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    • 제목
    • 새로운 플래시 기술 NVMe
    • 작성일 2013.09.13
    • 작성자아이콘 작성자:명정보기술
    • 조회수 : 269
    • 첨부파일(0) 첨부파일아이콘
    • 지난 주에 이어 이번 주에도 플래시 이야기를 이어갑니다. 얼마 전 샌디스크(SanDisk Corp.)스마트 스토리지 시스템(SMART Storage Systems)의 인수를 최종 완료하였다는 소식을 들을 수 있었습니다. 샌디스크의 홈페이지에서 공식적으로 발표 난 일자가 8 22일었는데요, 이것을 보면서 플래시를 둘러싸고 얼마나 많은 기업들이 인수와 합병을 하고 있는지 찾아 보았습니다. 아무리 인터넷이 발달해도 찾고자 하는 것이 바로 나오지는 않아서 좀 시간이 걸렸는데요, 간단하게 표로 요약을 해 보았습니다.


       

      여기 표에서 2개 이상의 기업을 인수한 곳만 추려 보았는데요, EMC, OCZ, 샌디스크, 퓨전IO 등입니다. 사실 이 기업들은 현재 플래시 비즈니스를 리드하고 있다고 할 수 있는데요, 중요한 것은 사업 영역에 확인할 수 있듯이 SSD 캐싱 소프트웨어가 상당히 많이 보인다는 점입니다. 게다가 2011년에는 하드웨어 중심이었다고 한다면 2012년에는 캐싱 소프트웨어가 상당히 많이 보이면서 하드웨어와 소프트웨어 모두 많은 관심이 집중되고 있습니다.

       

      이러한 사업적 관심은 데이터 저장과 보호라는 측면에서 HDD가 저물고 플래시가 뜬다는 것을 의미하는 것은 아닙니다. 용처에 따라 다양하게 배치될 것이고 지난 주에도 이야기 한 바와 같이 병존 즉, 하모니가 중요한 의제라고 봅니다. 일례로HGST의 분석 및 예상에 따르면 상당히 많은 분야에서 지속적인 하드 디스크 드라이브의 사용이 이어질 것이라고 합니다.

       


      (출처: HGST 2013, 2013 플래시 메모리 서미트)

       

      위 그래프는 2013 플래시 서미트에서 HGST SSD 엔지니어링 부사장인 커리 먼스(Currie Munce)가 발표한 것으로 가장 데이터 용량이 큰 부분이라고 예측되는 클라우드와 클라이언트 PC는 여전히 HDD에서 저장되고 그래서 HGST HDD가 가장 우선 시 되는 스토리지 솔루션이고 이러한 기조는 앞으로도 계속 이어질 것이라고 말하고 있습니다. 꼭 이렇게까지 말하지 않아도 누구나 예상할 수 있는 이야기입니다.

       

      그렇다면 앞으로 어떤 플래시 기술이 등장하게 될까요?

      플래시 칩을 PCIe 슬롯에 꽂을 수 있도록 만든 카드 타입의 제품이 등장하면서 성능이 비약적으로 발전했습니다. 지금 현재 PCIe 기반의 제품을 내놓는 기업을 퓨전IO를 비롯해, EMC, OCZ, LSI, 버리덴트, 인텔, 마벨 등등 상당히 많습니다. 지금 개발을 진행하고 있는 기업들까지 포함하면 전세계적으로 20여개 내외가 되지 않을까 생각이 드는데요, 이러한 시도에 힘입어 NVMe NVM(Non-volatile memory)의 인터페이스를 PCIe 기반으로 하는 것입니다.

       

      사실 이러한 시도는 이미 2011 3 1일에 버전 1.0을 출시하였는데, 이때 당시 ‘NVM 스프레스 워크그룹이 만들어져 있었고 참여한 기업들은 10여개 넘습니다. 현재는 80여개 기업이 이 컨소시엄에 직간접적으로 참여하고 있고 가장 최근에 만들어진 규격은 버전 1.2이고, 버전 1.3 2013 4분기로 예정되어 있습니다. 주요 프로모터 기업들을 살펴보면 시스코, EMC, , 인텔, 넷앱, 샌디스크, 마이크론, 에스텍, 오라클, LSI, 마벨, 삼성전자 등 13개 기업입니다. 스토리지와 관련해 쟁쟁한 기업들이죠.

       

      NVMe가 새로운 스토리지 기술로 조명되는 가장 큰 이유는 HDD 시대에 설계되었던 AHIC(Advanced Host Controller Interface)를 대체할 수 있다는 점입니다. 실제로 현재 우리가 사용하는 PC AHCI로 설정되어 있고특히 SSD를 사용하는 PC는 필수로 설정명령어를 전달하는 방식에서 요즘과 같은 고속 플래시를 사용하기에는 제약 사항이 있습니다. 대표적으로 지적되는 한계인 큐(Queue)의 경우 AHCI에서는 큐 당 명령어가 32개인데, NVMe의 경우 6 4천 개입니다. 즉 최대 큐 깊이(queue depth)가 무려 2천 배나 좋아지게 되는데요, 이렇게 될 경우 x86 시스템의 성능이 획기적으로 향상될 수 있습니다. 그런데 그 동안은 HDD에 발목이 잡혀서 AHCI의 한계가 눈에 띄지 않았는데, 플래시가 등장하면서 기존의 AHCI의 한계가 드러나고 그래서 새로운 기술이 필요하게 되었던 것입니다. 이는 단순히 플래시 기술의 힘입은 바에 국한되지 않고 CPU의 멀티 코어 경향이 더욱 더 큰 영향을 미쳤다고 볼 수 있습니다.



      (출처: Intel, IDF 2012, 원문 링크)

       

      x86 시스템 상의 변화 뿐만 아니라 SAN 즉 스토리지 네트워크에서도 성능 향상을 기대해 볼 수 있는데요, 10Gbps SAN FCoE를 이용해 12대의 레드햇 리눅스 6.2를 올린 인텔 서버와 연결한 NVMe 스토리지 백엔드로 만들어진 스토리지 시스템과의 성능 테스트에서 4K IOPS 3백만 이상 나왔다고 합니다. 아직 공식 판매되는 제품은 아니고 프로토타입의 제품이지만 놀라운 성능임에는 틀림 없습니다. 자세한 내용은 위의 원문 링크 상의 문서를 확인해 보시길 바랍니다.

       

      NVMe가 향후 스토리지 기술에서 어떠한 영향력을 행사할 수 있을 것인가에 대해서는 확신할 수 없습니다. 우선 x86 서버들을 대상으로 적용하기 위해서 드라이버가 필요한데요, 이를 위해 NVMe 컨소시엄에서는 드라이버를 개발, 배포하고 있습니다. 현재는 리눅스와 윈도우 버전이 공개되어 있고 소스까지 공개함으로써 개발, 제작, 보급 등에 기여하고 있습니다. 데이터센터 운영체제라고 할 수 있는 가상화 분야에서는 VM웨어가 앞서 가고 있으나 아직 공개되지 않고 있고, 올해(2013) 10월에 1차 버전을 그리고 12월에는 공식 버전을 내놓을 예정으로 되어 있습니다. 유닉스 중에서는 프리BSD가 릴리즈를 대기하고 있고 솔라리스 드라이버도 준비를 하고 있다고 하는데 아마도 스파크 기반 솔라리스12에는 기본으로 들어가 있고 솔라리스11은 별도의 릴리즈 할 것이라는군요.

       

      그렇다면 NVMe은 어떤 유형의 기술에 적용될 수 있을까요?

      우선 성능이 기존 PCIe 타입의 플래시 카드보다 성능이 빠르다는 측면에서 생각해 보면 쉽게 대답이 나올 수 있다. 성능에 대해서는 앞서도 간단히 소개했었는데, NVMe의 경우 응답 시간이 월등하다는 평가를 받고 있습니다. 아래 그림을 보면 잘 알 수 있는데요, 리눅스에서 NVMe에서의 레이턴시와 SCSI/SAS로 연결되었을 때의 비교를 보면 1백만 IOPS를 달성하기 위해서는 NVMe 2개 코어가 필요하지만 SCSI/SAS 7개가 필요하고 latency 측면에서 보면 2.8마이크로초로 6.0마이크로초에 비해 약 3배정도가 빠른 것을 확인할 수 있습니다.


      (출처: 2013 플래시 메모리 서미트, NVMe Express Overview and Ecosystem Update, Huffman, Intel, 2013)

       

      위 그림까지만 해도 사실 그리 큰 감흥은 없습니다. 그런데 또 다른 성능 테스트 결과 자료를 보면 정말일까 싶을 정도로 놀라운 결과가 있습니다. 바로 아래 그림인데요, 현재 SSD의 성능과는 너무나 비교가 될 정도로 큰데요, 확실히 RAM과 플래시는 압도적인 차이가 난다는 것이 느껴지는데, 같은 기술인 플래시를 놓고 드라이브 타입의 SSD NVMe 제품(아직은 프로토타입의 제품) IOPS의 이러한 차이가 많은 생각을 하게 합니다.


      (출처: 2013 플래시 메모리 서미트, Window’s Perfective on NVMe, Tobias Klima, Windows Core)

       

      윈도우에서 테스트 했던 결과가 위와 같다고 하는데요, IOPS가 이렇고 아래 그림은 응답지체, latency 테스트 결과입니다. 이렇다면 응답시간이 중요한 애플리케이션일 경우 NVMe를 사용할 경우 상당한 이점이 있을 것으로 여겨집니다.

      테스트 결과가 인텔에 의해서 수행되었는데, 아쉬운 점은 현재의 PCIe 플래시 카드 제품과 비교가 되었더라면 참 좋았을 것을 하는 생각이 드는군요.

       

      아직 NVMe는 초기 단계입니다. 인텔을 비롯해 몇 개 기업이 프로토타입 형태의 제품을 가지고 있지만 아직 산업으로서의 성숙한 단계에 이르기 위해서는 가야 할 길이 멉니다. 특히 외장형 스토리지 시스템의 경우 더욱 그러한데요, x86 서버 여러 장의 플래시 카드를 장착하고 이들 서버를 하나의 스토리지 클러스터로 묶는 기술들이 나오고 있는 현실을 생각해 본다면 그리 높지 않은 가격으로 플래시로 구성되는 PB 규모의 초고성능 스토리지를 기대해 볼 수 있을 것 같습니다. NVMe의 상용화 시점은 언제일까요? 이미 최신 윈도우 서버의 경우 NVMe 드라이버가 장착되어 나오는 것을 보면 앞으로 3년 내로 시장에서 제품을 찾아볼 수 있게 되지 않을까요? 또는 스토리지 시스템의 백엔드 아키텍처로서 NVMe가 수단이 될 수 있을 테니 그것도 기대해 봅니다. 끝으로 인텔이 NVMe에 대해 뭐라고 하는지 보여주는 프레젠테이션 자료 중 한 페이지를 인용하면서 오늘은 여기서 마무리 하고자 합니다.

       

      기사원문 - 스토리지스토리

      http://www.storagestory.com/459

       

       

       

       

       

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