데이터 스토리지의 기술 발전

기업이 계속 증가하는 데이터를 관리하기 위한 혁신적인 방법을 모색함에 따라 오늘날의 기술을 통해 스토리지 솔루션에서 더 많은 것을 얻을 수 있습니다.

작가 루이스 랴오 | 2022년 11월 14일 | 모두, 기업

데이터는 오늘날 기업이 보유한 가장 중요한 자산 중 하나입니다. 조직은 그 어느 때보다 더 많은 정보를 생성하고 수집하고 있으므로 정보를 저장, 관리, 액세스 및 분석하는 데 어려움이 있을 수 있습니다.

다행스럽게도 기업이 데이터 볼륨 확장의 잠재적 이점을 인식하도록 발전함에 따라 기술도 진화하여 해당 데이터를 관리하기 위한 풍부한 새 도구를 제공하고 있습니다.

이 기사에서는 엔터프라이즈 데이터 처리 방식을 변화시키고 개선하는 몇 가지 혁신에 대해 살펴보겠습니다.

구역화된 네임스페이스 SSD

NAND 플래시 기반 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)는 많은 엔터프라이즈 스토리지 에코시스템에서 중요한 구성 요소입니다. 물론 NAND 플래시 및 SSD 기술은 수년에 걸쳐 발전했으며 일부 SSD의 원래 아키텍처는 오늘날의 기술이 가능하게 한 향상된 성능을 제공할 수 없습니다.

예를 들어 NAND 플래시 기반 SSD의 플래시 블록은 유한한 쓰기 횟수로 제한됩니다. 또한 데이터는 플래시 블록에 순차적으로 기록되어야 하며 특정 블록에서 데이터가 지워지면 새 데이터를 쓰기 전에 해당 블록 전체를 지워야 합니다. 이러한 기능은 장치 측 쓰기 증폭, 오버 프로비저닝, DRAM 및 SSD 스토리지 블록을 호스트와 정렬하는 간접을 사용하는 SSD 컨트롤러에 있는 FTL(Flash Translation Layer)에 의해 관리됩니다. 그리고 이러한 작업을 통해 SSD는 모든 플래시 블록에 데이터를 저장할 수 있지만 쓰기 증폭 증가, 오버 프로비저닝 증가, 처리량 감소 및 대기 시간 증가와 같은 부정적인 영향도 있습니다.

ZNS(zoned namespace) 덕분에 모든 것이 변경되었습니다. NVMe Technical Work Group에서 개발하고 2020년에 출시된 ZNS는 SSD의 내부 작동을 호스트와 보다 효과적으로 정렬하는 업계 표준입니다.

원천: NMVexpress.org

데이터를 SSD의 메모리 블록에 배치하는 것을 제어하는 호스트 장치 대신 응용 프로그램이 해당 제어를 대신합니다. 데이터는 미디어와 더 효율적으로 정렬되는 영역에 기록되므로 간접 오버헤드, 과잉 프로비저닝 및 SSD 컨트롤러가 데이터를 효율적으로 기록하는 데 사용하는 기타 모든 작업의 필요성을 줄이는 데 도움이 됩니다.

ZNS SSD는 기존 SSD 컨트롤러에서 사용하는 모든 작은 트릭을 제거하여 처리량, 대기 시간 및 SSD 수명을 개선합니다. 또한 일부 전문가에 따르면 드라이브의 사용 가능한 용량을 최대 20%까지 늘릴 수 있습니다.

컴퓨트 익스프레스 링크(CXL)

기업은 초고속 데이터 처리 속도와 고급 서버 성능을 요구하고 있습니다. 이러한 요구와 함께 조직에서 다양한 장치 유형 및 메모리 클래스에 걸쳐 로드-저장할 수 있는 솔루션에 대한 요구가 증가하고 있습니다.

이를 고려하십시오. 오늘날의 많은 서버, 특히 하이퍼스케일러 서버에는 자체 온보드 메모리와 함께 제공되는 구성 요소가 포함되어 있습니다. 호스트 프로세서에 연결된 메인 메모리 외에 스마트 NIC, GPU 및 스토리지 SSD도 있을 수 있습니다. 이러한 장치에는 종종 충분히 활용되지 않는 메모리 캐시가 있습니다. 이는 해당 시스템 전체에 많은 메모리가 유휴 상태임을 의미합니다. 사용하지 않는 모든 메모리에 수천 대의 서버를 곱하면 중요해집니다. 이러한 캐시는 일반적으로 연결할 도구가 없으면 상호 작용할 수 없습니다.

바로 여기에서 CXL(Compute Express Link)이 등장합니다. CXL은 조직이 모든 메모리 캐시를 함께 연결하여 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 표준화된 캐시 일관성 상호 연결입니다. 인터커넥터는 PCIe Gen5 인터페이스를 활용하며 조직은 CXL 또는 PCIe 프로토콜을 사용하도록 선택할 수 있습니다.

CXL을 사용하면 활용도가 향상되어 조직이 이미 가지고 있는 메모리를 최대한 활용할 수 있습니다. 캐시 일관성 및 메모리 리소스 공유는 시스템 성능을 개선하고 인프라 복잡성을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

패브릭을 통한 NVMe(NVMe-oF)

SAN(Storage Area Network)용 전송 프로토콜은 시간이 지남에 따라 크게 발전했습니다. iSCSI, SAS(Serial Attached SCSI) 및 FCP(Fibre Channel Protocol)와 같은 HDD 기반 SAN에 연결하기 위해 다양한 프로토콜이 개발되었습니다. 이러한 프로토콜은 HDD에 충분한 성능을 제공했지만 SSD에는 충분하지 않습니다. HDD를 SSD로 교체하여 HDD 병목 현상을 제거한 후 프로토콜이 병목 현상이 되었습니다. NAND 플래시 기반 스토리지는 조직이 기술의 모든 이점을 얻을 수 있도록 돕기 위해 더 많은 것이 필요했습니다.

NVMe-oF(NVMe over Fabric)는 NVMe를 InfiniBand, 파이버 채널 및 이더넷과 같은 패브릭으로 확장합니다. NVMe 명령을 캡슐화하고 스토리지 네트워크 패브릭을 통해 캡슐을 전송합니다. 이 기술을 통해 조직은 기존 프로토콜보다 더 효율적으로 로컬 및 SAN을 통해 데이터에 액세스할 수 있습니다.

이더넷 및 파이버 채널과 같은 네트워크를 통해 고속 무손실 데이터 전송을 제공함으로써 NVMe-oF는 서버와 스토리지 간의 훨씬 더 효과적인 연결을 제공하고 CPU 리소스를 보다 효율적으로 활용할 수 있습니다. NVMe-oF를 사용하여 조직은 서버에서 분리되고 단일 공유 풀로 관리되는 지연 시간이 짧은 고성능 스토리지를 즐길 수 있습니다. 이는 IT 부서가 그 어느 때보다 더 세분화되고 유연하게 스토리지 리소스를 프로비저닝할 수 있음을 의미합니다.

단일 루트 I/O 가상화(SR-IOV)

가상화는 엔터프라이즈 컴퓨팅의 매우 중요한 부분이 되었습니다. 서버 활용도를 개선하는 것 외에도 조직이 데이터 센터에서 물리적 하드웨어의 필요성을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

SR-IOV(Single Root I/O Virtualization) 사양은 스토리지 SSD와 같은 장치가 다양한 가상 서버에서 PCIe 리소스를 분리하고 격리할 수 있도록 하여 가상화를 지원합니다. 이 개발 이전에는 여러 VM(가상 머신)과 리소스를 공유하는 SSD는 해당 공유를 활성화하는 VM 관리자의 프로세스로 인해 I/O 병목 현상이 발생하여 성능이 저하되었습니다.

SR-IOV를 사용하면 VM 관리자가 리소스 공유를 관리할 필요가 없습니다. 대신 SSD 컨트롤러와 같은 PCIe 장치가 해당 기능을 대신할 수 있습니다. 관리자 구성 요소는 더 이상 해당 작업을 처리할 필요가 없기 때문에 성능이 최적화되고 베어 메탈 서버가 제공하는 성능 수준에 도달할 수 있습니다.

Phison이 도울 수 있는 방법

처럼 PCIe Gen4x4 NVMe SSD 솔루션을 제공하는 최초의 회사, Phison은 대역폭을 많이 사용하는 응용 프로그램을 위한 고성능 컴퓨팅을 구현하는 업계 선두 주자입니다. 이러한 솔루션을 개발하면서 Phison은 더 빠르고 더 나은 디지털 경험에 대한 미래의 요구를 충족할 기능을 만드는 데 도움을 주고 있습니다.

- - 데이터 전송 속도가 증가함에 따라 Phison은 고객에게 애플리케이션에서 최적의 성능을 발휘하도록 맞춤화된 PCIe Gen5 SSD 플랫폼을 제공할 수 있습니다.
  - Phison은 현재 ZNS SSD에서 개발 중입니다. 고객이 필요로 하는 고성능, 서비스 품질 및 효율성을 달성하기 위해 최선을 다하고 있습니다.
  - SR-IOV를 사용하면 여러 호스트가 단일 SSD 장치에 액세스할 수 있으므로 각 호스트의 트래픽이 서로 간섭할 수 있습니다. Phison의 독점적인 다기능 서비스 품질(MFQoS) 해당 트래픽을 제어하고 각 호스트의 전송 속도를 일관되게 유지하여 더 빠른 응답 시간과 뛰어난 QoS를 얻을 수 있습니다.
  - Phison은 지속적으로 R&D에 막대한 투자를 하고 있습니다. 새로운 기술에 부합하는 SSD 솔루션을 만들고 자사 제품이 미래에 대비하고 내일의 혁신을 지원할 준비가 되도록 보장합니다.