ssd(solid state drive) cache: 스토리지 시스템 성능...

버전 : 1.1

업데이트 : 2016년 12월

EonStor GS/GSe 지원 정보 추가

요지 :

본 애플리케이션 노트는 Infortrend SSD(Solid State Drive) 캐시 기술의 핵심 장점과 상

세한 작동 방법을 소개하여 독자들이 SSD 캐시를 더 잘 이해하도록 도와 드립니다. SSD

캐시는 SSD의 빠른 속도와 저지연성을 활용하여 빠른 읽기 성능을 제공합니다. SSD 캐

시의 상세한 요건도 본 문서에 수록되어 이 기능과 통합 SSD 웨어 레벨링 기술의 실행을

지원합니다. 통합 SSD 웨어 레벨링 기술은 SSD의 제한된 쓰기 수명의 영향을 보다 효율

적이고 효과적으로 최소화하는 기술입니다.

SSD(Solid State Drive)캐시: Cache: 스토리지 시스템 성능 향상

애플리케이션 노트

저작권© 2017 Infortrend Technology, Inc. 모든 권리를 유보합니다. 2 쪽/ 16쪽

목차

목차………………………………………………………………………………………………………………… 2

서문 ..................................................................................................................................................................................... 3

SSD 캐시 소개 ........................................................................................................................................................ 3

Infortrend SSD 캐시를 사용하는 이유........................................................................................................... 3

Infortrend SSD 캐시 ..................................................................................................................................................... 5

Infortrend SSD 캐시의 원리 .............................................................................................................................. 5

SSD 캐시의 요건 .................................................................................................................................................... 6

SANWatch를 통하여 EonStor DS용 SSD 캐시를 사용하는 방법 .............................................................. 10

EonOne을 통하여 EonStor GS용 SSD 캐시를 사용하는 방법 ................................................................... 12

SSD 웨어 레벨링에 관하여....................................................................................................................................... 14

SSD 남은 수명 알림 ................................................................................................................................................... 14

결론 .................................................................................................................................................................................. 16

목차


서문 사업이 빠르게 발전하면서 작업부하가 많은 애플리케이션의 성능은 기존의 하드 디스크 드라이브(HDD)에 의해 제약

을 받는 경우가 많습니다. 하드 디스크 드라이브의 스토리지 용량이 급격하게 늘어났지만 성능은 그렇지 못했습니다.

그러나 온라인 거래 처리(OLTP), 웹서버, 파일 서버, 데이터베이스 등 읽기가 많은 작업부하의 성능을 높이는 것은

가능합니다. SSD의 높은 스루풋과 저지연성을 활용하여 자주 접근하는 수요가 많은 데이터와 중요한 데이터에 대하

여 빠른 읽기 성능을 제공하는 Infortrend의 SSD 캐시 기술을 이용하면 시스템 성능을 대폭 향상시키고 반응시간을

단축시킬 수 있습니다.

SSD 캐시 소개

캐시는 데이터에 대한 향후의 요청이 보다 효율적으로 처리되도록 데이터를 주명하게 저장하는 컴포넌트입니다. 캐

시는 스토리지, 특히 읽기가 많은 애플리케이션에 필수적입니다. 컨트롤러 메모리 캐시의 용량이 제한되어 있기 때문

에 SSD 캐시는 고속의 SSD를 이용하여 스토리지 시스템의 캐시 풀 용량을 늘리고 자주 접근하는 데이터를 저장하

는 역할을 합니다. SSD 캐시의 용량이 늘어나면 핫 데이터를 SSD 캐시에 더 많이 저장하여 데이터에 대한 향후의

요청을 보다 효율적으로 처리하고 읽기 성능을 대폭 향상시킬 수 있습니다.

Infortrend SSD 캐시를 사용하는 이유

대부분의 경우에 애플리케이션의 작업부하에 쓰기보다 읽기 비율이 높고 소량의 데이터를 반복적으로 읽는다면 SSD

캐시를 사용할 경우 다음과 같은 장점이 있습니다.

1. 읽기 성능 향상

SSD 캐시는 작은 랜덤 읽기 입출력을 많이 복사하여 온라인 거래 처리(OLTP), 데이터베이스 등 작업부하에서 읽기

가 많은 애플리케이션의 입출력 성능을 높이는 지능형 알고리즘을 활용합니다. SSD 캐시는 이러한 방식으로 전체적

인 읽기 성능을 크게 높일 수 있습니다. 예를 들어 SSD 캐시가 있는 시스템은 SSD 캐시가 없는 동일한 시스템과 비

교하여 OLTP 작업부하의 경우 2.5배 높은 IOPS 성능을 제공할 수 있고 지연도 짧아집니다. 성능 향상 정도는 애플

리케이션의 실제 작업부하와 사용자의 접근 행위에 따라 다를 수 있습니다.

2. 지능형 펌웨어 및 관리 알고리즘

지능형 펌웨어는 데이터 접근 행위를 자동으로 분석하여 시퀀셜 또는 랜덤한 읽기/쓰기 입출력 행위를 인식합니다.

시퀀셜 읽기 또는 쓰기 데이터는 SSD 캐시 풀에 쓰지 않고 랜덤한 읽기 데이터만 SSD 캐시 풀에 저장하여 SSD를

가장 효율적으로 사용합니다. 엄밀하게 표현하면, 펌웨어는 접근 빈도가 가장 높은 읽기 데이터의 사본을 적절한 때

에 컨트롤러 메모리 캐시에서 SSD 캐시 풀로 자동으로 옮깁니다. 시스템이 이후에 같은 읽기 요청을 받는다면 핫 데

이터를 SSD 캐시 풀에서 읽게 됩니다. Infortrend SSD 캐시는 독자적인 읽기 알고리즘을 이용하여 SSD로 데이터를

복사함으로써 사이클 듀티를 최적화합니다. 이러한 솔루션은 읽기 성능을 향상시킬 뿐 아니라 하드 드라이브의 읽기

와 쓰기를 줄임으로써 하드드라이브의 수명을 연장시킵니다.

서문


3. 단순하고 직관적인 GUI 설계

SSD 캐시 기능은 EonStor DS나 EonOne의 경우 직관적인 SANWatch와 임베디드 RAIDWatch GUI로, EonStor

GS/GSe의 경우 Central EonOne GUI로 완전히 통합되어 설치, 관리, 유지보수를 간단하게 할 수 있습니다. 사용자

는 SSD 캐시 풀 상태를 모니터하고 각 SSD의 남은 수명을 확인할 수 있습니다. 더 자세한 정보는 다음 장 “SSD 웨

어 레벨링에 관하여”를 참조하십시오.

서문

SSD 캐시를 위한 SANWatch GUI 디자인

SSD 캐시를 위한 EonOne GUI 디자인


EonOne Performance Quick Monitor는 연결된 EonStor GS/GSe 기기의 SSD 캐시 성공률을 보여 드립니다. 캐시

성공률은 주로 백분율로 표시됩니다. 요청된 데이터가 SSD 캐시에서 발견되면, 즉 읽기 캐시가 성공하면 데이터는

디스크를 전혀 작동하지 않고 호스트로 바로 전송됩니다. 이렇게 하여 호스트까지의 반응시간이 빨라집니다. 읽기 성

공률이 높다는 것은 읽기 성능이 뛰어나다는 것을 의미합니다.

Infortrend SSD 캐시

Infortrend SSD 캐시의 원리

SSD 캐시가 활성화되고 업무용 애플리케이션이 한동안 가동되고 나면 지능형 펌웨어는 통계 데이터를 기록하고 접

근 빈도 기록을 컨트롤러 메모리 캐시에 즉시 업데이트합니다. 펌웨어는 접근 빈도 기록을 근거로 자주 접근하는 작

은 크기의 랜덤한 데이터를 적절한 시간에 시퀀셜 쓰기 입출력 기법을 이용하여 자동으로 컨트롤러 메모리 캐시에서

SSD 캐시 풀로 복사합니다. SSD에 집중적으로 데이터를 쓰는 것을 피하여 SSD의 수명을 늘리는 것입니다. SSD 캐

시 풀이 호스트 애플리케이션에서 생성한 핫 데이터로 가득 차기 전에 구역 블록을 통하여 SSD로 미리 복사하는 방

법을 사용함으로써 읽기 성능을 향상시킵니다. 16KB 이하의 데이터는 읽은 적이 한 번 밖에 없더라도 SSD 캐시 풀

로 바로 복사됩니다. 읽기 데이터 크기가 16KB를 넘으면 펌웨어는 이를 핫 데이터(2회 이상 읽은 데이터)로 인식하

고 자주 접근하는 핫 데이터로 분류하여 SSD 캐시 풀로 캐시합니다. 이러한 핫 데이터는 두 벌의 사본이 있습니다.

한 벌은 SSD 캐시에, 다른 한 벌은 하드 드라이브에 저장됩니다.

기본적으로, 시스템이 읽기 요청을 받으면 관련 데이터가 컨트롤러 메모리 캐시에 저장되어 있는지 확인합니다. 요청

받은 데이터가 메모리 캐시에 저장되어 있으면 시스템은 이 데이터를 직접 호스트에 보냅니다. 반면, 요청받은 데이

터가 컨트롤러 메모리 캐시에 캐시되어 있지 않으면 시스템은 SSD 캐시 풀을 확인합니다. 요청받은 데이터가 실시간

서문

SSD 캐시 성공률


접근 빈도 기록을 근거로 SSD 캐시 풀에 복사되었으면, 스토리지는 SSD 캐시 풀에서 데이터를 직접 읽어 호스트로

보냅니다. 데이터가 SSD 캐시 풀에 복사되지 않았으면, 이보다 느린 기기에서 요청받은 데이터에 접근합니다. 따라

서 캐시의 성공률이 높아지면 SSD 캐시는 더 많은 요청을 처리할 수 있게 되고 전체 성능과 평균 반응시간이 향상

됩니다.

SSD 캐시의 요건

1. 펌웨어 및 SANWatch의 요건

EonStor DS 제품군

버전

펌웨어

512F12 이상

SANWatch

3.0.h.14 이상

EonStor GS/GSe 제품군

버전

펌웨어

모두 가능

EonOne / Central EonOne

모두 가능

펌웨어 및 GUI가 지원되는 버전


호스트 읽기 요청

호스트로 데이터 전송

캐시 성공

시스템이 SSD 캐시 풀

에서 데이터 읽음

시스템이 하드 디스크에

서 데이터 읽음

캐시 성공하지 못함 SSD 캐시의 원리


2. SSD 캐시 라이선스

SSD 캐시는 라이선스에 의하여 제공되는 기능입니다. Infortrend는 30일 평가 라이선스도 제공합니다.

3. 컨트롤러 메모리 캐시 용량 대 최대 SSD 캐시 풀 용량

SSD 캐시가 활성화되면 컨트롤러 메모리 캐시는 일정 비율의 공간을 접근 빈도 기록을 저장하는 데 사용하며, 최대

SSD 캐시 풀 크기는 컨트롤러 메모리 캐시의 접근 빈도 기록의 용량에 따라 결정됩니다.


EonStor GS/GSe 라이선스 정보


DRAM 최대 SSD 캐시 풀 크기

2GB 150GB

4GB 400GB

8GB 800GB

16GB 1,600GB

32GB 3,200GB

64GB 6,400GB

128GB 6,400GB

256GB 6,400GB

최대 SSD 캐시 풀을 위하여 지원되는 EonStor DS DIMM 용량 참조표

DRAM 최대 SSD 캐시 풀 크기

8GB 400GB

16GB 600GB

32GB 1,000GB

64GB 1,600GB

128GB 3,200GB

256GB 3,200GB

최대 SSD 캐시 풀을 위하여 지원되는 EonStor GS DIMM 용량 참조표

컨트롤러 메모리 캐시는 SSD보다 경제적입니다. 또한 쓰기 캐시는 컨트롤러 메모리 캐시에도 저장할 수 있습니다.

따라서 우리는 사용자들에게 컨트롤러 메모리 캐시를 최대 용량으로 업그레이드하고 캐시 풀을 위해 적합한 SSD를

구입하여(필요와 예산에 따라) 전체적인 성능을 최대화하도록 권해 드립니다.

4. 컨트롤러 리셋(EonStor DS에 한함)



SSD 캐시 기능을 활성화하는 마지막 단계는 컨트롤러를 리셋하는 것입니다. 컨트롤러 메모리 캐시의 초기값은 접근

빈도 기록을 저장할 공간을 전혀 배정하지 않는 것입니다. 따라서 컨트롤러를 리셋하여 접근 빈도 기록을 저장할 적

절한 공간을 컨트롤러 메모리 캐시에 배정해야 합니다. 컨트롤러를 초기 리셋하고 SSD 캐시 기능을 활성화하고 나면

관리는 쉽습니다. SSD 캐시 풀에 SSD를 추가 또는 제거할 때 시스템을 리셋하거나 다시 시작할 필요가 없습니다.

이는 SANWatch/Embedded RAIDWatch를 통하여 직관적인 GUI에서 할 수 있습니다.

5. SSD 요건

현재 컨트롤러 하나가 SSD 4개까지 지원할 수 있습니다. SSD 캐시 기능을 이용하고자 하면 사용하는 특정 SSD 모

델이 Infortrend 인증 업체 명단(QVL)에 있는지 확인하십시오. 명단에 있는 SSD 제품만을 본 문서에 설명된 대로

성능 향상을 위해 사용할 수 있습니다.

EonStor DS 컨트롤러는 초기 리셋이 필요



SANWatch를 통하여 EonStor DS용 SSD

캐시를 사용하는 방법 1. SSD 캐시 라이선스를 구입하여 적용했으면 SSD 캐시 풀을 클릭하고 “Add Disk”를 클릭합니다.

2. SSD를 선택하여 SSD 캐시 풀에 추가한 다음 준비되면 OK를 클릭합니다.

SANWatch를 통하여 EonStor DS용 SSD 캐시를 사용하는 방법


3. 캐시를 사용하기 위해 컨트롤러를 리셋하도록 요청하는 창이 나타납니다.

4. 리셋하고 나면 SSD 캐시 풀 상태가 “Enable”로 된 것을 확인할 수 있습니다. 사용자는 풀에서 SSD를 추가

하거나 제거할 수 있고, 컨트롤러를 리셋하지 않고 SSD 캐시 기능을 비활성화할 수도 있습니다. 또한 사용자

는 SSD 캐시 풀 상태 페이지에서 각 SSD의 남은 수명을 백분율로 확인할 수 있습니다.

SANWatch를 통하여 EonStor DS용 SSD 캐시를 사용하는 방법


EonOne을 통하여 EonStor GS용 SSD 캐

시를 사용하는 방법 1. SSD 캐시 라이선스를 구입하여 적용했으면 Settings→Storage→SSD Cache로 갑니다.

2. 스위치 바를 클릭하여 SSD 캐시 기능을 활성화/비활성화합니다.

EonOne을 통하여 EonStor GS용 SSD 캐시를 사용하는 방법


3. 이전에 SSD를 SSD 캐시 풀에 추가한 적이 없으면 새로운 SSD 디스크를 SSD 캐시 풀에 추가하도록 시스템

이 요청할 것입니다.

설치된 SSD의 목록과 SSD 캐시 풀 정보를 볼 수 있습니다. SSD를 더 추가하려면 Add disk 버튼을 클릭합니다.

EonOne을 통하여 EonStor GS용 SSD 캐시를 사용하는 방법


슬롯에 있는 SSD의 정보를 보려면 슬롯에 대한 링크를 클릭합니다.

SSD 웨어 레벨링에 관하여 HDD와 달리 SSD 기술의 전반적인 쓰기 성능은 내구성에 의해 제한을 받습니다. 즉, SSD는 한정된 수의 쓰기만을

지원합니다. 사용자가 SSD의 남은 수명을 쉽게 모니터하고 계획을 하도록 돕기 위해서 Infortrend 스토리지 솔루션

은 SSD 제조업체가 제공한 출고시의 내구성 특성을 이해하기 쉽게 보여주고, SSD의 제한된 쓰기 수명이 사용자에게

미치는 영향을 최소화하는 직관적인 GUI 디자인을 제공합니다.

NAND 플래시에 적용된 웨어 레벨링(wear leveling)은 사용을 여러 블록에 분산시켜서 SSD의 수명을 연장시키기 위

해 SSD 제조업체가 개발한 기술입니다. NAND 플래시 메모리는 일상적인 업무용 애플리케이션에서 흔히 발생하는

반복적인 쓰기와 읽기로 인한 마모에 취약합니다. 웨어 레벨링은 같은 블록에 계속해서 쓰기와 지우기가 이루어지는

것을 방지하기 위하여 SSD의 논리적 블록을 다른 페이지로 계속 재배정함으로써 마모를 각 블록에 고르게 배분합니

다. 이렇게 하여 전체적인 내구성과 읽기/쓰기 수명을 향상시키게 됩니다.

SSD 남은 수명 알림 사용자는 SSD의 남은 수명에 대한 임계값을 정할 수 있습니다. 이 임계값에 이르면 시스템은 사용자에게 알려서 데

이터 복제, 이전, SSD 교체 등의 조치를 취할 수 있도록 합니다. 임계값은 비활성화

SSD 웨어 레벨링에 관하여


/5%/10%/20%/25%/30%/35%/40%/45%/50%로 설정할 수 있고 기본값은 10%입니다. 사용자는 SSD의 남

은 수명이 사용자가 정한 임계값에 이르면 알림을 받게 되고, 이러한 알림 역시 기록됩니다.

EonStor DS용 SANWatch : System Settings→Drive Side→SSD Remaining life NOtification으로 갑니다.

SSD 남은 수명 알림

사용자가 정한 SSD 남은 수명 알림 임계값


EonStor GS용 -side로 갑니다.

결론 Infortrend SSD 캐시는 읽기가 많은 애플리케이션의 읽기 성능을 대폭 향상시키고 지연을 크게 줄이며 대량의 캐시

풀을 지원하는 지능형 솔루션입니다. Infortrend의 직관적인 GUI를 통하여 설치, 관리, 유지보수를 간단하게 할 수

있습니다. 읽기 작업이 많고 소규모 읽기 동작이 반복적으로 발생하는 시스템 애플리케이션 작업부하가 있는 용도에

적극 추천합니다.

SSD가 수명 한계에 이르면 사용자에게 알려주는 모니터링 기능이 있어서 사용자는 SSD의 한계에 대비하면서 SSD

의 장점을 효과적으로 활용할 수 있고, 데이터 복제, 이전, SSD 교체 등을 통하여 자신의 소중한 데이터가 언제나 잘

보호되고 있다고 확신할 수 있습니다.

결론

사용자가 정한 SSD 남은 수명 알림 임계값

ssd(solid state drive) cache: 스토리지 시스템 성능...

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