새로운 CCTV 구축 프로젝트에 참여하게 된 SI사업본부 김 대리. 관련기술들을 공부하고 고객요구를 파악하는데 여념이 없다. 유사 프로젝트에서 잘못된 스토리지 선택 때문에 문제되었던 적이 많았다는 선배의 말에 적절한 스토리지를 찾는 데 많은 시간을 쏟고 있다.
김 대리를 위한 효과적인 CCTV 스토리지 선택방법을 찾아보도록 하자.
스토리지 아키텍쳐는?
스토리지, 즉 데이터저장장치는 기술의 발전, 데이터의 증가 등에 따라 다양한 방식으로 진화해 왔다. 전통적이고 가장 손쉽게 생각할 수 있는 방식인 DAS(Direct Attached Storage)는 서버와 스토리지를 1:1로 연결하는 기본적인 방식으로 비용적인 이점과 구성상의 단순함 때문에 아직도 많은 업무형태에서 사용되고 있다. 그러나 장점이 많은 만큼 단점도 많은 방식으로 서버가 스토리지 컨트롤러의 역할을 하기 때문에 서버자체의 장애가 곧 스토리지장애로 연결된다는 점, 제한된 확장성이나 효율 저하 등으로 중요 업무들에서는 많이 사용되고 있지 못하고 있는 방식이다.
CCTV용 스토리지 아키텍쳐로 많이 제안되는 구성방식이 바로 SAN과 NAS방식이다.
SAN구조는 스토리지 자체의 컨트롤러를 이용해 다수의 서버가 연결되어 사용할 수 있는 구성이다. 자체적으로 대부분의 하드웨어 부품을 이중화하여 일반적인 장애에는 충분히 감내할 수 있는 안정성을 제공하기도 한다. 하지만 비용적인 부분이 가장 큰 걸림돌이며 스토리지 박스 자체 비용은 차치하더라도 SAN Switch나 HBA Card등에 따른 비용추가들이 많은 부담으로 다가올 수 있다. 또한 구조적으로는 공유/통합된 것처럼 보이더라도 데이터를 공유할 수 있는 구조는 아니기 때문에 이렇듯 일반적인 SAN구성의 경우에는 비용이나 관리측면에서 부족한 부분들이 많았던 것이 사실이다.
NAS(Network Attached Storage)방식은 어떨까? NAS라는 이름이 생소하거나 이해가 안 된다면 각 회사나 사무실 등에 있는 공유자료실과 같은 것을 생각하면 된다. 즉 기술적으로는 파일 시스템을 가진 서버가 자체 스토리지를 점유해서 이를 다른 서버들에게 공유(Share)해 주는 방식으로 역시 가장 큰 장점은 데이터의 공유성, 언제 어디서나 Network만 연결되어 있다면 누구든지 데이터를 쓰고 그 데이터를 읽어갈 수 있는 것이다.
따라서 중앙집중화된 자료관리가 가능하다는 것이 가장 큰 장점이다. 다만 Network을 사용하는 방식 때문에 성능에 문제가 있다는 의견도 있었고, 무엇보다 NAS 제품에 따른 제한된 파일시스템 크기로 인해 개별 파일 시스템들을 다수 만들고 관리해야 하는 관리상의 번거로움들이 대용량 CCTV에서의 문제로 인식되어 왔다.
이렇게 기본적인 아키텍쳐인 DAS, SAN, NAS방식의 장단점들에 대해, 스토리지 제조사들은 이러한 단점들을 보완하기 위해 어떤 추가적인 아키텍쳐들을 제공하고 있을까?
스케일아웃방식 아키텍쳐
스토리지에서의 스케일아웃이라는 개념은 서버나 여타 IT기술에서도 사용하는 것과 유사한 의미를 갖고 있다. 즉, 하나하나의 단위 노드들이 병렬로 연결되어 성능과 확장성을 늘여가는 방식이라는 것인데, 그렇다면 병렬로 배치만 하면 모두 스케일아웃일까? 스케일아웃방식의 아키텍쳐를 가진다는 의미는 아래와 같은 주요 사항들을 내포해야 한다.
[그림] 이런 기능들이 있어야 스케일 아웃 스토리지
첫 번째, 개별노드들이 비용효율적이고 안정적인 표준하드웨어방식의 노드여야 하고, 두 번째로 스케일 아웃된 노드들은 마치 가상화한 것처럼, 클러스터그룹과 같은 방식으로 인식되어야 하며, 끝으로는 어플리케이션에서 편히 쓸 수 있는 성능/기능상의 최적화 기술도 갖고 있어야 한다.
기존의 SAN과 NAS방식에 "스케일아웃"을 더하면 어떤 모습으로 나타날까?
많은 스토리지 업계에서는 SAN의 단점을 개선하기 위해 스케일아웃방식의 SAN 스토리지를 대안으로 제시하고 있는데, 비용적인 부분을 생각해서 일반적인 FC구성으로의 스케일아웃 구성한계 때문에 iSCSI프로토콜을, 즉 Network를 SAN으로 활용하는 방식을 택하고 있다. 기존에도 iSCSI가 없었던 것은 아니지만 성능 등에 대한 iSCSI우려를 스케일아웃 구조로 해결했다고 할 수 있겠다. 이렇듯 스케일아웃SAN과 iSCSI는 서로 필수불가결한 방식이라고 하겠으며 그 덕분에 비용절감효과와 함께 확장이나 성능증대요구가 있을 때 단위 노드들을 추가시켜 선형적으로 용량/성능을 증가시킬 수 있다.
[그림] 스케일아웃 아키텍쳐의 장점
또한 기존의 NAS에 대해 갖고 있던 불만들에 대해서는, 작은 파일시스템/저성능에 대한 해법으로 클러스터파일시스템을 채용한 NAS솔루션을 얘기하고 있다.
사실은 이러한 방식의 NAS기술은 예전 대용량/고성능 데이터 사용을 위해 쓰여지던 시스템에서 유래한 것이라 할 수 있는데, 고가이면서 관리/구성하기 어려웠던 클러스터파일시스템이 기술의 발전과 더불어 구성하기 위한 비용도 저렴해 지고, 성능과 확장성은 물론 안정성과 다양한 기능들을 통해서 영상데이터를 관리할 수 있는 효과적인 솔루션으로 거듭나게 된 것이다. 역시 스케일아웃이라는 구조에 걸맞게, 다수의 NAS 헤더들이 영상파일처리를 분산하여 담당하도록 하여 항상 1/N씩 모든 성능부하들이 분산될 수 있는 구조를 제공한다.
하드웨어의 안정성+성능보장은?
서버와 연결되는 스토리지 채널은 8Gbs이상의 Fibre Channel방식을 사용하거나 또는 Network로 연결하는 경우에는 다수의 Gigabit Ethernet, 또는 10Gb Ethernet을 사용하기 때문에 이 부분이 성능상의 병목이 될 우려는 거의 없다.
[그림] 디스크보호기법 중 RAID6
또한 디스크 측면에서 보자면 채널당 비트레이트를 고려하여 전체 채널 수와, 그리고 영상의 보관주기를 고려해서 실제 스토리지가 가져야 할 성능과 용량을 산정할 수 있는데, 실제로도 영상저장 스토리지를 도입하려는 많은 고객들이나 솔루션 업체에서는 요구 성능과 용량에 대해서 명확하게 해 주는 편이다. 그렇다면 성능과 용량을 고려해서 사용될 수 있는 디스크타입은 어떤 것들이 있을까?
온라인 업무용 등에 보통 많이 쓰이는 15k RPM의 HDD나 요즘 각광받고 있는 SSD와 같은 고성능 디스크도 있겠지만 보다는 저렴한 비용과 고용량을 가진 7.2k RPM의 HDD로도 CCTV에서 요구하는 저장성능을 낼 수 있다. 특히 보관용도의 데이터 형태라면 적은 소모전력으로 운영이 가능한 이런 형태가 더 효율적인데 여기에 더해서 하드디스크 손상에 대비해 데이터유실을 방지할 수 있는 RAID(Redundant Array of Independent Disk)기술의 사용이 필수적이라고 할 수 있다. 효율과 안정성 등을 적절히 고려할 때 RAID5 또는 RAID6의 사용으로 디스크장애를 보호하면서 특히 7.2k RPM의 SATA디스크에 대한 장애률이나 위험도에 대한 대안으로 RAID6를 사용한다면 디스크 장애에 보다 더 유용하게 대처할 수 있겠다. 하나의 그룹에서 2개까지 디스크장애가 동시 발생해도 데이터를 유실하지 않는 방식이니까.
스토리지 최신기술은?
디스크의 장애는 HW의 RAID기술로 해결할 수 있다. 그러나 만약 스토리지 시스템 자체에 만약의 장애가 발생하면? 최근의 스케일아웃방식을 채택한 스토리지들은 이에 대해 스토리지 박스간에 RAID를 구성하는 방식을 제공하는데 이를 통해 다수의 디스크에 대한 동시장애나 장비장애에도 영향없는 영상저장과 조회가 가능하기 때문에 비용효율적인 재해대비까지 가능케 됐다.
[그림] 박스대처에도 지속적인서비스: Network RAID
중요한 영상데이터에 대한 훼손이나 변경은 어떻게 막을 수 있을까? 스토리지 제조사에서는 자체적으로 데이터 위·변조를 방지할 수 있는 기법들을 제공하고 있다.
예를 들어 스토리지기반의 스냅샷을 생성하게 되면 시점파일 이미지들을 그대로 유지할 수 있어서 파일삭제나 위·변조가 일어난다고 해도, 사용자/관리자로 하여금 스냅샷을 받았던 시점의 데이터로 복원할 수 있도록 해 주게 된다. 일반적인 복제방식은 전체 볼륨에 대해서 동작하는 것에 반해 지정된 디렉토리/파일단위로 운영될 수 있기 때문에 데이터변경이 없다면 사용용량은 최소화되며 영상데이터의 특성상 데이터의 빈번한 변경보다는 보관이 중시되므로 용량효율을 가져가면서 추가적인 안정성을 보장받는 적절한 솔루션이라고 할 수 있겠다.
[그림] 스냅샷을 통한 다양한 시점 제공
데이터의 변경이 아예 이뤄지지 않고 누구도 손상을 가하지 못하게 할 것이라면 WORM(Write Once, Read Many)기능의 사용은 어떨까? 저장된 스토리지에 대해 보관주기를 설정하는 것인데, 이렇게 설정된 스토리지 영역(또는 파일)은 보관 주기 동안 변경이나 삭제가 불가능하며 또한 정해진 주기마다 파일에 변경이 가해졌는지를 확인해서 영상데이터의 주기보관이나 아카이빙을 생각하는 환경이라면 유용하게 쓰일 수 있다.
[그림] WORM, 데이터계층화를 이용한 스토리지 활용
스토리지 계층화 기능도 고려해 볼 만 하다. 서비스를 중단시키거나 어플리케이션을 변경하지 않고 저장된 영역을 고성능 고비용·저성능 저비용영역으로 옮겨주는 기능으로 검색이나 사용요구가 적어진 데이터에 대해 이런 기능을 사용하여 비용을 절감하면서도 즉시 데이터를 사용할 수 있는 구조를 제공하는 것이다.
CCTV를 위한 최적의 스토리지 아키텍쳐, 스케일아웃!
진화하는 CCTV솔루션들에 맞춰서 전통적인 스토리지 아키텍쳐가 가졌던 단점들도 개선되고 있다. 환경에 대한 분석과 솔루션을 찾기 위한 노력에 더해서 최신의 스토리지를 고려해 보는 것은 어떨까? 분산되고 고정된 스토리지 구조가 아닌 유연한 확장과 성능/효율성까지 제공해 줄 수 있는 최신 스토리지들을 통해 최적의 솔루션을 찾을 수 있을 것이다.
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