Storage Area Network 의 이해 6: Fabric 구조 2012. 3. 21.

이번 과정에서는 SAN fabric을 구성할 때 사용할 수 있는 다양한 방법들에 관해서 다뤄보겠습니다.

SAN에 연결할 서버의 갯수와 보유하고 있는 스위치의 종류 그리고 사용가능한 예산에 따라서 적합한 방법 SAN을 구성하여야 합니다.

1. 듀얼 스위치(dual switches)

듀얼 스위치 구조는 2개의 스위치를 이용한 구조로 서버에서 스토리지단 까지 2개의 path를 가지고 있는 구조입니다.  2개의 스위치가 각각 하나의 fabric이라고 할 수 있습니다.

이러한 구조는 Basic SAN building block 또는 SAN cell이라고도 합니다. 

2개의 path를 가지고 있어서 장애에 강한 특징이 있습니다. 한개의 path에 장애가 생기면 다른 path를 통해 정상적으로 동작하도록 되어 있습니다. 

이러한 구성은 최소 4개의 스위치 포트와 서버측에는 최소 2개의 HBA카드가 필요하게 됩니다. 

Path management software

SAN에서 특정 path에 장애가 발생하였을 때, fail-over 가 자동으로 이루어 져서 계속 정상 동작이 되도록 해주는 software입니다. 

이러한 기능 외에도 특정 path에서만 load가 과중되지 않도록 하거나, 여러 개의 path를 사용해 더 빠른 속도로 데이타 전송이 가능하도록 해주는 기능들도 있습니다.

2. 스위치 루프(Loop of switches)

허브 루프와 유사한 구조를 하고 있습니다.  듀얼과 마찬가지로 기본적으로 2개의 fabric이 있고, 하나의 fabric에 최소 3개의 스위치가 있는 구조입니다.

장애에 강한 구조이기는 하나 서버에서 스토리지단 까지의 hop수가 많은 단점이 있습니다. (hop: 거쳐야하는 스위치 수)

루프의 수가 증가할 수 록 hop는 더 늘어나게 됩니다.  hop의 수는 데이타 전송의 지연과 연관이 있습니다. 그래서 루프 구조를 사용할 때는 hop 수가 최소화 될 수 있도록 설계를 하여야 합니다. 특히, 여러개의 스토리지장비가 있다면, performance가 중요한 스토리지는 hop가 가장 적어질 수 있도록 위치를 해야합니다.

3. 매쉬(mesh)

매쉬 구조는 위의 2 구조와 달리 기본 1개의 fabric을 가지고 있고, 1개의 fabric에 최소 4개의 스위치가 있는 구조입니다.

fabric의 모든 스위치들이 연결되어 매우 안정된 구조입니다. 1개의 fabric이지만 모든 스위치가 연결되어 있어서 장애에 강하도록 이루어 져있습니다. 

많은 케이블이나 스위치 장애에도 정상동작이 가능하도록 되어 있는 장점이 있지만, ISL(스위치간의 연결)이 많은 점이 단점입니다. 스위치간의 연결이 많게 되어 서버나 스토리지단으로 연결을 할 스위치 포트가 줄어들게 되기 떄문입니다.

아래는 매쉬 fabric을 듀얼로 구성한 것(Dual meshed fabric) 과 24개의 스위치로 구성한 매쉬 fabric(A 24-switch meshed fabric) 에 대한 그림입니다. 

설명보다는 그림이 더 이해하기 쉬을 것 같네요.

4. 스타(star)

스타(star) 구조는 하나의 core 스위치에 여러개의 edge 스위치들이 연결된 구조입니다. 

스타구조는 매쉬에 비해서 사용가능한 포트수가 많지만, core스위치에 장애가 발생할 시 fabric 전체가 동작하지 않는 치명적인 문제가 발생할 수 있습니다.

이러한 문제를 방지하기 위해 고안된 혼합형 구조가 링형 스타 구조입니다(Star ring). 이 구조는 edge 스위치들을 모두 ring처럼 ISL로 연결한 구조입니다. 

이 구조는 스타 구조에서 각각의 스위치에 2개의 포트가 더 ISL로 사용되지만 그래도 매쉬구조에 비해서는 효율적인 편입니다. 하지만 core 스위치에 장애가 발생하게 되면, 모든 데이타 전송이 ring을 통해 이루어 지게 됩니다. ring을 통해 데이터전송이 이루어지면 많은 hop수에 의해 데이타 전송의 지연이 증가하게 되는 단점이 있습니다.

다음에 설명하게 될 core-edge 구조는 이러한 단점을 보완한 구조입니다.

5. 코어엣지 (core-edge)

코어엣지 구조는 일종의 스타구조 이지만 2개의 core 스위치를 가지고 있는 구조입니다.  모든 edge 스위치들은 2개의 core스위치에 연결되어 있습니다. 이렇게 해서 core스위치의 장애에 대한 단점을 강화한 구조입니다.

edge 스위치들은 host layer와 storage layer에 속하게 됩니다.  매우 안정적이고 확장성을 가진 구조로 SAN 의 스위치를 늘리기 위해서는 core스위치만 추가하면 됩니다.

이렇게 확장성이 크고 안정된 특징 때문에 현재 가장 많이 활용되고 있는 구조이기도 합니다. 

하지만 이러한 구조는 비용이 많이 드는 문제가 있는데, 이러한 문제는 core스위치를 storage layer(스토리지단)에 포함되도록 구성하여 비용을 줄일 수 도 있습니다. 이러한 구성은 기존의 core-edge 구성의 반정도 규모입니다.

아래 그림은 core스위치단을 스토리지단에 포함되도록 한 구성입니다.

이러한 구조들이 각각 site의 특정에 맞게 선택되어 구성되어 있고, 몇몇 구조들이 혼합된 형식으로 실제로 존재하고 있습니다.

이상 여기까지 fabric의 구조들에 관해서 알아보았습니다~~~~~!