블록 스토리지란?

블록 스토리지는 정보를 블록이라고 하는 고정 크기 단위로 나누는 데이터 스토리지 방법으로, 각 단위에는 고유 식별자가 할당됩니다. SAN, iSCSI 및 로컬 디스크 환경에서 일반적으로 사용되는 각 블록은 독립형 스토리지 볼륨으로 작동할 수 있습니다.

업계 연구에 따르면 글로벌 액티브 데이터센터 용량은 2025년에서 2035년 사이에 6배 증가할 것으로 예상됩니다. 데이터베이스, 가상머신 및 트랜잭션 처리에 의존하는 애플리케이션은 밀리초가 아닌 마이크로초 단위로 응답하는 스토리지를 요구합니다. 기존의 파일 기반 접근 방식은 종종 오버헤드를 발생시켜 대규모로 성능을 저하시킵니다. 

블록 스토리지는 이러한 요구를 해결합니다. 이 데이터 스토리지 방법은 정보를 블록이라고 하는 고정 크기 단위로 나누며, 각 단위에는 고유 식별자가 할당됩니다. 데이터를 계층 디렉토리 또는 오브젝트 스토리지로 구성하는 파일 스토리지와는 달리, 풍부한 메타데이터로 데이터를 패키징하는 블록 스토리지는 원시 데이터와 최소 주소를 제외한 모든 것을 제거합니다. 그 결과 속도에 최적화된 린 고성능 아키텍처가 탄생했습니다. 

각 블록은 독립적인 스토리지 볼륨으로 작동하기 때문에 운영 체제는 로컬로 연결된 하드 드라이브를 취급하는 것과 동일한 방식으로 처리합니다. 이를 통해 블록 스토리지는 스토리지 영역 네트워크(SAN), 클라우드 컴퓨팅 인스턴스 및 지연 시간이 짧고 처리량이 높은 거의 모든 워크로드의 기반이 됩니다.

블록 스토리지는 어떻게 작동하나요?

블록 스토리지를 사용하면 각 블록에 일반적으로 256KB~4MB의 특정 양의 데이터가 포함됩니다. 각 블록은 특정 계층적 순서로 구성되지 않은 파일의 일부를 나타냅니다. 사실, 인접 블록 옆에 있는 블록의 데이터는 서로 완전히 관련이 없을 수 있습니다.

각 블록에는 다른 블록과 차별화되는 고유한 식별자인 논리적 블록 주소(LBA)가 있습니다. 파일을 검색해야 하는 경우, 애플리케이션은 요청을 전송하고, 스토리지 시스템은 각 블록의 주소를 물리적 위치에 매핑하는 조회 테이블을 참조합니다. 관련 블록은 잠재적으로 여러 장치에 걸쳐 배치되며 올바른 순서로 재조립됩니다. 전체 프로세스는 애플리케이션에 투명합니다.

식별자 외에도 블록에는 메타데이터가 포함되지 않습니다. 메타데이터가 부족하기 때문에 블록의 거의 모든 스토리지 용량이 실제 데이터를 저장하기 때문에 블록 스토리지는 매우 효율적입니다. 낭비되는 공간은 없습니다. 따라서 블록 스토리지는 빠른 스케일업과 빠른 읽기/쓰기 성능이 필요한 워크로드에 이상적입니다.

스토리지 프로토콜

블록 스토리지 장치는 여러 프로토콜을 통해 서버와 통신합니다.

• Fibre Channel (FC): 최대 128Gbps의 처리량을 제공하는 고속 전용 패브릭 프로토콜입니다. FC는 성능과 안정성이 가장 중요한 미션 크리티컬 SAN 환경의 표준으로 남아 있습니다.
• iSCSI: TCP/IP 패킷에 SCSI 명령을 캡슐화하여 표준 이더넷 네트워크를 통한 블록 스토리지 액세스를 지원합니다. 10/25/100GbE 옵션으로 FC보다 더 경제적이며 성능 격차를 해소합니다.
• NVMe over Fabrics(NVMe-oF): 네트워크 패브릭 전반에 걸쳐 NVMe의 저지연, 높은 대기열 심층 아키텍처를 확장하여 공유 스토리지를 위한 로컬에 가까운 성능을 제공합니다.
• FCoE(fibre channel over Ethernet): FC 및 이더넷 트래픽을 단일 네트워크로 융합하여 인프라 복잡성을 줄이고 FC 수준의 안정성을 유지합니다.

블록 스토리지 vs. 파일 스토리지 vs. 오브젝트 스토리지

블록 스토리지는 애플리케이션이 예측 가능한 성능으로 스토리지 볼륨에 대한 직접적이고 낮은 수준의 액세스를 필요로 하는 경우에 탁월합니다. 파일 스토리지는 공유 협업 워크플로우에 더 적합합니다. 오브젝트 스토리지는 미디어 아카이브, 백업 및 AI 트레이닝 데이터 세트 등 대규모 비정형 데이터를 위한 필수 요소입니다.

많은 기업이 세 가지를 모두 사용합니다. 일반적인 환경은 블록 스토리지에서 데이터베이스를 실행하고, NAS를 통해 프로젝트 파일을 공유하며, 차가운 데이터를 오브젝트 스토어에 보관할 수 있습니다.

블록 스토리지의 예

블록 스토리지는 Operating System에서 직접 사용하고 볼륨으로 사용할 수 있어 광범위한 작업을 수행할 수 있습니다. 실제로 블록 스토리지는 대부분의 애플리케이션에서 가장 인기 있는 스토리지 유형입니다.

블록 스토리지의 몇 가지 일반적인 사용 사례는 다음과 같습니다.

• 데이터베이스 스토리지: 데이터베이스는 일반적으로 많은 테이블을 포함하며, 이는 그 자체로 데이터 모음입니다. 블록 파일을 사용해 이 데이터를 저장하는 것은 빠른 데이터 액세스가 가능하기 때문에 이상적입니다. 데이터베이스의 속도는 매우 중요하기 때문에, 데이터를 블록으로 정리하는 것이 최고의 솔루션입니다.
• 재해복구: 재해 발생 시 백업에서 데이터를 복구해야 하는 경우가 많습니다. 기업들은 블록 수준의 데이터 백업을 생성하기 위해 블록 스토리지를 사용하는 경우가 많습니다. 따라서 개별 파일을 복구하는 데 많은 시간이 걸리지 않고 데이터를 빠르고 쉽게 복구할 수 있습니다.
• 미션 크리티컬 애플리케이션: Oracle, Microsoft Exchange, SAP 및 Microsoft SharePoint와 같은 미션 크리티컬 애플리케이션에는 높은 가용성과 안정성이 필요합니다. 블록 스토리지를 사용하면 블록 스토리지의 빠른 읽기/쓰기 성능 때문에 이러한 애플리케이션을 항상 사용할 수 있습니다.

블록 스토리지의 장점

다른 기술과 마찬가지로 블록 스토리지도 장단점이 있습니다. 블록 스토리지의 장점은 분명합니다. 고성능 및 빠른 데이터 액세스에 가장 적합합니다.

블록 스토리지 사용의 주요 장점은 다음과 같습니다.

• 낮은 레이턴시 및 높은 IOPS: 현대적인 올플래시 블록 스토리지 어레이는 150마이크로초 미만의 응답 시간을 제공하며 수백만 IOPS를 유지할 수 있습니다. 이는 금융 거래 플랫폼, 실시간 분석 및 의료 전자 의료 기록과 같은 지연에 민감한 애플리케이션에 매우 중요합니다.
• 점진적인 변경 기능: 블록 스토리지를 사용하면 기존 파일 시스템과 마찬가지로 현재 데이터를 모두 제거하지 않고도 파일을 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 블록을 교체, 삭제 또는 삽입하여 변경할 수 있습니다. 따라서 데이터베이스에 사용되는 파일과 같이 자주 업데이트되는 파일에 이상적입니다.
• Operating System 독립성: 블록 볼륨은 NTFS, ext4, XFS, ZFS 등 모든 파일 시스템으로 포맷할 수 있으며, 블록 스토리지는 Windows, Linux 및 기타 환경과 동시에 호환됩니다.
• 고가용성: 블록 스토리지 시스템은 일반적으로 RAID 어레이, 동기식 복제 및 active-active 클러스터링을 사용하여 단일 장애 지점을 제거하고 하드웨어 장애 시 가동 시간을 유지합니다.

블록 스토리지의 단점

물론 블록 스토리지에도 단점이 있습니다. 다른 형태의 스토리지보다 더 비싸다는 것을 부정할 필요가 없으며, 모든 워크로드에 가장 적합한 솔루션이 아닐 수도 있습니다.

블록 스토리지의 단점은 다음과 같습니다.

• 더 높은 비용: 블록 스토리지 인프라, 특히 fibre channel SAN에는 HBA, FC 스위치 및 전용 케이블링을 포함한 특수 하드웨어가 필요합니다. 또한 클라우드 블록 스토리지는 오브젝트 또는 파일 대안보다 GB당 비용이 더 많이 드는 경향이 있습니다. 블록 스토리지는 다른 형태의 스토리지보다 더 비쌀 수 있습니다. 예를 들어, SAN은 구매 및 유지보수 비용이 많이 들 수 있습니다.
• 관리 복잡성: SAN, LUN 마스킹, 조닝 및 다중 경로 I/O를 구성하고 유지 관리하려면 전문 기술이 필요합니다. 전용 스토리지 관리자가 없는 조직은 운영 오버헤드가 상당할 수 있습니다.
• 제한된 메타데이터: 블록 스토리지의 최소한의 메타데이터는 스토리지 계층에서 데이터를 검색하거나 분류하는 것을 어렵게 만듭니다. 애플리케이션은 메타데이터 관리를 독립적으로 처리해야 합니다.
• 비정형 데이터에 대한 확장성 한계: 블록 스토리지는 구조화된 워크로드에 맞게 확장이 가능하지만 페타바이트 규모로 관리하기가 더 어려워집니다. 오브젝트 스토리지는 일반적으로 대규모 비정형 데이터 세트에 보다 비용 효율적입니다.

구현 모범 사례

블록 스토리지를 효과적으로 구축하려면 성능, 가용성 및 성장에 대한 계획이 필요합니다.

1. 워크로드 요구 사항을 먼저 평가합니다. 각 애플리케이션의 I/O 프로파일을 랜덤 대 순차, 읽기 집적 대 쓰기 집적, 지연 시간 민감도로 매핑하세요. 이를 통해 FC, iSCSI 또는 NVMe-oF 연결이 타당한지 여부를 결정합니다.
2. 처음부터 이중화를 위한 설계 RAID 보호, 다중 경로 I/O 및 이중 패브릭 SAN 구성을 구현합니다. 비즈니스 크리티컬 워크로드의 경우, 사이트 간 active-active 복제를 고려하십시오.
3. 볼륨에 맞는 크기. 오버프로비저닝은 용량과 예산을 낭비합니다. 언더프로비저닝은 병목 현상을 일으킵니다. 씬 프로비저닝 및 데이터 절감(복제 및 압축)을 지원하는 현대적인 플랫폼은 유효 용량을 최적화하는 데 도움이 됩니다.
4. 티어드 스토리지로 성장을 계획하세요. NVMe 플래시에 고성능 워크로드를 계층화하고 용량 최적화 미디어에 우선순위가 낮은 데이터를 계층화하세요.
5. 가능한 경우 자동화하세요. 스토리지 관리 API, 코드형 인프라 툴 및 AIOps 플랫폼을 사용하여 수동 구성을 줄이고 프로비저닝을 가속화하세요.

블록 스토리지의 미래

블록 스토리지는 지원하는 워크로드와 함께 계속 진화하고 있습니다. 몇 가지 트렌드가 단기적인 궤도를 형성하고 있습니다.

• NVMe-oF 도입이 가속화되고 있습니다. 데이터센터가 25/100/400GbE 패브릭으로 업그레이드됨에 따라 NVMe over Fabrics는 기존 프로토콜을 새로운 배포로 대체하여 네트워크 거리에서 근거리 NVMe 성능을 제공합니다.
• 통합 스토리지 플랫폼이 경계를 허물고 있습니다. 현대적인 어레이는 이제 단일 플랫폼에서 블록, 파일 및 오브젝트 스토리지를 제공하므로 별도의 사일로를 관리할 필요가 없습니다.
• storage-as-a-service 모델이 등장하고 있습니다. 온-프레미스 블록 스토리지의 소비 기반 가격은 대규모 자본 지출을 없애고 실제 사용량에 맞게 비용을 조정합니다.

Everpure의 지원 방법 

데이터가 날로 점점 더 중요해지고 있지만, 기존의 스토리지 솔루션은 더 이상 이를 따라잡을 수 없습니다. 느리고 안정적이지 않을 뿐만 아니라 비용이 많이 들 수 있습니다.

Everpure는 더 나은 방법을 제공합니다. FlashArray//C™, 플래시어레이//FlashArray//XFlashArray//XL™와 같은 올플래시 블록 스토리지 제품은 성능, 단순성 및 안정성을 위해 설계되었습니다. 

All-Flash Array(AFA)는 회전식 디스크 드라이브 대신 플래시 메모리 드라이브만 포함하며 다음을 제공합니다.

• 속도: 메모리 읽기/쓰기 및 액세스 시간이 빨라져 성능과 속도가 향상됩니다. 
• 데이터 이동권: 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)는 기존의 하드 디스크 드라이브(HDD)보다 훨씬 작기 때문에 플래시 메모리는 용량당 공간을 제공합니다.
• 내구성: SSD는 회전식 디스크 드라이브보다 충격과 낙하에 덜 취약합니다.

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