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RAID 구성 및 권장 사항

개요

데이터 스토리지의 경우, RAID(Redundant Array of Independent Drives)는 데이터 보호를 통해 스토리지 미디어 장애를 방어하기 위해 자주 활용됩니다. RAID 및 기타 보호 방법은 종종 기본 물리적 드라이브 요건을 충족하기 위해 구현되는 방법에 따라 달라집니다. 데이터 보호 정책은 응용 프로그램 특징별로 다르며, 성능, 용량, 탄력성 그리고 복구 시간 간의 차이가 있습니다. 본 문서는 Linux 및 Windows 환경 모두에 있는 Kingston DCP1000 NVMe 장치의 RAID 데이터 보호 옵션에 대해 다룹니다.

배경

PCIe 카드는 고성능 PCle SSD 스토리지를 시스템 아키텍처로 배치하기 위한 일반적인 옵션이 되어가고 있습니다. 수많은 시스템 설계자들은 이러한 AIC(Add-In-Card) 스토리지 솔루션 상에서 RAID나 기타 데이터 보호 메커니즘을 요구합니다. 이는 종종 여러 AIC의 배치를 필수로 하기 때문에 데이터 보호 체계가 구현될 수 있습니다. 그러나, 여러 AIC를 배치하는 것은 전력, 비용 또는 공간적 제약으로 인해 바람직하지 않을 수도 있습니다.

DCP1000 NVMe AIC는 단일 NVMe 드라이브 내에 여러 SSD를 포함하기 때문에 이러한 문제를 해결합니다. 이러한 SSD는 개별 NVMe 드라이브로써도 존재하며, 소프트웨어(SW) RAID 등 다양한 데이터 보호 체계를 지원해 여러 AIC 전반에 걸쳐 그리고 단일/개별 카드 상에 구현됩니다.

표 1: 데이터 보호 예시(출처: Wikipedia)

공통 구성

DCP1000 NVMe AIC가 시스템에 배치되면, 4개의 개별적인 물리적 SSD로써 나타나게 됩니다. 아래는 멀티 드라이브 AIC를 배치할 경우의 4가지 공통 설정 구성입니다.

구성 1: JBOD

일부 응용 프로그램들은 직접 데이터를 보호하거나 데이터 손실을 용인해 AIC 레벨에서 RAID에 대한 필요성을 제거할 수 있습니다. JBOF (J a Bunch Of Flash) 환경에서는 어떠한 추가 설정도 필요 없습니다. DCP1000 드라이브에는 4개의 개별 SSD 드라이브로써 존재하며, 응용 프로그램은 원할 경우 RAID 체계 없이 각 드라이브를 사용할 수 있습니다. JBOF 구성은 엔드 투 엔드 데이터 경로 보호를 제공하지만 드라이브 자체의 미디어 장애로부터 보호하지 않습니다. JBOF 설정은 DCP1000 내 4개의 개별 드라이브 각각에 대한 최대 성능과 용량을 제공하게 됩니다.

구성 2: Linux SW RAID

Linux와 같은 대부분의 운영 체제(OS)는 SW RAID를 위한 내장형 수단이 있습니다. DCP1000 드라이브가 시스템에 배치되었을 때, 4개의 개별 SSD 드라이브로써 나타나게 됩니다. OS 레벨 소프트웨어(SW) RAID를 활용해 해당 장치 상의 스트라이핑 또는 데이터 보호를 제공할 수 있습니다. RAID0, 1, 5, 10 등의 일반적인 RAID 체계는 단일 DCP1000 드라이브에서 모두 지원되거나 시스템에 설치된 여러 DCP1000 전반에 걸쳐 사용될 수 있습니다. 단일 DCP1000 AIC에 있는 4개의 드라이브는 SW RAID를 사용해 원하는 단일 네임스페이스로써 구성될 수 있습니다.

표 2: 예제: Linux 내 RAID-0 구성
세부 정보
OS Linux – CentOS 7.2
RAID 예시 RAID-0(장치 4개의 스트라이핑) – 256K 청크 크기
샘플 명령 mdadm --create /dev/md0 --level=raid0 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
표 4: 예제: Linux 내 RAID-10 구성
세부 정보
OS Linux – CentOS 7.2
RAID 예시 RAID-10(장치 4개의 미러링 + 스트라이핑) – 64K 청크 크기
샘플 명령 mdadm --create /dev/md0 --level=raid10 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=64K

내부 분석을 기반으로 일부 중요한 결과가 실행되었습니다.
1) NVMe용 인박스 RAID 기능, RAID 0, 1, 5, 10 또한 검증되었습니다.
2) 예상한 대로 용량이 확장되었습니다(시험된 RAID 체계에 따라).
3) 예상한 대로 성능이 확장되었습니다(80%-95%의 JBOF 성능).

표 3: 예제: Linux 내 RAID-1 구성
세부 정보
OS Linux – CentOS 7.2
RAID 예시 RAID-1(장치 2개의 미러링) – 256K 청크 크기
샘플 명령 mdadm --create /dev/md0 --level=raid1 --raid-devices=2 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 --chunk=256K
(md1은 남은 2개의 드라이브를 사용해 설정 가능)
표 5: 예제: Linux 내 RAID-5 구성
세부 정보
OS Linux – CentOS 7.2
RAID 예시 RAID-5(장치 4개 전반에 걸쳐 단일 장애 용인) – 256K 청크 크기
샘플 명령 mdadm --create /dev/md0 --level=raid5 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
구성 3: Windows SW RAID

Windows 환경에는 RAID 지원을 위해 내장된 방법이 있습니다. DCP1000 AIC가 Windows 시스템에 배치되었을 때, 4개의 개별 드라이브로 나타나게 됩니다. Windows SW RAID를 활용해 해당 드라이브 상의 데이터 보호를 제공할 수 있습니다. 디스크 관리 간소화 스트라이핑 또는 미러링 등의 일반적인 구현 방법이 채택될 수 있습니다. 보관 공간 볼륨 관리자 또한 사용할 수 있습니다. Windows NVMe에 대한 인박스 지원이 Win8.1, Win10, Win2012 Server R2, Win2016 Server 상에서 확인되었습니다.

요약

업계에서는 스토리지 장애로부터 데이터를 보호하는 혁신적인 방법을 지속적으로 찾고 있습니다. 소프트웨어 레이어에서 데이터 보호를 구현하는 것은(예: SW RAID) 보다 유연한 배치 수단을 지원하며 설계자가 지원되는 응용 프로그램의 요구사항에 보다 상응할 수 있도록 지원합니다. DCP1000 NVMe SSD

는 단일 AIC에서 여러 드라이브를 지원하며, 호스트 레벨 SW RAID를 활용해 배치되는 응용 프로그램에 맞는 데이터 보호 수단을 구현할 수 있습니다. 단일 AIC 장치 상에서 데이터를 보호함으로써, 데이터 센터의 비용과 복잡성을 대폭 줄일 수 있습니다.

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