네트워크 컨버전스: 데이터 센터에 FCoE 구현

이 문서는 Tech OnTap 에서 제공하는 FCoE 기능에 대한 최신 시리즈 중에 한 문서 입니다. 이전 문서로는 "FCoE: 파이버 채널의 미래"(저자: Nick Triantos, 2008년 11월) 및 "FCoE 및 iSCSI를 스토리지 전략에 맞추는 방법"(저자: Mike McNamara 및 Silvano Gai, 2009년 6월) 등이 있습니다. 추가 배경 정보는 해당 문서를 참조하십시오. [Tech OnTap 편집자]

대다수 기업의 데이터 센터에서는 LAN 및 IP 데이터 트래픽에 이더넷 네트워크를 사용하고 SAN(Storage Area Network) 트래픽에는 별도의 FC(파이버 채널) 네트워크를 사용합니다. FCoE(Fibre Channel over Ethernet) 및 새로운 무손실 10GbE 기술을 사용할 수 있게 되고 데이터 센터에 10GbE(10기가비트 이더넷)를 채택하는 사례가 늘면서, 동일한 이더넷 인프라에서 LAN 및 IP 데이터 트래픽과 FC 데이터 흐름을 통합할 수 있게 되었습니다. 네트워크 컨버전스를 통해 기존 FC 스토리지 투자를 보호하고, 데이터 센터 비용과 복잡성을 줄이며, 네트워크 관리를 단순화할 수 있습니다.

FCoE를 사용할 때 얻을 수 있는 이점은 명백하지만, 이 기술을 아직 구현하지 못한 고객이 상당히 많습니다. 이 문서에서는 이 기술에 대한 FAQ(질문과 답변)를 다루고, 점진적이고 단계적인 접근 방법을 통해 FCoE로 이전할 수 있는 방법에 대한 정보로 마무리합니다.

IT 당면 과제: 다양한 네트워크 유지 관리

대부분의 데이터 센터에서는 다음과 같이 다양한 용도로 여러 네트워크를 유지 관리합니다.

  • LAN(Local Area Network)용 이더넷 - 단거리나 장거리에서 또는 클러스터된 컴퓨팅 환경에서 소량의 정보 전송. 이더넷은 회사 LAN, VoIP(Voice-over-IP) 전화 및 NFS, CIFS, iSCSI 스토리지를 포함하여 다양한 데이터 유형을 저렴하면서도 효과적으로 지원할 수 있는 방법을 제공합니다.
  • SAN(Storage Area Network)용 파이버 채널 - 네트워크 부팅, 메일 서버, 데이터 사용량이 많은 대형 데이터베이스와 같은 애플리케이션에 맞게 블록 I/O 제공. FC SAN은 스토리지 통합, 중앙 집중식 스토리지 관리, 고성능, 안정성 및 비즈니스 지속성을 제공할 수 있는 뛰어난 솔루션입니다.

IP 네트워크와 FC SAN은 각각 데이터 센터에서 중요한 역할을 수행하지만 설계와 기능 면에서 서로 다릅니다. 이 두 가지의 네트워크는 고유한 보안 요구 사항과 트래픽 패턴을 가지며 사용되는 관리 툴 세트도 서로 다릅니다. 각 네트워크는 각각의 서버와 스토리지 시스템에 별도의 케이블과 별도의 네트워크 인터페이스가 있는 전용 인프라에서 구축 및 유지 관리됩니다.

두 개의 개별 네트워크를 관리하면 데이터 센터의 비용과 복잡성이 증가합니다. 이더넷과 FC 네트워크를 통합하면 FC 인프라 투자를 보호 하면서도 데이터 센터의 효율성을 높일 수 있습니다.

FCoE(Fibre Channel over Ethernet)

FCoE를 사용하면 통합된 단일 이더넷 케이블을 통해 IP 및 FC 트래픽을 전송할 수 있습니다. 그러면 병합된 네트워크가 LAN 및 SAN 데이터 유형을 지원할 수 있어, 데이터 센터의 장비와 케이블 연결을 줄이는 동시에 해당 장비와 관련된 전원 및 냉각 부하도 낮출 수 있습니다. 또한 통합된 네트워크에 통합하면 관리 포인트도 줄어들기 때문에 관리 부담을 줄이는 데도 도움이 됩니다.

FCoE는 일반적으로 DCB(데이터 센터 브릿지) 또는 CEE(Converged Enhanced Ethernet)라는 고급 10GbE 기술을 통해 사용할 수 있습니다. FCiP 및 iFCP 같은 터널링 프로토콜은 장거리 FC 트래픽 전송에 IP를 사용하지만, FCoE는 FC 데이터 전송에 이더넷 물리적 전송을 사용하는 계층 2 캡슐화 프로토콜입니다. 최근의 이더넷 표준 발전과 이 표준에 향후 추가되는 내용(예: 요약에 설명된 TRILL) 및 10기가비트 링크에서 무손실 패브릭 특성을 제공하는 기능을 통해 FCoE를 사용할 수 있습니다.

FCoE는 컨버전스를 통해 서버 I/O, 네트워크 및 스토리지 인터커넥트를 단일 네트워크 스토리지 기술로 통합하려는 조직에게 상당한 가치를 선사합니다. 많은 투자가 이루어진 데이터 센터의 경우 관리해야 할 장비 양이 조금만 감소해도 상당한 이익을 거둘 수 있습니다. 서버에서 스위치 및 스토리지에 이르기까지 동일한 네트워크 패브릭을 공유하면 전용 네트워크를 구비할 필요가 없으므로, 기존 인프라 투자를 보존하여 TCO를 크게 절감하고 익숙한 IT 절차 및 프로세스와의 역호환성을 유지할 수 있습니다.

FCoE 구성 요소

FCoE를 구현하는 데 필요한 일부 구성 요소는 다음과 같습니다.

  • CNA(Converged Network Adapter). CNA에는 이더넷 NIC 및 파이버 채널 HBA(호스트 버스 어댑터)의 기능이 결합되어 있으므로, 포트 개수는 물론 구입해야 할 서버 어댑터 수를 줄일 수 있으며 다수의 케이블을 사용할 필요가 없습니다.
  • FCoE 케이블. 현재 FCoE 케이블에는 FC SAN에 일반적으로 사용되는 광케이블과 새로운 유형인 Twinax 구리 케이블, 두 가지 옵션이 있습니다. FCoE 트윈 케이블은 전원 소비량이 비교적 적고 비용도 저렴하지만 길이가 10m 미만으로 제한되기 때문에, 랙 상단 스위치에서 LAN까지 연결되는 광케이블이 필요할 수 있습니다.
  • FCoE 스위치. 서버를 스토리지 어레이 또는 기본 FCoE 스토리지 시스템에 연결하려면 FCoE/DCB 스위치가 필요합니다. 얼리 어답터라면 이 스위치 대신 랙 상단 스위치나 열 말단 블레이드(가능한 경우)를 사용할 수도 있습니다.
  • FCoE/DCB 스토리지 시스템. 이 스토리지 시스템은 기본적으로 FCoE 및 통합된 트래픽을 지원합니다. FCoE 스위치로 연결되는 파이버 채널 및 이 스위치에서 호스트 서버까지의 FCoE를 지원하는 스토리지 시스템도 있습니다.

기존 서버, 네트워킹 및 스토리지에 미치는 영향

FCoE를 사용하려면 기존 IT 인프라를 최소한으로 변경해야 합니다. FCoE는 파이버 채널 기술이 자연스럽게 진화한 것으로, 이더넷 물리적 계층 및 데이터 링크 계층을 통해 데이터를 전송하도록 설계되었습니다. 파이버 채널의 상단 계층을 사용하면 기존에 구현된 FC SAN과의 공존이 가능해져 간단하게 FCoE를 구현할 수 있으며 대규모 기업에서 많이 사용되는 파이버 채널 소프트웨어 스택, 관리 툴, 기존 교육 등을 활용할 수 있습니다. 가장 중요한 점은 FCoE의 성능 및 잠재적인 비용 이점을 누리기 위해 애플리케이션을 변경하지 않아도 된다는 것입니다.

조직적인 문제

기존의 데이터 센터 환경에서 스토리지 그룹은 FC SAN을 소유하고 운영하는 반면, 네트워킹 그룹은 이더넷 LAN을 소유하고 운영합니다. 두 그룹은 이전부터 분리되어 있었으므로, 데이터 센터에 FCoE를 도입할 경우 일부 IT 운영 관행에 긍정적인 변화가 생길 수 있습니다.

데이터 센터 및 프로비저닝 패러다임과 관련한 문화, 정치, 행동 면에서의 우려로 인해 조직의 FCoE 채택에 장애가 있을 수 있습니다. FCoE 네트워크에 적절한 제어 메커니즘을 마련하기 위해 일부 새로운 비즈니스 프로세스와 절차를 구현해야 할 수도 있습니다. 구입 패턴을 수정해야 할 수도 있고, 이더넷 네트워크의 안정성을 높여야 할 수도 있습니다.

FCoE를 통해 FC와 IP의 컨버전스를 구현하면 전통적으로 별개였던 이 두 가지 네트워크 영역이 겹치게 됩니다. FCoE를 구현하는 데는 추가로 IT 교육을 제공할 필요가 거의 없습니다. FCoE는 기존 IT 전문 지식과 IP 데이터 및 FC 팀의 기술 세트를 활용하기 때문입니다. 관리 애플리케이션의 역할 기반 관리 기능을 통해 FC 그룹은 계속해서 SAN을 소유하고 운영할 수 있으며, IP 네트워킹 그룹은 계속해서 데이터 네트워크를 소유하고 운영할 수 있습니다.

구현 지점

FCoE를 사용할 때 얻을 수 있는 이점은 명백하지만, 귀사에서 아직 이 기술을 구현하지 못했을 수 있습니다. 다행히 FCoE 컨버전스는 운영 중단이 따르는 프로세스가 아니며 "전면 교체"하는 업그레이드도 필요 없습니다. 단계적인 접근 방법을 사용하여 점진적으로 FCoE로 이전할 수 있습니다. 초기 FCoE 구현은 대부분, 가상화된 계층 3 애플리케이션과 일부 계층 2 애플리케이션이 구현된 Windows® 및 Linux® 환경에서의 신규 서버 구현의 일부로 이루어집니다.

FCoE가 비교적 새로운 기술임을 감안하면, 액세스 계층 서버 I/O 통합에는 초기 FCoE 구현이 가장 적합합니다. 스토리지 트래픽에 새로운 무손실 이더넷이 필요하기 때문에, 10GbE 전송에는 여전히 링크 계층 다중 경로 및 다중 홉 기능이 필요합니다. 이러한 기능은 현재 개발 중이며 2010년 후반에 이용할 수 있을 것입니다. 이 기능을 사용하면 보다 규모가 큰 FCoE 네트워크를 구현할 수 있으며 FCoE 기술의 범위가 액세스 계층 서버 연결 및 I/O 통합 이상으로 확장될 것입니다.

FCoE 구현 지점을 결정하기 위한 모범 사례는 다음과 같습니다.

  • 파이버 채널 기술 기반 및 파이버 채널 인프라가 이미 갖추어진 환경을 선택합니다.
  • 데이터 증가에 맞춰 새로운 인프라를 도입하는 "그린필드"형 구현을 선택합니다.
  • 계층 3 또는 계층 2 애플리케이션에서 FCoE로의 전환을 시작하는 것이 좋습니다. 랩뿐만 아니라 업무상 중요도가 덜한 계층 3 환경에서 경험한 후, 여기서 습득한 내용을 활용하여 계층 2 및 계층 1 애플리케이션(일부의 경우)에서 전환합니다.
  • 랙 상단 액세스 계층 서버 I/O 통합 쪽에서 FCoE 구현을 시작합니다. 이 단계는 기본 FCoE 스토리지 구현과 함께 진행할 수도 있습니다. FCoE를 액세스 계층 서버 이상으로 확장하려면 다중 경로 및 다중 홉 표준(TRILL)이 실제로 적용될 때까지 기다려야 합니다.

시작하는 방법

FCoE로 마이그레이션하는 작업은 일반적으로 에지나 스위치에서 시작하여, 기본 FCoE 스토리지로 이전한 후, 최종적으로 보다 심층적인 회사 네트워크로 이어지는 점진적이고 단계적인 접근 방법을 통해 완료할 수 있습니다.

다음 다이어그램은 네트워크 컨버전스가 시작되기 전의 일반적인 데이터 센터 아키텍처를 보여 줍니다. FC SAN(주황색 선으로 표시)은 네트워크 포트와 케이블 연결이 필요한 병렬 네트워크이며, 그 위에는 이더넷 IP LAN(파란색 선으로 표시)에 필요한 네트워크 포트와 케이블 연결입니다.

그림 1) DCB/FCoE 구현 전의 일반적인 데이터 센터 레이아웃

1단계: 에지 또는 스위치에서 DCB/FCoE로 전환

컨버전스로 구현되었거나 통합된 이더넷 인프라로 이전하는 작업은 점진적으로 수행할 수 있으며 최고의 투자 수익률(ROI)을 실현할 수 있는 에지(녹색 선으로 표시)에서 시작합니다. FCoE 컨버전스를 도입하면 서버 및 에지 스위치의 포트 수가 반으로 줄어들기 때문에, 자본 비용과 운영 비용이 크게 절감될 뿐만 아니라 관리도 개선됩니다.

그림 2) 1단계: 에지 또는 스위치에서 FCoE로 전환

2단계: 기본 DCB/FCoE 스토리지 시스템으로 전환

호스트에서 시작하여 네트워크 및 기본 DCB/FCoE 스토리지로 엔드 투 엔드 DCB/FCoE 솔루션으로 이전합니다. 일반적인 구성에서는 CNA가 포함된 랙 서버가 랙 상단 DCB/FCoE 스위치에 연결되어 있으며, 이 스위치는 FCoE뿐만 아니라 다른 프로토콜도 지원하는 통합된 스토리지에 연결되어 있습니다. 인프라 전체에서 FCoE 및 통합된 트래픽이 지원되므로, 최적화를 통한 비용 절감을 이룰 수 있습니다.

그림 3) 2단계: 기본 FCoE 스토리지로 전환

3단계: 코어에서 DCB/FCoE로 전환

기업은 에지 또는 스위치에서 FCoE를 구현한 후, 코어(녹색 선으로 표시)에서 포괄적인 고급 10GbE 이더넷 네트워크로 마이그레이션한 다음, FCoE를 지원하는 스토리지로 점진적으로 이전할 수 있습니다. 최종 목표는 FCoE, iSCSI, NFS, CIFS 등의 여러 트래픽 유형을 지원하는 10GbE 이더넷 인프라가 호스트에서 패브릭 및 스토리지에 이르기까지 동일한 이더넷 인프라를 공유하도록 하는 것입니다.

그림 4) 3단계: 엔드 투 엔드 FCoE(에지, 코어, 스토리지 순으로 이전)

결론

FCoE에서는 두 가지의 최신 기술, 즉 파이버 채널 프로토콜과 고급 10기가비트 이더넷 물리적 전송 기능을 결합하여 SAN 연결 및 네트워킹을 위한 강력한 옵션을 제공합니다. FCoE를 이용하면 현재 IP 및 FC 스토리지 네트워크를 모두 관리하기 위해 사용하고 있는 것과 동일한 관리 툴과 기술을 활용할 수 있기 때문에 관리를 단순화하고 FC SAN 투자를 보호할 수 있습니다.

통합 네트워크의 이점 덕분에 데이터 센터에서 10GbE를 채택하는 일이 점점 더 많아질 것입니다. FCoE는 복잡성 감소, 효율 증가, 사용률 개선을 가져올 뿐만 아니라 궁극적으로는 전원, 공간, 냉각 관련 요구 사항을 줄여 데이터 센터 통합의 새로운 물결을 일으킬 것입니다.

새로운 데이터 센터를 계획하거나 스토리지 네트워크를 업그레이드할 경우 진지하게 FCoE를 고려해 보십시오. 이더넷을 중심으로 데이터 센터를 통합하는 단계적 접근 방법을 통해, 기존 FC 인프라 투자를 보호하는 동시에 시간이 지남에 따라 점진적으로 이더넷 인프라를 구축할 수 있습니다.

 FCoE에 대한 의견 제공

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Mike McNamara
NetApp
제품 마케팅 부문 수석 관리자

Mike는 컴퓨터 산업 마케팅 분야에서 20년이 넘는 경험을 가지고 있으며, 그중 15년은 특히 스토리지관련 부분에 종사했습니다. 4년 전 NetApp에 입사하기 전에는 Adaptec, EMC 및 Hewlett Packard에서 근무했으며 현재 FCIA(Fibre Channel Industry Association)의 마케팅 회장이기도 합니다.

Ahmad Zamer
Brocade
제품 마케팅 수석 관리자

Ahmad는 컴퓨터 업계에서 25년이 넘는 경험을 가지고 있으며, 특히 네트워킹과 컴퓨터 스토리지 기술 분야에 전문적인 경력을 갖고 있습니다. Brocade에 입사하기 전에는 Philips와 Intel에서 근무했으며 50편 이상의 기사를 자신의 이름으로 발표한 기술 문서 저자입니다.

 
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