글: 킴벌리 로빈슨, LSI 코퍼레이션 성능 엔지니어
솔리드 스테이트 디스크 기술의 출현, 고속 휘발성 메모리의 비용 절감, SATA의 저렴한 비용, SAS의 신뢰성, 최적의 구성 및 새로운 스토리지 기술의 통합이 더욱 어려워졌습니다. 자주 액세스하는 "핫" 데이터는 대기 시간이 짧고 빠른 미디어에 배치하고 거의 액세스하지 않는 데이터는 대기 시간이 길고 비용이 저렴한 미디어에 둘 수 있는 기회가 있습니다.
IT 스토리지 전문가가 이러한 모든 선택을 사용할 수 있으므로 비용, 성능 및 용량 메트릭을 혁신적으로 사용하여 사용자 데이터의 이상적인 위치를 결정할 수 있는 엄청난 기회가 있습니다. 이 기사에서는 스토리지 계층화가 어떻게 비용을 최적화하면서 호스트 운영 체제 캐시를 보완하고 강화하여 혼합 스토리지 환경에서 성능과 안정성을 크게 향상시킬 수 있는지에 대해 설명합니다.
오늘날의 서버는 다양한 기능을 제공하며 일반화할 수 있지만 각 애플리케이션은 고유한 워크로드 특성을 생성합니다. 또한 성능 요구 사항은 현재 로드 및 QOS 요구 사항에 따라 달라집니다. 스토리지 환경에는 그 어느 때보다 더 많은 옵션이 있어 더 나은 사용자 정의가 가능하지만 동시에 더 복잡해지고 스토리지 성능 용량 계획이 더 어려워집니다. 성능 용량 계획에는 애플리케이션 I/O 특성, 용량 및 성능 증가 요구 사항, 디스크 및 스토리지 성능 특성, 데이터 보호 요구 사항 및 회사 예산에 대한 지식이 필요합니다.
더 많은 옵션 = 더 많은 제어
최신 스토리지 컨트롤러에는 새로운 복합 RAID 유형, 프리미엄 기능, 고급 캐시 옵션, 모든 예산에 맞는 다양한 하드웨어 오프로딩 등 다양한 옵션이 있습니다. 오늘날의 고급 임베디드 프로세서는 지능형 스토리지 컨트롤러의 기능을 더욱 강화하여 새로운 기술이 등장함에 따라 기능을 확장하고 변환할 수 있도록 합니다.
디스크 기술도 새로운 옵션의 붐에서 예외는 아닙니다. SAS(Serial Attached SCSI)는 SATA와 SAS를 모두 통합하도록 설계되었으므로 두 인터페이스를 결합하여 개별 비용 및 성능 요구 사항에 따라 맞춤형 스토리지 백엔드를 생성할 수 있습니다. SATA의 인기는 주로 용량 메트릭당 뛰어난 비용에 있지만 성능 관점에서 보면 전체 성능이 가장 낮습니다. SAS는 훨씬 더 높은 성능과 향상된 안정성을 제공하지만 비용이 더 많이 듭니다. 또 다른 옵션은 SATA 및 SAS 인터페이스로 제공되는 SSD(Solid State Disk) 기술입니다. SSD는 회전식 미디어보다 놀라울 정도로 높은 랜덤 성능을 제공하지만 가격은 더 높습니다.
복잡성을 더하는 것은 다양한 RAID 유형에 대한 성능 결과입니다. 워크로드를 최적화하려면 특정 I/O 특성을 이해하고 이를 가용성 요구 사항에 따라 이상적인 RAID 유형에 매핑하는 방법을 알아야 합니다.
RAID 10에 초점을 맞추면 SSD가 6.5K RPM 15Gb SAS 드라이브보다 평균 약 6배 더 많은 비용이 드는 일부 디스크 유형이 다양한 애플리케이션에 더 적합하다는 것을 분명히 알 수 있습니다. 그러나 모든 애플리케이션이 실제 실제 성능을 6.5배 향상시키는 것은 아닙니다.
모든 IT 전문가는 아마도 "고성능 SSD와 동일한 성능을 제공하려면 몇 개의 회전 디스크가 필요합니까?"라는 질문을 했을 것입니다. 이는 훌륭한 사고 과정이지만 실제로는 주어진 시간에 실제 스토리지 용량의 일부만 액세스될 가능성이 높습니다. 캐시 아키텍처는 수십 년 동안 이러한 가정을 기반으로 성공적으로 설계되었습니다. 비용 및 성능 특성이 다른 다양한 스토리지 매체로 스토리지를 구축할 수 있다면 어떨까요?
너무 힘들어지고 있어
스토리지 공급업체는 균일하지 않은 미디어 아키텍처가 만연해 있는 상황에서 계층화가 최고의 장점을 제공한다는 사실을 인식하고 있습니다. 스토리지 계층화는 단순한 개념입니다. 가장 자주 사용되는 데이터는 사용 가능한 가장 빠른 미디어에 배치하고 콜드 데이터는 느린 미디어에 둡니다. 계층화는 참여하는 모든 논리 디스크의 용량을 사용자 데이터 저장에 사용할 수 있다는 점에서 캐싱과 다릅니다. 이것이 새로운 개념은 아니지만 전통적으로 스토리지 인텔리전스의 일부는 아니지만 SSD의 혁신적인 기술은 새로운 기회를 가져왔습니다.
스토리지 계층화가 데이터베이스 환경에서 어떻게 도움이 되는지에 대한 예를 살펴보겠습니다. ACME 회사는 새로운 SQL Server를 설계하고 있으며 과거 경험을 바탕으로 다음 정보를 알고 있습니다.
- 4테라바이트의 스토리지
- 3%는 핫(~ 125GB) 시간의 65%에 액세스합니다.
- 6%는 간헐적으로 액세스됨(~250GB) 25%
- sum-rest는 시간의 10%에 액세스한 콜드 데이터입니다.
- 데이터베이스는 8KB 크기로 액세스되며 읽기 대 쓰기 비율은 약 2:1입니다.
- XNUMX개의 슬롯을 디스크에 사용할 수 있습니다.
4TB에 이르는 비용에 민감한 이상적인 솔루션은 초당 I/O 및 응답 시간 측면에서 데이터의 각 계층에 필요한 성능 솔루션을 제공하는 논리적 장치를 만드는 것입니다.
동종 디스크 대안을 고려해 보겠습니다.
다음은 세 가지 스토리지 인프라 옵션에 대한 요약 비교입니다. 분명히 계층형 옵션은 데이터베이스 트랜잭션당 비용을 낮출 뿐만 아니라 SATA 전용 솔루션보다 XNUMX배 이상, 다른 제안보다 더 많은 용량으로 순수 SAS 솔루션보다 XNUMX배 이상 더 많은 IOPs 기능을 제공합니다.
성능, 비용, 용량 또는 부동산 제한에 따라 많은 솔루션을 구축할 수 있습니다. 이는 계층형 솔루션의 비용 이점을 명확하게 보여주는 한 가지 예일 뿐입니다. 물론 이 작업은 수동으로 수행할 수 있습니다. 다음을 전제로 합니다. 어떤 파일이 많이 활용될지 이미 정확히 알고 있습니다. 서로 다른 미디어에 물리적으로 분리할 수 있는 기능이 있습니다. 핫 데이터는 일시적이거나 동적이지 않습니다.
스토리지 계층화의 장단점
스토리지 계층화는 모든 세계에서 최고를 제공합니다. 여러 유형의 미디어를 활용하여 비용과 성능을 최적화하고 이전 서버 공간을 절약할 수 있습니다. 이를 고려하십시오. 계층화 예에서 가능한 동일한 수의 데이터베이스 IOP를 달성하려면 XNUMX개 이상의 SATA 드라이브가 필요하므로 전력 및 랙 공간 요구 사항이 크게 증가합니다. 지능형 계층화는 자주 액세스하는 데이터가 가장 빠른 미디어에 지속적으로 자동 배치되는 동적 환경을 허용할 수 있습니다. 가장 중요한 데이터를 고가용성 볼륨에 배치하거나 지리적으로 멀리 떨어진 사이트에서 액세스한 데이터를 로컬 스토리지 시설에 복사할 수 있는 가능성도 존재할 수 있습니다.
계층화의 이점에도 불구하고 고려해야 할 몇 가지 단점이 있습니다. 핫 데이터를 식별하고 적절하게 저장하는 작업은 자동으로 수행되지만 현재 요구 사항과 증가하는 요구 사항을 충족하는 적절한 스토리지 하위 시스템 구축은 여전히 스토리지 전문가가 맞춤 설계해야 합니다. 또 다른 잠재적인 단점은 스토리지 계층화 모델에서 논리적 볼륨이 단일 디스크로 나타나더라도 볼륨이 여러 물리적 디스크 그룹에 걸쳐 분할될 수 있다는 것입니다. 하드웨어 RAID 보호를 사용하면 데이터 손실 가능성을 줄일 수 있습니다.
우리는 기술의 완벽한 폭풍의 시대에 있습니다. 스토리지 용량 요구 사항의 극적으로 증가, 이전보다 더 많은 디스크 옵션, 디지털 비즈니스 트랜잭션의 인기 증가로 인한 고성능 요구, 처리 밀도 증가, 가장 강력한 보호 요구 소중한 자산, 데이터. 계층화를 통해 저렴한 SATA 스토리지 비용, 엔터프라이즈 SAS의 보안 및 안정성, SSD의 고성능을 모두 하나의 번들로 활용할 수 있습니다.
킴벌리 로빈슨은 LSI 코퍼레이션의 엔제니오 스토리지 사업부 에서 성능 엔지니어로 근무하고 있습니다 . 그녀는 10년 이상 주요 OEM 업체들을 위해 엔터프라이즈 스토리지 솔루션 최적화 업무를 담당해 왔습니다.
아마존