다스

다스 방식

다스(DAS, Direct-Attached Storage)란 네트워크를 경유하지 않고 서버와 외장형 스토리지 사이를 직접 연결하는 기술이다. 전통적인 접속 방법으로, 전용라인을 사용하기 때문에 주어진 성능이 보장되며 안정성도 뛰어나다. 그러나 파일 시스템을 공유하도록 하는 기술이 없기 때문에 파일 공유가 불가능하다는 단점이 있으며 확장성 및 유연성도 상대적으로 떨어진다.

개요

컴퓨터와 인터넷이 전 세계적으로 보급됨에 따라, 인터넷에 존재하는 정보를 저장하기 위해 스토리지라는 저장매체가 탄생하게 되었다. 초창기에는 서버에는 램과 하드디스크, 즉 주 기억장치(primary storage)와 보조 기억장치(secondary storage)가 구분되어 있지 않았다. 하지만 늘어나는 용량에 맞추다 보니 공간적인 한계에 봉착했고, 그 결과 구분된 스토리지 시스템을 가진 보조 기억장치가 탄생했다. 이는 직접 연결 스토리지 다스의 개념의 첫 사례가 되었다. 이처럼 서버와 스토리지를 구분함으로써 업무 효율을 위해 더욱 정교하고 복잡한 아키텍처를 구성할 수 있게 되었다. 다스는 저장매체인 스토리지에서 사용하는 블록 기반 기술 중 하나로 서버와 스토리지가 라우터, 스위치, 허브와 같은 네트워크 장비를 사용하지 않고 병렬 연결 방식 IDE, SCSI, 파이버채널, 사타 등으로 직접 연결되어, 각자의 파일 시스템을 통해 데이터를 주고받는 방식을 말한다. 전통적인 접속 방법이고 현재도 가장 많이 사용되고 있는 방법이다. 샌(SAN, Storage Area Network)과 나스(NAS, Network Attached Storage)의 성능은 기본 다스의 성능에 따라 좌우되기도 한다. 호스트 버스 어댑터를 이용한 스카시 방식으로 연결되었지만, 오늘날에는 사스나 파이버채널을 통해 연결된다. 쉽게 말한다면 단일 디스크로 처리할 수 없는 용량을 저장하기 위해 여러 디스크를 묶어 컴퓨터 또는 서버에 외장 하드디스크 직접 연결해서 데이터를 송수신하는 형태가 된다.

다스는 스토리지의 기술인 나스, 샌과 함께 주요기술로 사용된다. 다스는 컴퓨터 혹은 서버와 직접적으로 연결이 되기 때문에 데이터의 입출력이 많은 대기업이나, 금융권보다는 데이터 공유가 적은 소규모 회사나 개인 사용자 용도로 많이 사용된다. 이 경우 파일 서비스와 이메일은 다스를 사용한다. 대기업의 경우에는 데이터센터 환경에서 다스를 응용프로그램의 데이터를 처리하는 데 사용한다. 흔히 서버-클라이언트 환경에서의 부족한 저장 공간을 가장 쉽게 확보하는 방법으로 서버 자체에 물리적으로 외부 저장 장치를 연결하여 사용한다. 직접 연결을 했기 때문에 데이터 입출력 속도가 매우 빠르고 다수의 디스크가 여러 개 존재하는 외장하드의 개념으로도 볼 수 있다. 저장공간이 부족하다면 디스크를 구입하여 저장공간을 늘릴 수 있다. 샌 방식과는 다르게 샌 스위치가 없어 스토리지를 구축하고 유지 보수하는데 가격이 매우 저렴하고 직접 연결하기 때문에 보안 측면에서도 우수하다. 하지만 연결할 수 있는 포트의 개수가 제한적이다. 그리고 데이터의 증가에 따른 외부 저장장치의 지속적인 추가는 서버의 효율성을 저하시킬수 있다. 또한 네트워크에 연결된 서버가 다운되는 경우에는 중지된 서버에 장착된 스토리지 또한 사용할 수 없다.

종류

다스는 네트워크 장치가 없는 서버와 스토리지 간의 연결방식이다. 그렇기 때문에 호스트 버스 어댑터(HBA), IDE , 사타(SATA), 사스(SAS), 스카시(SCSI), 파이버채널 등과 같은 다양한 인터페이스 기술을 사용하여 서버와 스토리지가 연결된다. 다스는 중 하나는 스토리지 자원을 사용하는 호스트에게만 특정하게 사용된다. 이를 통해 병목 현상이 필요한 경로만 추가하여 저장을 완화할 수 있다. 디스크 어레이(Disk array) 내의 저장소는 저장소를 사용하는 시스템들은 서버와 클라이언트가 사용하는 데이터 디스크 사이에서 분할되어 있다. 다스는 스토리지 디스크의 위치가 어느 곳에 있는지 따라 내부 다스, 외부 다스 두 가지 유형으로 나뉘게 된다.

내부 다스

내부서버에 연결된 다스

외부서버에 연결된 다스

내부 다스를 사용하면 스토리지 디스크가 호스팅 서버 내부에 직접 연결을 실행한다. 공통 인터페이스 연결은 호스트 버스 어댑터를 통해 이루어진다. 호스트 버스 어댑터의 주요 기능은 호스트 서버와 스토리지 장치 또는 스토리지 네트워크 간에 고속버스 연결 또는 통신 채널을 제공하는 것이다. 또한 호스트 버스 어댑터는 호스팅 CPU의 처리 코드를 완화하기 위해 많은 무거운 작업도 처리 할 수 ​​있다. 일반적으로 내부 다스는 시스템 부팅을 위해 하나 또는 두 개 이상의 디스크 드라이브를 사용하여 병렬 프로토콜로 작동된다. 때문에 전압사용을 감소시키며 스토리지 접근속도가 빨라진다. 하지만 물리적인 통신 거리는 제한적이다. 만약 추가적인 서버 공간이나 응용프로그램 설치, 저장이 필요한 경우에는 더 큰 스토리지 용량을 추가하여 확장이 필요하고 호스트 서버 내의 물리적 공간을 사용할 수 없는 경우 외부에서 디스크를 연결해야 한다. 물리적인 거리가 제한이 있지만 그만큼 고속 연결이 가능하다. 물리적 공간이 제한되기 때문에 간단한 구성 및 배치가 필요한 경우 내부 다스를 사용한다. 내부 다스는 디스크 볼륨을 관리하고, 파일 시스템 편집 및 관리에 효과적이며, 서버 및 운영체제를 통해서 개별적으로 관리되는 데이터 저장 및 검색을 위한 데이터 주소를 지정한다.

외부 다스

외부 다스 배열의 경우 스토리지 디스크는 네트워크 장치없이 서버에 직접 연결된다. 단 내부 방식과는 다르게 스토리지가 여러 개의 하드디스크를 가지고 있다. 그리고 프로토콜이 다른 호스트 서버와 인터페이스를 하게되며 저장장치의 중앙 밀집 관리를 제공하고 물리적인 공간의 한계를 극복할 수 있다. 스카시 및 파이버채널을 사용하고 내부 다스 방식보다 호스트 서버와 스토리지 디스크 사이의 물리적 공간 및 거리 문제를 극복할 수 있으며 연결할 수 있는 장치의 숫자가 증가한다. 또한 장비 오류나 결함 발생 시 교체가 매우 쉽다. 그리고 장거리 또는 기업 전체의 정보를 공유하지 않는 소규모 기업 또는 부서에서 사용하기에 효과적이다. 스토리지 디스크는 둘 이상의 호스트 서버에서 공유가 가능하다. 외부 다스의 핵심은 특정 호스트 운영체제가 자원관리에 대한 책임이 없다는 것이다.(LUN 작성, 파일 시스템 관리 및 데이터 주소 지정) 외부 다스는 스토리지 자원에 대한 다중 경로 설정 옵션을 지정할 수 있다. 스토리지의 다중 경로 지원은 데이터 입출력의 시간을 개선하고 데이터 전송의 균형을 유지한다.

기능

다스는 특정 호스트에만 국한되어 있으며 샌 또는 나스 서버로 데이터 네트워크라는 특수 네트워크를 통해 다른 컴퓨터에 제공되지 않는 한 다른 컴퓨터에서 사용할 수 없다. 다스 컨트롤러는 최대 4개의 서버가 동일한 논리 저장 장치에 접근할 수 있도록 한다. 다스에 부착된 저장 디스크 시스템은 클라이언트 운영 체제에 의해 관리된다. 소프트웨어 응용 프로그램은 파일 입출력 시스템을 통해 운영 체제로 데이터를 허용한다. 파일 관리시스템 호출은 파일 시스템에서 처리되며, 파일 시스템에서 디렉토리 데이터 구조를 관리하고 추상 논리 디스크 공간의 파일에서 디스크 블록으로 이동한다. 볼륨 관리자는 디스크 시스템의 하나 이상의 물리적 디스크에 위치하는 블록 리소스를 관리하고 논리적 디스크 블록 공간에 대한 접근을 물리적 볼륨, 실린더, 섹터 주소로 가져다 놓는다. 디스크 시스템 장치 드라이버는 클라이언트 컴퓨터와 디스크 시스템 간의 명령 및 데이터 전송을 담당하는 디스크 컨트롤러 또는 호스트 버스 어댑터 하드웨어에 운영 체제를 연결한다. 클라이언트 응용체제에 의해 개시된 파일 레벨 입출력은 클라이언트 컴퓨터와 디스크 시스템 사이의 인터페이스를 통해 발생한 블록 레벨 입출력 전송으로 움직인다.

특징

다스 기술은 하드 디스크 드라이브와 SSD 디스크를 사용하고 인터페이스 기술을 함께 사용하여 디스크 사용과 에너지 효율성을 받게 된다. 다스 시스템 에너지 효율성을 위해 서버나 하드 디스크의 이중화, 에너지 절약 효과 기술을 사용하였다. 일반적인 전원 공급치보다 안전성을 위해 더욱 효율적인 전원 공급 장치를 사용하고 특정 프로그램에 대해 대용량 하드 디스크 드라이브를 사용한다. 고성능 스토리지가 필요하지 않은 프로그램일 경우 일반적으로 더 큰 용량의 디스크를 사용하는 것이 더 효율적이다. 사타 디스크 드라이브는 파이버채널 드라이브보다 테라바이트 당 최대 절반 이상의 전력효과가 있다. 또한, 물리적인 공간 절약을 위해서 전력효율이 더높은 디스크를 사용하고 소프트웨어적으로는 하드웨어 레이드 기술을 사용함으로 스토리지의 사용을 극대화한다. 보통 데이터 보호를 고려하여 레이드 6을 사용한다. 또한 EMC 사의 클라릭스(CLARIX) 같은 냉각 기능을 사용한 스토리지 프로세서 내의 공기 흐름과 온도를 지속해서 모니터링하고 시스템의 활동에 따라 송풍기와 디스크의 팬 속도를 조정하여 시시각각으로 변화하는 물리적 환경에 따라 지속해서 적응하여 최적의 성능과 에너지의 효율을 제공한다. 다스 기술 자체가 서버와 스토리지의 1대1 연결이기에 소규모 환경을 위한 신속 적인 배치가 가능하고 간단한 구성으로 배포 또한 가능하다.

장단점

다스는 스토리지 네트워킹보다 초기 투자 비용이 상대적으로 낮다. 스토리지 네트워킹 구조는 네트워크의 직접적인 연결이나 백엔드로 구성해야 하기 때문에 네트워크 유지비용이 추가로 발생한다. 다스는 배치가 매우 간단하며 쉽고 빠르게 배포할 수 있고 스토리지 설정을 관리할 수 있다. 호스트 운영체제와 같은 호스트 기반 도구를 사용하여 스토리지를 관리하고 대규모 보단 소규모기업이나 데이터를 저장하기에 매우 적합하다. 다스는 다른 스토리지 네트워킹 모델과 비교하여 더 적은 관리를 필요로 하고 운영할 하드웨어 및 소프트웨어 요소가 적다. 그러나 다스는 제대로 여러 서버가 사용하기에는 저장 장치의 수가 제한되어 있다. 포트에 직접 연결할 수 있는 호스트 수가 제한된다. 다스의 제한된 대역폭은 사용 가능한 입출력 처리 용량을 제한하고 저장용량을 초과하면 서비스 가용성이 손상 될 수 있다. 이는 연결된 모든 호스트의 성능에 파급 효과를 끼치게 된다. 특정 장치 또는 디스크 구현과 관련된 거리 제한은 직접적인 연결 요구 시에는 파이버채널을 사용함으로 해결할 수 있다. 다스는 자원을 최적으로 사용하지 않는다. 이는 제한된 프런트엔드 포트 공유 기능 때문이다. 다스 환경에서 사용되지 않는 자원은 쉽게 재할당 할 수 없기 때문에 자원 낭비가 과도하게 사용되고 활용도가 낮은 스토리지와 디스크 사용률 및 처리량은 호스트의 가상 메모리를 사용하여 다스의 성능을 제어한다. 하지만 이를 위해 하드디스크 복수 배열, 레이드를 구성하고 스토리지 컨트롤러 프로토콜 및 버스의 인터페이스는 다스의 성능에 영향을 미치고 저장공간의 부재와 네트워크의 대기 시간은 다스에 다른 스토리지 네트워킹 구성을 향상시킨다.

고려 사항

다스는 호스트가 직접 스토리지에 연결된 상태이기에 몇 가지 사항들을 고려해야 한다.

• 데이터 가용성 : 버스, 다중경로 소프트웨어, 호스트사용, 응용 프로그램 등등 다수의 단일 지점에서 기존 시스템에 대한 중복성이나 오류 허용이 없으며, 다른 호스트와 동시에 데이터 또는 미사용 자원을 공유할 수 없다.

• 하드 디스크 양 : 호스트의 하드웨어 한계는 사용할 수 있는 디스크의 양을 제한한다. 예를 들어, 외부 디스크에서 사용할 수 있는 포트의 수와 실제로 내부 버스에 연결될 수 있는 호스트의 수는 제한되어 있다. 내부 및 외부 다스는 데이터 입출력에 대해 첨부된 서버에 사용할 수 있는 유한 대역폭을 가지고 있다. 용량에 도달하면 데이터 가용성이 저하될 수 있다. 이는 특정 장치 또는 배열에 부착된 모든 호스트의 성능에 영향을 끼치게 되고 연결에 사용되는 매체의 거리 제한은 다스의 실행 가능성을 제한한다.

• 가상메모리 : 디스크의 메모리 페이징(paging)은 가상 메모리 프로세스와 자원경쟁을 하므로 이로 인해 시스템을 지연시키니 유의해야 한다.

• 스토리지 컨트롤러 : 컨트롤러 캐시(cache)는 성능을 향상할 수 있으나 캐시 위치의 수를 증가시키면 메모리 용량이 커져 시스템의 재해 발생 시 데이터 손실을 초래할 수 있다. 모든 기술의 작동원리는 주어진 환경의 수준에 따라 다르기 때문에 프로토콜의 연결성 유형에 따라 응용할 기술에 대해 고려해야 한다.

• 다운 타임 : 장치가 시스템에 직접 부착되어 있어서, 장치 재구성, 시스템 드라이브 설치, 제거, 새로운 호스트 어댑터 버스 설치, 제거 등을 허용하는 서버 구현이 거의 없기에 호스트의 전원을 먼저 끄지 않아도 된다. 서버를 추가할 경우에는 예약된 다운 타임 계획과 스토리지를 구성하고 사용자의 요구에 맞게 할당하여 시스템을 사용할 수 있는 프로비저닝이 필요하다.

인터페이스

호스트 버스 어댑터

호스트 어댑터 카드

다스는 서버와 스토리지를 연결하기 위해 호스트 버스 어댑터(HBA, Host Bus Adapter)를 장착하여 서버와 스토리지를 직접 연결한다. 호스트 버스 어댑터는 서버와 다른 장비 사이의 통신을 위해서 장착하는 카드이고 호스트 어댑터 카드를 사용하는 이유는 서버와 모든 장치 사이에 모두 같은 인터페이스를 갖추고 있지 않기 때문이다. 서버와 각각 장치들을 만드는 제조사마다 인터페이스가 다르기 때문에 서로 호환을 시켜주기 위해서 호스트 버스 어댑터가 필요하다. 즉 서버에서 각 장비들을 사용할 수 없는 상황에서 장비들을 원활하게 사용하기 위해서 각 장비에 맞춘 호환 기능을 제공하는 것이다.

서버와 다른 장비들의 연결이 아니더라도 호스트 어댑터 카드가 쓰이는 경우가 있다. 운영체제에서 대형 하드디스크를 지원하지 않는 경우에 사용하는데, 하드디스크의 용량이 너무나도 빠르게 커지는 바람에 운영체제들이 하드디스크 용량을 모두 인식하지 못하는 경우가 있다. 이럴 때 운영체제가 하드디스크를 제대로 인식할 수 있도록 도와줄 수 있는 것도 호스트 어댑터 카드이다. 호스트 어댑터 카드를 구입할 때에는 서버에 맞는 제품인지를 확실하게 알아봐야 하고, 같은 회사의 제품이더라도 다른 서버를 지원하는 경우도 있기 때문에 철저히 확인하고 구매를 해야 서버와 다른 장치 간의 원활한 연결이 가능하다.

IDE

IDE 케이블

IDE(Integrated Drive Electronics)는 통합 드라이브 전자로 PC에서 하드 디스크 연결에 사용되는 가장 오래된 기본 인터페이스이다. ATA(PATA)라고도 불린다. IDE 인터페이스는 컨트롤러는 전자 장치와 드라이브에 별도로 내장되어있다. ATA는 하드디스크, CD 롬 등의 기억장치를 연결하는 인터페이스이고 2000년대 이후 IDE를 표준화 시킨 것이 ATA이다. 하드 디스크 컨트롤러의 주요 목적은 데이터를 송수신하는 것이기에 ATA는 모든 하드 디스크 드라이브에 적용이 된다. 16비트 병렬구조로 이루어져 있고 이는 동시에 전송이 된다. 초기 IDE 드라이브는 하드 카드라고 불렀고 슬롯을 통해 연결되었다. IDE의 기원은 PC, AT를 호환하기 위해 미국의 컴팩(Compaq) 회사에서 마더 보드의 버스 에지 커넥터를 98핀에서 40핀으로 축소하며 탄생하게 되었다. 현재의 통신 버전은 직렬 연결기반이 추가된 SATA와 16비트인 ATA, 8비트기반인 XT IDE, 마이크로 채널 기반인 IDE로 나뉘어 진다. 이 중 ATA 버전만 현재 사용되고 있다. ATA 입출력 인터페이스 커넥터는 일반적으로 40핀이다. 핀 간격이 0.1인치 정도 간격을 두고 헤더 형 커넥터를 사용한다. 커넥터의 연결이 반대로 설치할 가능성을 방지하기위해 키를 조정하는 40핀 커넥터를 사용한다. 만약 반대로 설치를 했다 하더라도 영구적인 손상을 일으키진 않지만, 시스템 작동 시 약간의 문제가 발생할 수 있다. 이중 드라이브 구성을 통해 마스터-슬레이브 기술을 사용할 수 있다.

SATA 포트와 케이블

대신, 각 드라이브에는 자체 컨트롤러가 있어야 하고 두 개의 컨트롤러는 동일한 버스에 연결된 상태에서 기능을 해야 한다. ATA 표준 드라이브는 마인드맵과 같이 연결된 AT 버스에서 마스터-슬레이브를 제공한다. 1차 드라이브를 마스터라 하고 2차 드라이브를 슬레이브라 한다. 반대로 하드디스크가 동일한 IDE 케이블에 연결되었지만 다른 표준을 사용할 경우에는 각각 케이블의 표준 속도에 따라 독립적으로 통신을 하게 된다. 이렇게 IDE연결 방식은 마스터, 슬레이브, 기본 방식인 케이블 설정, 총 세 가지 방법이 있다. IBM 컴퓨터의 AT를 표준 입출력 시스템을 지원 하기에 사용됐으며 드라이브 명령에는 실린더, 헤더, 트랙당 섹터, 현재 통신 중의 상태, 제조정보, 일련번호 등이 담겨져 있다.

사타

사타(SATA; Serial ATA)는 기존의 병렬 전송 방식인 PATA를 보안한 직렬 전송 방식을 사용하는 드라이브 인터페이스 규격이다. 기존의 PATA는 병렬방식으로 데이터를 전송하여 데이터 신호 간의 간섭으로 데이터의 손상과 오류가 발생할 경우가 있고 이는 데이터의 무결성 저하로 이어져 통신속도를 느리게 하는 원인이 된다. 이를 극복하기에 사타라는 기술이 등장하게 되었다. 사타는 호스트 버스 어댑터의 종류로 하드디스크나 광학 디스크 드라이브와의 데이터 전송을 위해 만든 컴퓨터 데이터 연결 방식의 한 종류이다. 사타는 기존의 PATA보다 더 많은 컨트롤러를 지원하고 포트의 줄어들게 되었다. 이로 인해 안정성과 소형화 등 기존제품보다 효과적이고 각 장치와 점대점 방식으로 연결하기 때문에 PATA와 같이 점퍼 설정이 필요하지 않다. 최근에는 사타 성능을 극복한 PCle 인터페이스 기술이 등장하였고 초당 3GB/s 까지 데이터의 전송이 가능하다. 데이터 커넥터가 얇아 냉각기능과 연결선 정리에도 이점이 있고 전원이 인가된 상태에서도 디스크의 연결과 제거하는 핫스왑 기능이 가능하다. 또한 에러 체크 기능까지 가지고 있어 안정적이다. 현재 나온 사타3 버전은 초당 6기가바이트까지 전송속도를 제공한다.

스카시

스카시 인터페이스

스카시(SCSI)는 주변기기를 컴퓨터에 연결할 때 직렬 방식으로 연결하기 위한 표준을 일컫는다. 다시 말해, 컴퓨터에서 주변기기를 연결하기 위한 직렬 표준 인터페이스로 입출력 버스(통신)를 접속하는 데에 필요한 기계적, 전기적인 요구 사항과 모든 주변 기기 장치를 중심으로 명령어 집합에 대한 규격을 말한다. 스카시는 IBM 호환 기종을 제외한 애플, 썬 마이크로시스템즈, 마이크로시스템즈 등에 널리 쓰이고 있으며 각각 연결하려는 컴퓨터나 하드디스크, 외부장치 기기의 번호만 각각 지정해 주면 자료 충돌 없이 주변 기기를 제어할 수 있다. 또한 스카시 어댑터를 통해 독립적으로 버스를 구성하기도 하지만 주변기기 자체가 사용하는 프로토콜이 조금이라도 다르면 사용할 수 없다. 스카시는 주변장치를 제어하는 기능이 호스트에 있는 것이 아니라 장치 자체에 스카시 컨트롤러가 들어 있어서 스카시를 사용하는 주변 장치들은 모두 호스트 어댑터를 통해 직접 통신할 수 있다. 스카시가 발전된 것으로 스카시-2가 있는데 이는 초기 스카시 방식의 단점을 보완하고자 발표된 2차 표준안으로, 이 규격은 표준 디스크와 테이프 장치 이외에 광자기 디스크, 매체 교환 장치, 통신 장치 등에도 적용하였다. 비용이 비싼 것이 단점이라 일반 개인용 컴퓨터에는 잘 도입하지 않았으나, 최근에는 개인 용도로 이 방식을 많이 쓰고 있다.

스카시 종류

종류	최고 버스 속도 (MB/s)	버스 폭 (bit)	최고 버스 길이(m)			최고 지원 드라이브 수
			단일	최저전압(LVD)	최고전압(HVD)
스카시-1	5	8	6	3	25	8
Fast 스카시	10	8	3	3	25	8
Fast Wide스카시	20	16	3	3	25	16
울트라 스카시	20	8	1.5	3	25	8
Wide 울트라 스카시	40	16	(3)	3	25	16
울트라 스카시3	160	16	4	12	5	16

파이버채널

파이버채널(Fibre Channel)은 스토리지 네트워킹을 위한 직렬 인터페이스로 시작하여, 1998년 미국 표준 협회에서 정보 이동에 관련하여 몇 가지를 표준화한 통신 프로토콜 및 규격이다. 파이버채널의 단어의 뜻을 분석해 보면 '섬유'란 뜻의 'Fibre'와 "'통로'란 뜻의 'Channel'이 합쳐진 말이다. 파이버채널은 스카시와 IP 프로토콜을 사용하는 워크스테이션(Workstation), 메인프레임(Mainframe), 서버(Server), 데이터 스토리지(Data Storage) 등 그 외의 장치들과의 실시간 통신을 위해 신뢰성과 기가비트 상호 통신 기술들을 보장하는 고속 네트워킹 인터페이스이다. 오늘날 다스 기술에서 가장 많이 사용하는 규격이며 최대 128Gbps의 데이터 속도로 데이터 센터, 컴퓨터 서버와 통신하며 안정적이고 확장 가능한 고 처리량, 지연 프로토콜 및 인터페이스에 대한 요구를 충족함으로써 스카시 및 고성능 병렬 인터페이스(HIPPI)의 단점을 극복하기 위해 개발되었다. 파이버채널은 특히 서버를 공유 스토리지 장치에 연결하고 스토리지 컨트롤러와 드라이브를 상호 연결하는 데 적합하다. 다스 방식뿐 아니라 샌 방식에서도 파이버채널 인터페이스가 사용된다. 다중 모드 광섬유를 물리적 매체로 사용하는 경우 파이버채널 장치는 10km 떨어진 거리까지 통신이 가능하다. 파이버채널은 또한 동축 케이블과 일반 전화 선을 사용하여 작동한다. 파이버채널은 무손실, 순차 원시 블록 데이터를 제공하기 위해 지점 간, 스위치 및 루프 인터페이스를 제공하고 스카시보다 몇 배 더 빠르므로 때문에 서버와 클러스터 스토리지 장치 간의 전송 인터페이스로서 해당 기술을 대체하고 있다. 또한 파이버채널 네트워크상에서 파이버채널 프로토콜(FCP)을 사용하면 스카시 명령 및 정보 장치도 전송할 수 있다. 스카시뿐만 아니라 인터넷 프로토콜 및 기타 프로토콜과도 상호 운용되도록 설계되었다. 파이버채널은 또한 이더넷 및 고성능 통신을 통한 원격 직접 메모리 액세스(RDMA)와 플래시를 개선하기 위해 NVMe-oF(NonVolatile Memory Express over Fabrics) 사양에서 데이터를 전송하기 위해 고성능 컴퓨팅 환경에서 사용된다. 파이버채널을 연결하기 위해서는 호스트 버스 어댑터와 포트가 필요하다. 파이버채널 스위치도 있지만 다스에서는 사용하지 않는다. 호스트 버스 어댑터에 파이버채널 케이블을 연결하면 서버와 스토리지 간의 연결이 가능하다. 이 경우 스토리지의 작업 서버 처리를 오프로드하고 서버 성능을 향상한다. 호스트 버스 어댑터와 파이버채널은 물리적 또는 가상 포트를 통해 서로 연결되고 서버에 연결된다. 파이버채널 구조의 구조는 다음과 같다.

• 점대점(point-to-point) : 가장 간단하고 가장 제한된 파이버채널 토폴로지는 호스트 서버를 다스에 연결하는 것과 같이 두 개의 포트를 직접 연결한다.
• 중재 루프 : 하나의 고리 모양으로 통신이 연결된다. 고리모양의 각 노드 또는 장치는 데이터를 다음 노드 등으로 보낸다. 대역폭은 모든 장치 간에 공유되며, 하나의 장치 또는 포트에 장애가 발생하면 여러 장치에 연결된 포트에 장애가 퍼지지 않도록 하기 위해서는 파이버채널 허브를 사용해야 한다. 중재 루프에 최대 127개의 장치까지 연결할 수 있다.
• 스위치 패브릭 : 스위치 패브릭 토폴로지의 모든 장치는 최단 경로(FSPF) 라우팅 프로토콜을 사용하여 데이터 경로를 최적화하고 여러 쌍의 포트가 동시에 상호 연결되도록 하는 스위치를 통해 연결 및 통신한다. 포트는 직접 연결되지 않고 스위치를 통해 흐르는데 즉, 한 포트에 장애가 발생하더라도 다른 포트의 작동은 영향을 받지 않아야 한다. 패브릭의 모든 노드는 동시에 작동하여 효율성을 높이고 장치 간 경로 중복은 가용성을 높인다. 스위치 패브릭은 네트워크를 중단하지 않고도 패브릭에 스위치를 추가 할 수 있다.

사스

사스 케이블

사스(SAS Serial Attached SCSI)는 직렬 방식 스카시는 서버 및 스토리지 시장에서 사용률이 높은 최신 스토리지 인터페이스이다. 사스는 스카시와 사타를 병합한 인터페이스 기술이다. 스카시 명령을 사용하지만 사타핀과 호환연결이 가능하다. 즉, 사스 하드 드라이브, 사타 하드 드라이브 또는 CD/DVD 롬 모두 연결할 수 있음을 의미한다. 사스는 다중 P2P 연결을 사용하여 일정한 조건에서 결함이 없는 설계가 가능하다. 파이버채널 디스크처럼 사스 디스크는 데이터 트랜잭션이 많고 데이터 가용성이 절대적인 환경에서 사용하기 위해 개발되었다. 사스의 통신 속도는 1.5기가 바이트인데. 스토리지 컨트롤러 기술은 실제 데이터 처리량에 의해 평가되어 신호 속도보다 낮은 1.2기가 바이트이다.

사스 커넥터는 사타 장치가 사스에 연결할 수 있도록 키를 조정하지만, 사스 장치는 사타 포트에 연결할 수 없다. 포트와 케이블은 비슷해 보이지만 사스 케이블은 길이가 8m일 수 있지만 사타 케이블은 1m로 제한된다. 케이블링 지원이 길어지면 신호 전압이 높아지지만 사타 장치가 연결될 때마다 전압이 사타 레벨로 떨어지게 된다. 사스는 고급 서버 및 스토리지 시장을 위해 설계됐지만 사타는 주로 개인용 컴퓨터를 위해 설계되었다. 사타와 달리 사스는 확장기를 통해 여러 하드 드라이브에 연결할 수 있지만, 사스 포트를 공유하는 데 사용되는 프로토콜은 스카시보다 오버헤드가 낮다. 사스는 포트가 시작하기에 더 빠르다는 사실과 함께 우수한 성능 외에도 스카시 및 사타를 제공한다.

비교

다스, 나스, 샌 연결방식

다스, 나스, 샌의 차이를 이해하기 위해서는 먼저 물리적 및 논리적 입출력 요청 간의 차이를 이해해야 한다. 다스와 샌 은 물리적 입출력을 통하여 통신하고 나스는 파일과 통신한다. 디스크 드라이브는 회전하는 자기 표면의 블록, 섹터 및 트랙으로 데이터를 물리적으로 구성하는 전기 기계 장치이다. 디스크 드라이브는 물리적 블록 데이터에 대한 요청만 이해하고 개념 파일 데이터 또는 논리적 입출력 요청이 없다. 블록은 섹터 샌드 트랙의 관점에서 디스크 드라이브로 구성되며 여러 블록, 섹터 또는 트랙이 파일을 구성할 수 있지만 디스크 드라이브에는 이에 대한 지식이 없다. 때문에 모든 응용 프로그램 소프트웨어 프로그램이 요구하는 논리 파일 데이터와 디스크 드라이브의 블록 데이터의 물리적 구성 간의 변환은 파일 시스템의 작업이 된다.

다스 및 샌의 경우 파일 시스템은 유닉스 윈도우 2000 운영 체제의 일부를 사용한다. 나스의 경우 원격 파일 시스템은 나스 서버에 있다. 다스 및 샌의 경우 클라이언트 또는 서버 시스템의 파일 시스템 수준에서 데이터 블록으로 파일 변환이 수행이 되고, 나스의 경우 데이터를 차단하기 위한 이 번역은 나스 파일 시스템에 의해 수행되므로 클라이언트 또는 서버 시스템으로부터 작업을 분산한다. 각각의 응용 소프트웨어 프로그램은 먼저 클라이언트 또는 서버의 파일 시스템에 논리적(파일) 요청을 한다. 다스 및 샌(이더넷 또는 파이버채널 기반인지 여부)의 경우 로컬 파일 시스템은 블록 데이터가 어디에 있는지 결정하고 스카시 명령을 로컬 또는 원격 디스크 컨트롤러로 전송한다. 이러한 스카시 명령은 스카시 제어 데이터 블록(CDB)에 패키징되어 데이터 검색을 위해 로컬로 부착된 스카시 컨트롤러로 전송되고 로컬 파일 시스템으로 반환된다.

샌 아키텍처는 스카시 버스 대신 이더넷 또는 파이버채널 네트워크를 삽입하고 이더넷 또는 파이버채널 호스트 버스 어댑터(HBA)를 사용하여 스카시 명령을 캡슐화하여 명령 패키지 및 네트워크 전송 관리를 한다. 따라서 다스의 경우 스카시 버스를 통해 전송되는 것은 샌의 경우 파이버채널 또는 이더넷 TCP/IP 기반이고 네트워크를 통해 전송되는 동일한 스카시 명령이다. 나스의 경우 나스 서버의 원격 파일 시스템은 스카시 명령을 원격 디스크 컨트롤러로 보낸다. 나스의 경우, 특정 파일 요청을 포함하는 모든 데이터 블록은 네트워크를 통해 요청 클라이언트 또는 서버 시스템으로 다시 전송된다. 따라서 샌의 경우 네트워크의 트래픽은 디스크 드라이브와 디스크 드라이브 모두에서 블록 요청을 하게 된다. 나스의 경우 네트워크 트래픽은 일방적으로 파일 요청이고 반환 과정에서 데이터 요청된 파일을 나타낸다.

스토리지 방식

스토리지 특징	다스	나스	샌
네트워크 파일 공유 프로토콜	X	NFC/CFIS 사용	O
다른 운영체제와 단일 이미지 데이터 공유	X	O	게이트 웨이 요구
설치	상황에 따라 다름	매우 쉬움	매우 어려움
중앙 집권화	X	O	X
유지보수	상황에 따라 다름	웹 기반	어려움
저장방식	서버 중심	웹 중심	채널 중심
독립적인 백업	X	NDMP 백업방식	별도의 소프트웨어 필요
서버 작업 분담	불가능	가능	불가능
서버 백업 방식	네트워크 대역폭 필요	O	블록 데이터만 가능

참고자료

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• han1020, 〈5회: Fibre Channel〉, 《네아버 블로그》, 2004-02-18
• bestheroz , 〈하드웨어의 선택 - IDE, SCSI, SATA, SAS〉, 《네이버 블로그》, 2009-05-08
• Klero, 〈HBA, HBA 카드에 대한 정의〉, 《티스토리》, 2015-05-15
• 에이원네트웍스, 〈NAS / DAS /SAN 의 개념 정리〉, 《에이원네트웍스》, 2016-03-21
• Margaret Rouse , 〈Fibre Channel〉, 《TechTarget》, 2018-08-27
• 박주형, 〈스토리지 기초 지식 1편: DAS, SAN, 그리고 NAS〉, 《테크지 블로그》, 2019-12
• 〈A Storage Architecture Guide - Second Edition〉, 《AUSPEX》, 2001
• 〈Storage Basics〉, 《Matteo Cappelli》, 2011-02
• 〈Direct Attached Storage (DAS)〉, 《EMC》, 2006
• 〈IDE/ATA Interface〉, 《Utica College》
• Marcos Dias de Assunção, Laurent Lefèvre, 〈Advances in Computers〉, 《ELSEVIER》, 2012
• CaesarWu, Rajkumar Buyya, 〈Cloud Data Centers and Cost Modeling〉, 《Wiley》, 2009-04
• 〈Chapter 5 Direct-Attached Storage and Introduction to SCSI〉, 《NSC Surabaya Polytechnic Campus》

같이 보기

• 나스
• 샌
• 스토리지

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