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NAS 스토리지 성능을 최적화하는 방법

1. 과제 및 솔루션

스토리지에서 가장 중요한 요소는 I/0 처리량/지연 시간 및 사용 가능한 용량입니다. 드라이브의 여러 유형을 구성하거나 배치하는 방법을 고려할 때 다음과 같은 장단점을 따져 보아야 합니다.

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1. 전체를 SATA/NL-SAS 디스크로만 사용할 경우
용량이 크나 I/O 성능이 제한적임.
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2. 전체를 SSD만 사용할 경우
I/O 성능이 뛰어나지만 용량이 작고 가격이 비쌈.
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3. SATA와 SSD
양쪽 스토리지로 데이터를 나눔으로써 용량과 성능의 이점이 공존하지만 유연성이 부족함.

이때 가장 좋은 옵션은 SSD와 SATA를 동시에 활용하는 것이지만 IT 직원이 수동으로 구성을 계획해서 설정해야 하는 불편함이 있습니다. 이때 유용한 것이 QNAP Qtier™ 입니다. Qtier는 액세스하는 빈도에 따라 서로 다른 여러 계층으로 데이터를 자동으로 옮기는 다중 계층 스토리지 관리 시스템으로서, IT 직원이 훨씬 쉽게 스토리지를 유지 관리해서 일상 업무용 데이터를 최적화할 수 있도록 도와줍니다.

QNAP
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3 레벨의 계층화된 스토리지와 스토리지 풀이 결합된 Qtier™ 은 사용 빈도를 기반으로 데이터의 위치를 변경할 수 있어서 성능을 극대화하고 용량 사용을 최적화할 수 있습니다.

당사는 Intel Xeon E5-2620v3 (코어 6개, 스레드 12개) 프로세서 두 개가 장착된 서버 한 대를 사용하고 IOmeter에 총 24명의 작업자를 투입해서 TVS-EC1580MU-SAS-RP (SAS-SSD RAID 10* 6개 사용) 로 Qtier의 성능을 테스트했습니다. 4k IO, 100% 임의 읽기, 작업자당 IO 12개 처리로 테스트한 결과는 140,000 IOPS였습니다. 40 GbE 인터페이스에서는 평균 IO 응답 시간이 0.3ms, 10 GbE 인터페이스에서는 0.7ms였습니다.

*전체 테스트 사양:
서버: Supermicro SYS-6028U-TR4T+
메모리: 16 GB
CPU: 2 Intel Xeon E5-2620 v3 2.40GHz
QNAP NAS: TVS-EC1580MU-SAS-RP
RAM: 12 GB
CPU: Intel Xeon E3-1246 V3 3.50GHz
드라이브: Seagate SAS-SSD ST400FM0053*6, 기타는 Seagate NL-SAS ST1000NM0023.
RAID 구성: SSD의 경우 RAID10, NL-SAS 드라이브의 경우 RAID 5

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TVS-EC1580MU-SAS-RP (SAS-SSD RAID 10 6개 + NL-SAS HDD RAID 5 8개)를 사용했을 때 4k 100% 임의 읽기의 결과는 100,000 IOPS에 응답 시간은 1 ms 미만이었습니다.

Qtier는 QTS 4.2의 SSD 캐시 기능과도 호환됩니다. 이 기능은 자주 액세스하는 임의 읽기 데이터를 SSD 캐시로 이동시킴으로써 캐시 적중률을 향상시킬 수 있습니다. 반면 Qtier는 데이터 분석 결과에 따라 일정별로 데이터를 옮깁니다. 다음은 SSD 캐시와 Qtier의 기본적인 비교입니다.

비교 Qtier SSD 캐시 SSD로만 채울 경우
1. 사용 가능한 SSD 공간 필요에 따라 확장할 수 있음 사용 가능한 메모리의 제한을 받음* 필요에 따라 확장할 수 있음
2. 가격 낮음 낮음 높음
3. 해당되는 스토리지 볼륨/LUN 볼륨/LUN 볼륨/LUN
4. 데이터 마이그레이션 방법 일정에 따라 자동
5. 데이터 마이그레이션 메커니즘 액세스 빈도에 따라 여러 계층으로 데이터를 옮김 자주 액세스하는 데이터를 SSD 스토리지에 복제함 SSD에 저장된 모든 데이터
6. 응용 시나리오 파일/웹/이메일 서버, 애플리케이션 가상화 또는 비디오 편집과 같이 예측 가능한 I/O 작업에 사용됨. 애플리케이션 가상화나 비디오 편집과 같이 데이터 액세스 빈도가 높은 환경에서 사용됨. 데이터베이스나 가상화 환경과 같이 빠르고 집중적인 I/O 처리가 필요한 용도에 사용됨.

*SSD 캐시에 관한 자세한 내용은 여기 에서 확인하십시오.
* Qtier에서 사용되는 SSD는 SSD 캐시로 사용할 수 없습니다.

2. 시스템 요구사항

Qtier는 특정 NAS 모델에서만 지원됩니다. 자세한 내용은 Qtier 개요 를 참조하시기 바랍니다.

Qtier를 사용하려면 NAS에 펌웨어 4.2 (또는 그 이상 버전) 가 설치되어 있고 NAS*에 SSD와 HDD 둘 다 있어야 합니다.

*고속 계층을 사용하려면 이름에 “SAS” 가 들어있는 모델에서만 지원되는 SAS 드라이브를 사용해야 합니다.

3. Qtier를 이용해서 저장 공간 만들기

Qtier를 사용하려면 우선 NAS*에 여러 유형의 드라이브를 배치해야 합니다. 드라이브가 설치되고 작동 준비가 끝나면 “Storage Manager (저장소 관리자)” > “Storage Space (저장 공간)” > “Create New Storage Pool (새 스토리지 풀 만들기)” 로 들어가서 새 스토리지 풀을 만듭니다. Qtier 를 지원하는 모델을 사용하는 경우, 스토리지 풀 만들기 마법사의 첫 번째 단계에서 “Enable storage auto tiering (스토리지 자동 계층화 사용)” 이라는 프롬프트 창이 나타납니다. 확인란을 선택하고 “Next(다음)” 를 클릭합니다.

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스토리지 풀에서 Qtier를 사용하도록 하는 “Enable storage auto tiering(스토리지 자동 계층화 사용)”.

다음 단계에서는 선택한 “RAID Group Type (RAID 그룹 유형)” 과 “Ultra-high Speed (SSD) (초고속(SSD))” 값이 표시됩니다. 이제 스토리지 풀의 초고속 계층 RAID 그룹을 만드는 데 사용할 SSD 드라이브를 선택할 수 있습니다. 선택사항을 확인한 다음 마법사의 지시사항에 따라 첫 번째 계층으로 스토리지 풀 만들기를 완료하십시오.

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이 스토리지 풀의 초고속 RAID 그룹에 사용할 SSD를 선택합니다.

스토리지 풀이 만들어지면 스토리지 풀에 대한 다른 계층을 설정하라는 프롬프트 창이 나타납니다. 스토리지 풀의 다른 계층에서 사용할 드라이브의 여러 유형을 선택할 수 있습니다*. RAID 그룹 “Capacity (SATA, NL-SAS) (용량 (SATA, NL-SAS))” 이 아래 예처럼 구성됩니다.

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계속해서 스토리지 풀에서 다른 계층을 설정합니다.

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이 예에서는 RAID 그룹 유형 “Capacity (SATA, NL-SAS) (용량 (SATA, NL-SAS))” 이 구성되고 이 계층에서 사용할 드라이브를 선택할 수 있게 됩니다.

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다른 계층을 설정하고나면 구성을 확인할 수 있도록 요약 보고서가 표시됩니다.

모든 계층이 설정되면 시스템이 자동 계층화 일정을 활성화하라는 메시지를 내보냅니다. 이 보기에서 시스템이 데이터이 위치 변경을 시작해야 할 시점을 선택할 수 있습니다. 위치 변경은 스토리지의 I/O 성능에 영향을 미칠 수 있으므로 작업을 하지 않는 시간이나 스토리지를 자주 사용하지 않는 때에 이 조치를 취할 것을 권장합니다*.

*스토리지 풀이 만들어진 직후에는 데이터에 액세스할 시점에 관한 정보를 검색할 시간이 필요하기 때문에 자동 계층화를 시작할 수 없습니다. 전체 시간에 대한 일정을 잡을 수도 없습니다. 그럴 경우 데이터 액세스 패턴이 정확하지 않을 수 있습니다.

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하루에 한 번, 8:00pm ~ 8:00am으로 자동 계층화 일정 설정.
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하루에 두 번, 월요일에서 금요일 사이 8:00am ~ 2:00pm과 7:00pm ~ 1:00am (각각 최대 6시간)으로 자동 계층화 일정 설정.

일정이 설정되기만 하면 이제 새 스토리지 풀이 “Auto Tiering (자동 계층화)” 으로 표시되는 것을 확인할 수 있으며 이제 스토리지 풀에 볼륨이나 LUN을 만들 수 있습니다. 자동 계층화 작업은 일정에 따라 이루어지게 되며 액세스 주기별로 실시간으로 기록된 데이터를 분석해서 여러 데이터를 각각 서로 다른 계층으로 이동하게 됩니다. 스토리지 풀에서 “Manage (관리)” 를 클릭하면 각 계층의 RAID 그룹과 자동 계층화 관리 옵션을 검토할 수 있으며 이 보기에 요약 정보도 제공됩니다.

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자동 계층화 기능이 있는 스토리지 풀은 이에 맞게 표시됩니다.

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스토리지 풀에서 “Manage(관리)”를 클릭하면 각 계층의 RAID 그룹 구성을 상세하게 볼 수 있으며 더 나아가서 자동 계층화를 구성할 수도 있습니다.

4. 자동 계층화를 만든 다음 자동 계층화 구성하기 및 모니터링하기

4.1. 자동 계층화 구성

스토리지 풀을 선택하고 “Manage (관리)” 를 클릭합니다. 자동 계층화 진행률 요약 화면이 나타납니다. 자동 계층화가 활성화되어 있거나 유휴 상태일 경우 “Relocation Status (위치 변경 상태)”가 표시되고 “Enable Schedule (일정을 사용으로 설정)” 에는 일정이 사용하도록 설정되었는지 여부가 표시됩니다.

여기에서 다음과 같은 추가 옵션 두 가지를 설정할 수 있습니다.

  • 데이터 할당률: 할당률이 낮게 설정되어 있을 경우 NAS는 데이터 마이그레이션이 진행되는 동안 많은 시스템 리소스를 사용하지 않게 되므로 성능에 미치는 영향이 최소화됩니다. 할당률을 높게 설정하면 데이터 마이그레이션에 우선순위가 주어지고 추가로 시스템 리소스를 사용하게 되어 다른 NAS 서비스에 잠재적으로 영향을 미치게 됩니다.
  • 데이터 할당 우선순위: 이 옵션은 SSD 계층이 가득 차지 않는 한 SSD 계층에 모든 새 데이터가 기록되도록 보장해줍니다*. 이 원리에 따르면, 용량이 선택되면 모든 새 데이터가 SATA 계층에 기록된 후 자동 계층화에 의해 위치가 변경된 다음 SSD로 옮겨지게 됩니다.

 

이 두 가지 옵션 뿐 아니라 일정을 이 보기 화면에서 “Manage (관리)” 탭을 열어서 구성할 수 있습니다.

*첫 번째 우선순위로 설정된 계층이 가득 찬 경우, 시스템이 자동으로 다음 계층에 데이터를 기록하게 됩니다.

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자동 계층화 진행률에 대한 요약 정보는 “Manage (관리)” 페이지에서 확인할 수 있습니다. 추가 설정은 여기에서 구성할 수 있습니다.

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일정, 위치 변경률 및 할당 레벨을 구성하려면 “Manage (관리)” 탭을 여십시오.

4.2. 자동 계층화 모니터링

구성 외에 “Amount of data optimized for performance (성능이 최적화된 데이터의 양)”와 “Amount of data optimized for capacity (용량이 최적화된 데이터의 양)” 도 볼 수 있습니다. 이 숫자는 마지막 자동 계층화 일정에서 다른 계층 간에 위로 또는 아래로 이동한 데이터의 요약입니다.

“Statistics (통계)” 버튼을 이용해서 자동 계층화를 상세하게 모니터링할 수 있습니다. “Used(사용됨)” 열은 각 계층에 사용된 총 공간을, “Total(합계)” 열은 각 계층의 총 공간을,“Move up (위로 이동)”과 “Move down (아랴로 이동)” 은 마지막 자동 계층화 일정에서 다른 계층으로 옮겨진 데이터를 각각 보여줍니다. “Name/Alias (이름/별명)” 와 “RAID Type (RAID 유형)” 은 어떤 계층 그룹이 어떤 RAID 그룹에 속하는지를 식별하는 데 도움이 됩니다.

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자동 계층화에 대한 자세한 통계가 자동 계층화 통계 창에 표시됩니다.

작업에서 위/아래로 이동된 데이터, 작업 완료 후 사용된 총 공간 및 쉽게 모니터링할 수 있도록 트렌트 차트가 표시된 현재 작업을 포함한 각 계층화 작업에 대한 자세한 내용은 “History Report (기록 보고서)” 에서도 확인할 수 있습니다.

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각 계층화 작업의 자동 계층화 결과를 모니터링하려면 기록에서 “Ultra-high Speed (초고속)” 나 다른 계층을 선택하십시오.

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