApp 스토리지 시스템에 최대 256개 코어에 해당하는 애플리케이션 처리 능력을 제공합니다. 이것은 수많은 I/O 작업으로 이어집니다.

NetApp이 Nehalem 및 Westmere 프로세서와 관련하여 Intel과 논의를 시작했을 때, 이러한 부분을 실행하는 Intel의 표준 레퍼런스 디자인은 단일 I/O 칩(IOH)만 지원했습니다. 그러나 NetApp은 가능한 모든 I/O 능력을 확보하기를 원했기 때문에 I/O를 배가할 수 있도록 2개의 IOH 칩을 Intel에 요구했습니다. NetApp은 이러한 결과가 가능하도록 Intel과 협력했고, 새 설계가 예상대로 작동한다는 점을 검증했습니다.

보통 표준 서버 설계가 20~30개의 레인을 제공하는 데 반해 2개의 IOH 칩은 72개의 PCIe 2세대 레인을 제공했습니다. NetApp은 여기서 멈추지 않고 스위치를 사용해 FAS6280 내에서 I/O 연결 능력을 갖춘 152개의 PCIe 레인을 생성했고, 총 내부 대역폭이 초당 72GB를 넘어섰습니다.

NetApp의 새로운 섀시 설계에서는 4개의 PCIe 슬롯을 갖춘 컨트롤러 모듈과 8개의 추가 PCIe 슬롯을 갖춘 선택적 I/O 확장 모듈을 하나의 그룹으로 조합할 수 있습니다. 이러한 조합에서 단일 컨트롤러에 총 12개의 슬롯, 일반적인 HA 쌍에 총 24개의 슬롯이 가능합니다. FAS6080에 비교해보면 FAS6080은 3개의 PCIx 슬롯과 5개의 PCIe 슬롯을 제공했습니다. FAS6200 시리즈는 I/O 확장 슬롯 외에도 상당수의 온보드 8Gb FC, 10GbE 및 6Gb SAS 포트도 제공합니다(표 1 참조). 추가 확장 슬롯이 필요 없다면 6U의 랙 공간에 2개의 컨트롤러(HA 쌍)를 제공하는 고밀도 구성을 선택할 수도 있습니다.

표 1) FAS6080(과거 하이엔드)과 3개의 새로운 FAS6200 시리즈 모델 비교

  FAS/V6210 FAS/V6240 FAS/V6280 FAS/V6080
프로세서 코어 16 16 24 16
메모리 48GB 96GB 192GB* 64GB
최대 Flash Cache 3TB 6TB 8TB 4TB
확장 I/O 모듈 아니요 아니요
최대 PCIe 슬롯 8 24 10
온보드 8Gb FC 8 또는 16 8 또는 32 없음
온보드 10GbE 8 8 없음
온보드 6Gb SAS 0 또는 8 0 또는 24 없음
최대 스핀들 수 1,200 1,440 1,176
최대 용량 2400TB 2880TB 2352TB**
최대 Aggregate/볼륨 크기 70TB 100TB 100TB
Data ONTAP       8.0.1 8.0.1 7.2.5+
* 실제 메모리 할당은 Data ONTAP 릴리즈에 따라 달라집니다.
**Data ONTAP 8.0 이상이 필요합니다. 용량은 Data ONTAP 7.x.x를 위해 표시된 값의 절반입니다.

이미 설명했듯이 Flash Cache에 대해 추가 슬롯을 사용할 수 있습니다. 또한 FC에서 SAS 디스크로의 전환이 스토리지 업계에서 자리를 잡고 있는 추세에서, 우리는 온보드 SAS 및 FC 포트를 제공하고 필요 시 NetApp의 스토리지 시스템이 상당수의 2가지 유형 포트를 동시에 지원할 수 있도록 함으로써 이러한 전환을 지원해야 한다고 판단했습니다.

온보드 포트와 추가 확장 슬롯은 FAS6200 시리즈가 이미 클러스터 모드(C-Mode)로 실행되는 Data ONTAP 8을 지원할 준비가 되어 있음을 의미합니다. 그리고 다양한 10GbE 포트를 지원할 수 있기 때문에 네트워킹이 C-Mode 구성을 제한하지 않습니다.

새로운 수준의 복구

FAS6200에 대해 NetApp은 안정성, 가용성, 서비스 가능성 및 관리성(RASM) 기능에 대한 기준을 높이기를 원했습니다. 먼저, 지속적인 쓰기 로그를 생성하도록 새로운 기능을 추가했습니다. 배터리가 지원되는 NVRAM은 약 72시간 동안 지속됩니다. 새로운 지속적인 쓰기 로그 기능을 사용하면 비정상 종료 시에도 NVRAM 콘텐츠가 플래시 메모리로 이전되기 때문에 쓰기 로그를 무한정 보호할 수 있습니다. 다음 부팅 시에 NVLOG를 재생하기만 하면 시스템이 일관된 상태로 복원됩니다.

또한 이전 모델에서 사용하던 원격 LAN 모듈(RLM)의 기능을 훨씬 뛰어넘는 새로운 서비스 프로세서를 FAS6200 시리즈에 추가했습니다. 이 서비스 프로세서는 스토리지 시스템의 나머지 부분이 중단된 경우에도 운영 상태를 유지합니다. 뿐만 아니라 원격 전원 사이클, 중단된 시스템의 내부 보고 알림, 문제 해결을 위한 항시 대기 액세스 등 RLM의 모든 기능을 제공합니다. 서비스 프로세서는 RLM의 기능을 능가하는 다음과 같은 새로운 기능도 제공합니다.

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

엔지니어링 측면에서 개인적으로 가장 마음에 드는 FAS6200 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. 이전 기능에 대해서는 다루었으므로 이제는 미드레인지/로우엔드 시간 경과에 대해 알아보겠습니다.

결론

제 의견이 한쪽으로 치우친 것일 수도 있겠지만, 저는 FAS6200 시리즈가 NetApp의 새로운 이정표가 될 것이라고 믿습니다. 이 플랫폼은 FAS6000과 비교해 최대 3.6배까지 성능이 높습니다. 획기적으로 많은 메모리, 보다 많은 I/O 대역폭, 높은 확장 능력 등을 제공하여 최상의 성능을 보장하는 동시에 데이터 보호, 중복제거, 압축과 같은 다수의 중요한 작업을 처리합니다. 게다가 나머지 NetApp 제품군과의 호환성 측면에서도 전혀 문제가 없습니다. 보다 높은 하드웨어 안정성을 위해 새로운 기능도 추가했습니다. FAS6200은 클러스터 모드로 실행되는 Data ONTAP 8의 미래에 대비한 제품입니다.

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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 및 FAS6200 시리즈뿐 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 23개의 특허를 받았으며 19개를 출원 중입니다.


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2010년 11월, NetApp은 Data ONTAP 8.0.1과 2개의 새 하드웨어 플랫폼을 발표했습니다. 다음 Tech OnTap 기사에서 더 많은 정보를 얻으실 수 있습니다.

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